關(guān)于縣級(jí)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的技術(shù)探討

易中海

摘 要：縣級(jí)配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)推動(dòng)配網(wǎng)自動(dòng)化以來(lái)，取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但是由于資金、技術(shù)等原因，遲遲未能獲得廣泛的推廣，且在自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中存在多種諸如電網(wǎng)分散、可靠性不足以及技術(shù)缺陷等困難，也延緩了縣級(jí)配網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)施的進(jìn)程。本文針對(duì)縣級(jí)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中存在的難題，對(duì)其應(yīng)用及方案選擇進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：縣級(jí)配網(wǎng)；自動(dòng)化；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

自動(dòng)化配網(wǎng)技術(shù)推廣應(yīng)用能夠提高電網(wǎng)魯棒性以及穩(wěn)定性，能夠?yàn)樘岣吖╇娰|(zhì)量做出貢獻(xiàn)。縣級(jí)配網(wǎng)作為我國(guó)配電網(wǎng)的主要組成部分，承擔(dān)著直接向終端用戶供電的重要任務(wù)，其主要由10kV及以下電壓等級(jí)的電網(wǎng)組成。但是由于我國(guó)縣級(jí)配網(wǎng)原有設(shè)備構(gòu)成的配網(wǎng)基礎(chǔ)薄弱，技術(shù)人員缺乏以及自動(dòng)化配網(wǎng)運(yùn)行技能不足等原因，造成縣級(jí)配電網(wǎng)的自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用推廣困難，形成了目前縣級(jí)配電網(wǎng)自動(dòng)化水平較低的現(xiàn)狀。本文將從縣級(jí)配網(wǎng)自動(dòng)化推進(jìn)過(guò)程中的難點(diǎn)出發(fā)，對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)研究。

1 縣級(jí)配網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)用存在的問(wèn)題

1.1 基礎(chǔ)設(shè)施薄弱

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)要求較高，我國(guó)縣級(jí)配網(wǎng)存在地域差異性較大，人口分布不均等方面特點(diǎn)，在偏遠(yuǎn)地區(qū)尤其突出。導(dǎo)致原有電網(wǎng)電源點(diǎn)分布較為分散，配電線路以放射式和樹(shù)干式為主，分支線路多，部分線路供電半徑過(guò)長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)分散、負(fù)荷不平衡的問(wèn)題。基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)比較落后，先進(jìn)設(shè)備及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用較少，造成配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的困難。

1.2 技術(shù)人員缺乏

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)人員的缺乏是縣級(jí)配網(wǎng)自動(dòng)化水平無(wú)法提高的重要掣肘，沒(méi)有高水平的技術(shù)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行，一方面會(huì)造成小馬拉大車的尷尬局面，系統(tǒng)無(wú)法得到充分利用，設(shè)計(jì)功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，另一方面也會(huì)造成先進(jìn)設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)缺乏科學(xué)合理的管理，造成設(shè)備的損壞，增大設(shè)備運(yùn)維成本投入。

1.3 系統(tǒng)模式不成熟

目前我國(guó)縣級(jí)配網(wǎng)沒(méi)有成熟可靠的模式供多數(shù)地區(qū)參考，加之運(yùn)維理念的不同，造成了不同地區(qū)系統(tǒng)模式不同，東挪西湊，最終使得系統(tǒng)不僅不適合當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)，還增加了相應(yīng)的建設(shè)成本，無(wú)法達(dá)到預(yù)期目的。此外，在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，對(duì)系統(tǒng)兼容性的考量不夠充分。多數(shù)應(yīng)用配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的縣級(jí)配網(wǎng)一般情況下傾向于采用自定義的配網(wǎng)圖形及接線圖格式，導(dǎo)致在格式處理時(shí)與系統(tǒng)的CAD圖紙格式以及GIS系統(tǒng)矢量格式的不兼容，增加維護(hù)工作量。

2 縣級(jí)配網(wǎng)自動(dòng)化水平提升探討

針對(duì)以上縣級(jí)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中存在的難題，特別是針對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱、系統(tǒng)模式不成熟等難題帶來(lái)的困擾，對(duì)縣級(jí)配網(wǎng)技術(shù)方案進(jìn)行如下探討。

2.1 縣級(jí)配網(wǎng)的改造

對(duì)縣級(jí)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行改造，以適應(yīng)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用要求，是推廣縣級(jí)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的首要條件。對(duì)于縣級(jí)配網(wǎng)的改造，一般有兩種方式可供選擇：

（1）雙電源并列運(yùn)行

采用雙電源并列運(yùn)行方式，一般是雙電源進(jìn)線加備自投方式，該種方式在客戶終端采用，一般情況下能夠滿足客戶對(duì)于供電可靠性的要求。但是該種改造方案對(duì)于客戶終端改造投入和工作量的要求增加，在偏遠(yuǎn)地區(qū)以及欠發(fā)達(dá)地區(qū)的應(yīng)用范圍較為有限。

（2）雙電源點(diǎn)供電運(yùn)行

采用來(lái)自不同電源點(diǎn)的線路進(jìn)行雙線供電，在客戶終端利用聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，客戶與電網(wǎng)之間采用環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)行控制。在系統(tǒng)供電正常時(shí)，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)常開(kāi)，環(huán)網(wǎng)柜控制的分段開(kāi)關(guān)常閉，系統(tǒng)運(yùn)行正常；突發(fā)故障時(shí)，判定故障點(diǎn)并采用分段開(kāi)關(guān)對(duì)故障進(jìn)行隔離，利用另一條電源進(jìn)線進(jìn)行供電。在進(jìn)行該種運(yùn)行方式的改造時(shí)，分段開(kāi)關(guān)的數(shù)量選擇依據(jù)配網(wǎng)線路長(zhǎng)度以及影響的用戶數(shù)量進(jìn)行確定。分段開(kāi)關(guān)設(shè)置數(shù)量越多，故障時(shí)影響到的用戶越少，且此種方式投資少，運(yùn)行靈活。

2.2 縣級(jí)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)方案選擇

對(duì)縣級(jí)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的選擇，應(yīng)當(dāng)遵循循序漸進(jìn)的原則，按照三個(gè)步驟穩(wěn)步前進(jìn)：

（1）饋線自動(dòng)化

饋線自動(dòng)化系統(tǒng)為配網(wǎng)自動(dòng)化的第一個(gè)階段，主要功能為實(shí)現(xiàn)故障區(qū)間的自動(dòng)隔離以及恢復(fù)故障區(qū)間內(nèi)的供電，該階段投入較低，自動(dòng)化水平有限。

（2）三遙功能

以饋線自動(dòng)化為基礎(chǔ)，增加系統(tǒng)三遙功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行數(shù)據(jù)的遙信、遙測(cè)、遙控功能。

（3）計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)

在實(shí)現(xiàn)三遙功能的基礎(chǔ)上，增加計(jì)算機(jī)輔助功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)調(diào)度的完善和管理；通過(guò)配電自動(dòng)化系統(tǒng)從調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)取得電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?、變電站圖形、相關(guān)設(shè)備參數(shù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)等信息，形成調(diào)配一體的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

在縣級(jí)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，饋線自動(dòng)化構(gòu)成基礎(chǔ)設(shè)施，三遙功能為其骨架，計(jì)算機(jī)輔助作為整個(gè)系統(tǒng)的最終階段，只有在饋線自動(dòng)化完全覆蓋，三遙功能覆蓋60%以上時(shí)，才可逐步開(kāi)展計(jì)算機(jī)輔助的應(yīng)用。

3 縣級(jí)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

在自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，須對(duì)主站、子站系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且采取冗余設(shè)計(jì)思想，在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)展性以及運(yùn)行的靈活性。

3.1 主站系統(tǒng)設(shè)計(jì)

主站系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，主要包括四個(gè)模塊：數(shù)據(jù)維護(hù)模塊、圖形維護(hù)模塊、數(shù)據(jù)顯示及監(jiān)控模塊、波形分析模塊等。主站結(jié)構(gòu)如圖1所示。

如圖所示，其中數(shù)據(jù)維護(hù)模塊的主要功能是管理用戶數(shù)據(jù)，運(yùn)行數(shù)據(jù)以及設(shè)備信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，主要數(shù)據(jù)交換方式通過(guò)XML方式實(shí)現(xiàn)；圖形維護(hù)模塊的主要功能是對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行圖進(jìn)行繪制、修改以及維護(hù)，對(duì)設(shè)備位置、型號(hào)等進(jìn)行描述，不同系統(tǒng)間的圖形交換依據(jù)不同格式進(jìn)行；數(shù)據(jù)顯示及監(jiān)控模塊是對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)下屬多個(gè)子站的同時(shí)監(jiān)控和管理；波形分析模塊則是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中以及電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中采集到的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，判定系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障以及故障類型，及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行定位和排除。

3.2 子站系統(tǒng)設(shè)計(jì)

配網(wǎng)子站系統(tǒng)是系統(tǒng)內(nèi)保護(hù)信息接入的終端，在整個(gè)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中有承上啟下的作用，能夠?qū)ψ诱疽欢卧O(shè)備運(yùn)行方式進(jìn)行記錄，對(duì)繼電保護(hù)等二次設(shè)備的運(yùn)行可靠性提供有力的支持。子站系統(tǒng)的設(shè)備主要包括繼電保護(hù)設(shè)備、故障錄波器、其他安全自動(dòng)設(shè)備等，能夠?qū)ο到y(tǒng)故障以及其他保護(hù)信息進(jìn)行處理。在子站設(shè)計(jì)中，需遵循以下設(shè)計(jì)原則開(kāi)展：

（1）設(shè)備可靠性原則

設(shè)備可靠性是子站設(shè)計(jì)可靠性的基礎(chǔ)，在設(shè)備選用時(shí)，盡量選擇低功耗元件，避免由元件問(wèn)題造成的設(shè)備損壞以及運(yùn)行不可靠等情況，為設(shè)備可靠運(yùn)行和降低運(yùn)維成本打下基礎(chǔ)；配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)建設(shè)時(shí)應(yīng)充分考慮可靠性要求，通過(guò)關(guān)鍵硬件設(shè)備及軟件采用冗余配置、集群、虛擬化、容災(zāi)備用等技術(shù)手段，消除單點(diǎn)故障，確保不因部分軟硬件故障而影響系統(tǒng)功能的正常運(yùn)行。

（2）開(kāi)放性原則

子站系統(tǒng)采用開(kāi)放性設(shè)計(jì)，準(zhǔn)許多種廠家繼電保護(hù)設(shè)備等的進(jìn)入，避免由于新設(shè)備的進(jìn)入帶來(lái)的整體系統(tǒng)的修改和變動(dòng)；配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)應(yīng)具有良好的開(kāi)放性和廣泛的適應(yīng)性，基礎(chǔ)資源平臺(tái)及應(yīng)用功能模塊均應(yīng)基于相關(guān)國(guó)際、國(guó)家、行業(yè)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)，基礎(chǔ)資源平臺(tái)可插入任何符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用模塊或子系統(tǒng)，并支持模塊或子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)和功能交互，系統(tǒng)規(guī)模和功能可按需擴(kuò)展。

系統(tǒng)可采用多種硬件和操作系統(tǒng)，并能支持各種主流的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件等基礎(chǔ)軟件。在不同的硬件和操作系統(tǒng)平臺(tái)上，系統(tǒng)的功能和操作風(fēng)格應(yīng)基本一致。

（3）可擴(kuò)展性

對(duì)未來(lái)負(fù)荷增量進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，在子站設(shè)計(jì)時(shí)，按照冗余設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)一定的負(fù)荷增量，確保在負(fù)荷增加時(shí)不會(huì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行大的改動(dòng)，降低配網(wǎng)改造工作量。

（4）接口標(biāo)準(zhǔn)性

所有子站接口遵循相關(guān)通信標(biāo)準(zhǔn)，或RS485協(xié)議或TCP/IP協(xié)議等，加強(qiáng)子站與其他站點(diǎn)之間數(shù)據(jù)的可交換性，避免出現(xiàn)信息孤島的情況，增加子站適配性；接口標(biāo)準(zhǔn)支持企業(yè)級(jí)集群數(shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，以及遵循工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言SQL。系統(tǒng)支持對(duì)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的通信；支持國(guó)際上通用的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議；支持靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，便于和其它網(wǎng)絡(luò)連接；支持遠(yuǎn)程郵件、遠(yuǎn)程終端服務(wù)、遠(yuǎn)程文件傳輸、遠(yuǎn)程資源訪問(wèn)；支持任務(wù)與任務(wù)的相互調(diào)用。

結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)目前我國(guó)縣級(jí)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)推進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)的基礎(chǔ)設(shè)施薄弱、系統(tǒng)模式不成熟等難題進(jìn)行了詳細(xì)分析，針對(duì)性地提出解決此類問(wèn)題的措施，并對(duì)縣級(jí)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的一般方案設(shè)計(jì)模式進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，能夠?yàn)榭h級(jí)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施提供一定的借鑒和指導(dǎo)。

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