B類供電區(qū)域配電自動化建設(shè)方案的研究

蔡晉龍 林泓生 鄭文瑋

摘 要：近年來，國網(wǎng)公司在全國多個地市進(jìn)行不同層次規(guī)模上的配電自動化試點工作。本文以B類區(qū)的龍巖配電自動化試點為例，遵循“經(jīng)濟(jì)實用、差異區(qū)分、建改同步”的建設(shè)原則，依據(jù)地區(qū)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)、通信條件、系統(tǒng)規(guī)模等因素及特點，堅持技術(shù)先進(jìn)，同時注重經(jīng)濟(jì)性和實用性，建設(shè)以“三遙”和“二遙”終端互補(bǔ)，光纖通信、無線通信和電力寬帶通信等多種通信模式相結(jié)合的配電自動化建設(shè)典型模式，制定適宜的配網(wǎng)自動化技術(shù)方案，實現(xiàn)B類區(qū)配電自動化建設(shè)和運行的規(guī)范化，為同類型供電區(qū)域配電自動化建設(shè)改造提供經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】B類供電區(qū)域 配電自動化 主站系統(tǒng) 終端 通信

1 概述

配電自動化是提高配電網(wǎng)運行水平、管理水平和供電可靠性的一個重要手段。依據(jù)城市規(guī)模、可靠性需求、配電網(wǎng)目標(biāo)網(wǎng)架等情況，合理選擇不同類型供電區(qū)域的配電自動化建設(shè)規(guī)模。建設(shè)內(nèi)容主要包括：配電自動化主站建設(shè)、配電網(wǎng)一次設(shè)備改造、配電自動化終端、配電通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等內(nèi)容。

2 主站系統(tǒng)建設(shè)方案

配電自動化主站建設(shè)架構(gòu)如圖1所示。配電主站系統(tǒng)是配電自動化系統(tǒng)的核心組成部分，主要實現(xiàn)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控等基本功能和配電網(wǎng)分析應(yīng)用等擴(kuò)展功能。應(yīng)構(gòu)建在標(biāo)準(zhǔn)、通用的軟硬件基礎(chǔ)平臺上，具備可靠性、適用性、安全性和擴(kuò)展性。應(yīng)突出信息化、自動化、互動化的特點，實現(xiàn)信息交互、數(shù)據(jù)共享和集成，滿足配電SCADA等要求。

2.1 主站系統(tǒng)建設(shè)原則

B類區(qū)配電自動化系統(tǒng)宜采用“主站+終端”的兩層構(gòu)架，無需配置子站。依據(jù)配網(wǎng)實時信息量確定主站規(guī)模宜建設(shè)中型主站（實時信息量在10～50萬點）。遵循規(guī)范性、實用性、差異性和前瞻性的技術(shù)路線，建設(shè)同時滿足地縣一體化和調(diào)控合一的配電自動化主站系統(tǒng)，縣公司不單獨建設(shè)配電自動化主站系統(tǒng)。

2.2 主站系統(tǒng)建設(shè)方案

系統(tǒng)架構(gòu)建設(shè)：采用開放性、分布式應(yīng)用環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)、中間件技術(shù)，面向服務(wù)架構(gòu)的設(shè)計理念，保證系統(tǒng)的先進(jìn)性，同時又滿足應(yīng)用的實時性和擴(kuò)展性要求。系統(tǒng)服務(wù)器采用雙機(jī)冗余熱備用及集群技術(shù)相結(jié)合，網(wǎng)絡(luò)采用雙網(wǎng)冗余配置，充分保證系統(tǒng)的可靠性。

基本功能建設(shè)：配電自動化主站系統(tǒng)應(yīng)具備圖形繪制、拓?fù)溥B接、SCADA、饋線自動化和WEB數(shù)據(jù)發(fā)布等基本功能。

安全防護(hù)建設(shè)：配備安全接入認(rèn)證服務(wù)器和縱向加密認(rèn)證裝置。在前置機(jī)配置安全模塊，對下行控制命令與參數(shù)設(shè)置指令進(jìn)行簽名，實現(xiàn)終端對主站的身份鑒別與報文完整性保護(hù)以及三遙信息加密防護(hù)。對于采用公網(wǎng)作為通信信道的前置機(jī)，采用防火墻等邏輯隔離措施，實現(xiàn)公網(wǎng)與主站的隔離。

信息交互系統(tǒng)建設(shè)：采用IEC870-5-104規(guī)約與調(diào)控技術(shù)支持系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。通過在安全Ⅲ區(qū)與Ⅰ區(qū)分別搭建接口服務(wù)器，通過正反向隔離裝置，實現(xiàn)配電自動化從GPMS系統(tǒng)獲取配電網(wǎng)絡(luò)圖形模型，GPMS從配電自動化系統(tǒng)獲取配電設(shè)備實時狀態(tài)，實現(xiàn)配電自動化主站系統(tǒng)與GPMS系統(tǒng)信息交互。

3 終端建設(shè)方案

配電自動化終端是配電自動化建設(shè)的重要組成部分，主要用于采集配電線路實時運行數(shù)據(jù)、檢測識別故障、開關(guān)設(shè)備運行工況，進(jìn)行處理及分析，通過有線/無線等通信方式，上傳信息、接收控制命令，實現(xiàn)對電網(wǎng)一次設(shè)備的實時監(jiān)控。根據(jù)建設(shè)區(qū)域性質(zhì)，自動化終端可采用“三遙”終端（DTU）及“二遙”終端。

3.1 終端建設(shè)原則

根據(jù)B類區(qū)域原則，配電自動化終端建設(shè)遵循“因地制宜、適當(dāng)改造、經(jīng)濟(jì)實用、分步實施、統(tǒng)籌兼顧”的指導(dǎo)原則，立足于現(xiàn)有一次設(shè)備，堅持重要站點“三遙”一步到位，終端站點及架空線路配置標(biāo)準(zhǔn)型“二遙”終端的模式，進(jìn)行差異化、漸進(jìn)式的改造。

3.2 終端建設(shè)方案

示范區(qū)以10kV饋線為單位，對于每條10kV饋線上的重要節(jié)點站所采用“三遙”終端，而在10kV饋線上存在的架空線路區(qū)域則通過安裝標(biāo)準(zhǔn)型“二遙”故障指示器，采用無線故障定位監(jiān)測系統(tǒng)。確保每條饋線上所用節(jié)點的監(jiān)控，為逐步開展智能饋線自動化奠定基礎(chǔ)。

“三遙”終端配置要求：依據(jù)站所的環(huán)境條件進(jìn)行終端設(shè)備選型。終端設(shè)備應(yīng)配置安全模塊，對來源于主站系統(tǒng)的控制命令和參數(shù)設(shè)置指令采取安全鑒別和數(shù)據(jù)完整性驗證措施，以防范冒充主站對子站終端進(jìn)行攻擊，惡意操作電氣設(shè)備。

“二遙”終端安裝要求：安裝位置應(yīng)根據(jù)線路距離、地形地貌選擇安裝地點，達(dá)到實用方便的效果。對于10kV主干線路根據(jù)負(fù)荷情況，一般每10基桿塔安裝一套；裝設(shè)有刀閘或斷路器，可在分段處裝設(shè)一組，如果支線較長時，可在該分支線路的1/2距離處再裝設(shè)一組。

4 通信建設(shè)方案

通信建設(shè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。配電自動化通信系統(tǒng)可分為三個層次，第一層是主站與通信子站之間的骨干通信層；第二層是通信子站與饋線主干線上的終端設(shè)備（DTU）之間的接入通信層，第三層是各饋線分支線終端設(shè)備（DTU）的終端通信層。

4.1 骨干通信層建設(shè)方案

根據(jù)配電通信網(wǎng)規(guī)劃，配電生產(chǎn)控制數(shù)據(jù)屬于安全區(qū)I，需單獨組建一個具有獨立傳輸通道的基于計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的配電網(wǎng)骨干通信網(wǎng)絡(luò)。該通信網(wǎng)絡(luò)依托地調(diào)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，采用IP技術(shù)體制，通過光接口實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。在每個骨干節(jié)點上部署一臺路由器，并按需配置一臺三層交換機(jī)以便向相關(guān)業(yè)務(wù)接入。

4.2 接入通信層建設(shè)方案

接入通信層根據(jù)終端類型可選用光纖、無線等通信方式。對于環(huán)網(wǎng)及重要節(jié)點采用光纖通信，對于主干的架空線路“二遙”終端采用無線通信。

光纖通信采用以太網(wǎng)通信方式，每個環(huán)網(wǎng)上終端配置一臺二層交換機(jī)，與通信子站構(gòu)成了一個以太網(wǎng)鏈路，通信協(xié)議采用基于TCP/IP基礎(chǔ)上的IEC104規(guī)約。

無線通信需租用移動運營商的通信專網(wǎng)，建立一條APN專網(wǎng)?！岸b”終端通過無線數(shù)據(jù)采集終端連接到APN網(wǎng)絡(luò)，主站系統(tǒng)通過一臺專線路由器連接到APN專網(wǎng)，在外網(wǎng)設(shè)置前置接收服務(wù)器，用于與“二遙”終端進(jìn)行通信。

4.3 終端通信層建設(shè)方案

終端通信層可選用光纖、無線及電力寬帶等通信方式。對于重要站點可采用光纖通信，對于普通終端站所采用電力寬帶，對于架空分支線路“二遙”終端采用無線通信。

對于終端站所如果使用光纖通信方式，則太不經(jīng)濟(jì)，這類終端一般可采用電力寬帶通信方式，通過卡接耦合器和配置寬帶網(wǎng)橋設(shè)備，與上級光纖通信網(wǎng)的二層交換機(jī)進(jìn)行連接，然后再經(jīng)由這些設(shè)備與主站進(jìn)行通信。

5 結(jié)語

B類區(qū)配電自動化改造實施后將提供電網(wǎng)轉(zhuǎn)供電能力，減少停電范圍，縮短停電時間，改進(jìn)供電質(zhì)量，提高供電可靠性，為用戶提供更高質(zhì)量的服務(wù)；通過實時監(jiān)控配電網(wǎng)系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運行，提高配電網(wǎng)運行管理水平，減輕操作及運維人員勞動強(qiáng)度，提高工作效率，最終達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的目的；通過積極探討配電自動化建設(shè)與改造的有效模式，提高配網(wǎng)投資效益，為今后其它地區(qū)穩(wěn)步開展配電自動化工作提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]賈俊國.農(nóng)村電網(wǎng)配電自動化系統(tǒng)建設(shè)模式的探討[J].農(nóng)村電氣化，2003（03）.

[2]曹玉華.配電自動化主站建設(shè)[J].廣東科技，2012（21）.

[3]林功平，徐石明，羅劍波.配電自動化終端技術(shù)分析[J].電力系統(tǒng)自動化，2003（12）.

[4]梁玉泉.配電自動化通信方式的選取[J].電力系統(tǒng)通信，2003，21（03）：19-21.

作者簡介

蔡晉龍（1983-），男，福建省惠安縣人。碩士學(xué)位?，F(xiàn)為國網(wǎng)福建省電力有限公司龍巖供電公司工程師、運檢部專責(zé)。研究方向為配電自動化技術(shù)。

作者單位

國網(wǎng)福建省電力有限公司龍巖供電公司 福建省龍巖市 364000