探討新一代配電網(wǎng)自動化及管理系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)

林芳旭 林鳳來

[摘 要]隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對于配電網(wǎng)自動化的要求越來越高，電力系統(tǒng)現(xiàn)代化發(fā)展中，配電網(wǎng)自動化是必然的趨勢。然而，雖然國內(nèi)在這一領(lǐng)域有較大的投入，但收效甚微。因此，文章從配電網(wǎng)自動化及管理系統(tǒng)出發(fā)，通過配電網(wǎng)管理系統(tǒng)應(yīng)用當中出現(xiàn)的問題，總結(jié)了配電網(wǎng)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)方法，希望為相關(guān)人員提供參考。

[關(guān)鍵詞]配電網(wǎng)；自動化；管理系統(tǒng)；設(shè)計

中圖分類號：TU057 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）14-0347-01

引言

配電網(wǎng)自動化和管理系統(tǒng)是配電網(wǎng)改造的一個重要組成部分，其實施可以提高供電可靠性、改善電能質(zhì)量、提高配電系統(tǒng)的運行經(jīng)濟性以及用技術(shù)手段來改善用戶服務(wù)。但是，結(jié)合當前我國電網(wǎng)改造及電力建設(shè)實際情況，其在配電網(wǎng)自動化及管理系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用方面雖然取得了一定的進展，仍存在有不少較為突出的問題。

1 配電網(wǎng)自動化及管理系統(tǒng)介紹

1.1 配電網(wǎng)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能

一般情況下，配電網(wǎng)管理系統(tǒng)主要包括生產(chǎn)管理以及用電管理、配電網(wǎng)運行以及調(diào)度管理、Web查詢等結(jié)構(gòu)部分，其中，配電網(wǎng)運行監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集以及自動化故障處理等，是整個配電網(wǎng)管理系統(tǒng)的主要功能，也是其管理實現(xiàn)的基本功能。在配電網(wǎng)管理系統(tǒng)的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)部分，主要由RTU服務(wù)器以及監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、調(diào)度工作站、報表工作站、自動化服務(wù)器、GIS服務(wù)器等結(jié)構(gòu)設(shè)備組成，以實現(xiàn)配電網(wǎng)變配電至用電過程的自動化監(jiān)測、控制及管理等，從而確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定以及可靠運行。

1.2 配電網(wǎng)自動化

配電網(wǎng)自動化在于為用戶提供穩(wěn)定、可靠的供電，減少停電時間和范圍，提高配電網(wǎng)的經(jīng)濟性、管理水平和工作效率，進而改善服務(wù)水平。依據(jù)Q/GDW11184–2014的相關(guān)規(guī)定，配電網(wǎng)自動化具有幾個基本組成部分，包括主站、子站、配電終端和通信網(wǎng)絡(luò)。其適用范圍以10kV及以下中、低壓電網(wǎng)為主。

2 配電網(wǎng)自動化及管理系統(tǒng)存在問題分析

2.1 GIS技術(shù)難以有效應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)（GIS）的應(yīng)用為配電網(wǎng)的運行管理提供一個具有地理信息的網(wǎng)絡(luò)模型，可以對配電網(wǎng)設(shè)備的資產(chǎn)、規(guī)劃、設(shè)計、施工、檢修等進行有效的管理。國內(nèi)在GIS應(yīng)用方面進行了較大的努力，但在功能定位方面卻是發(fā)展很不平衡，從配電網(wǎng)一體化管理的角度看，實用的案例不多，主要集中在圖紙資料管理方面。由于GIS與SCADA系統(tǒng)信息交流不暢，目前還不能充分體現(xiàn)其在電力系統(tǒng)生產(chǎn)和管理中的重要地位。

2.2 信息交流不暢

DMS系統(tǒng)涵蓋了供給側(cè)與需求側(cè)的所有信息，這些信息就目前的實際來看，基本由不同部門的子系統(tǒng)保存。比如說用電側(cè)的實時信息由數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)收集并儲存，設(shè)備信息由GIS系統(tǒng)收集并儲存，用戶信息則由CIS（客戶信息系統(tǒng)）收集儲存，而這三個子系統(tǒng)又分屬于不同的部門，這在客觀上形成了信息孤島，這也是頂層系統(tǒng)不完善的必然結(jié)果。就目前來看，配網(wǎng)自動化的主站系統(tǒng)有著較高的技術(shù)壁壘，國網(wǎng)系的主站供應(yīng)商（開發(fā)商）占據(jù)著比較明顯的壟斷優(yōu)勢，但事實上供應(yīng)商較少是一個不爭的事實，這就導(dǎo)致了實現(xiàn)各種功能的子站產(chǎn)品陸續(xù)推出，卻沒有一家的產(chǎn)品能夠集成GIS、SCADA、CIS、MIS（信息管理系統(tǒng)），其根源在于缺乏統(tǒng)一的標準，各家的產(chǎn)品兼容性不足，無法順利實現(xiàn)信息的交互共享。

2.3 管理功能存在不足

管理功能上的問題不足，主要表現(xiàn)為配電網(wǎng)管理系統(tǒng)中GIS系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)監(jiān)測及采集系統(tǒng)在配電網(wǎng)運行管理中的覆蓋面十分有限。此外，配電網(wǎng)管理系統(tǒng)中信息化問題及不足主要表現(xiàn)為，配電網(wǎng)自動化中，包括對配電網(wǎng)生產(chǎn)、運行以及服務(wù)等全部過程的自動化實現(xiàn)，在該自動化過程中所涉及的數(shù)據(jù)信息，都需要通過在不同部門以及結(jié)構(gòu)監(jiān)測、采集后的綜合處理與應(yīng)用實現(xiàn)，但是在實際管理中，當前配電網(wǎng)管理系統(tǒng)還不能夠?qū)崿F(xiàn)以上信息化功能與要求。

3 新一代配電網(wǎng)自動化及管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

系統(tǒng)基于公用GIS平臺的圖形和數(shù)據(jù)建立了完整的配電網(wǎng)絡(luò)拓撲模型，并依據(jù)配電網(wǎng)特點提供了獨具特色的大小圖（大圖指配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)關(guān)系圖，小圖指配電網(wǎng)單線圖）和紅黑圖（黑圖指現(xiàn)實運行模型，紅圖指未來待投運模型）機制。大小圖功能通過配電網(wǎng)模型實時分析計算，實現(xiàn)了整個配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)關(guān)系圖與10kV線路單線圖之間的實時拓撲關(guān)系和操作的互對應(yīng)，使得配調(diào)管理人員既可以從全網(wǎng)宏觀角度也可以從單一饋線的微觀角度來管理整個配電網(wǎng)絡(luò)，在為調(diào)度員提供準確的配電網(wǎng)資料的同時，大大減輕了維護人員工作量。

系統(tǒng)實現(xiàn)了符合二次系統(tǒng)安全防護要求的基于IEC61970規(guī)范擴展模型的與公用GIS平臺間的流程化標準接口，突破了配電網(wǎng)應(yīng)用的瓶頸。該接口提供基于電氣連接規(guī)則的校驗機制，可根據(jù)實際情況自動建立配電網(wǎng)實際模型和未來方式模型，并形成網(wǎng)絡(luò)拓撲，同時，能夠?qū)⑴潆娋W(wǎng)有關(guān)運行狀態(tài)信息及時反饋給GIS。

4 新一代配電網(wǎng)自動化及管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 配電網(wǎng)調(diào)度作業(yè)管理子系統(tǒng)

配電網(wǎng)調(diào)度作業(yè)管理子系統(tǒng)在分析了配電網(wǎng)調(diào)度作業(yè)內(nèi)容以及國內(nèi)供電企業(yè)管理體制的基礎(chǔ)上，總結(jié)出業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)流程化、業(yè)務(wù)內(nèi)容面向網(wǎng)絡(luò)分析而不是簡單的文字描述，使其有別于通常的MIS。例如在實施保電計劃管理中，不是僅僅實現(xiàn)簡單的生成、修改、顯示、提醒等功能，而是真正面向網(wǎng)絡(luò)，當出現(xiàn)有可能違反保電計劃的操作時，系統(tǒng)將自動進行閉鎖和告警。

4.2 無縫集成DMS與GIS

供電公司配電網(wǎng)GIS與SCADA實時數(shù)據(jù)同步，這種配電網(wǎng)GIS本身可支持SCADA的實時數(shù)據(jù)顯示。但是配電網(wǎng)GIS在該公司自動化辦公網(wǎng)段上運行，而SCADA在另一網(wǎng)段上運行，要實現(xiàn)在GIS系統(tǒng)上顯示SCADA的數(shù)據(jù)，可利用WebSRV也就是雙網(wǎng)卡設(shè)置兩個網(wǎng)段的IP地址。用這種設(shè)備當作SCADA拘束的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，利用GISSRV作為接受服務(wù)器，通過轉(zhuǎn)發(fā)程序?qū)崿F(xiàn)兩個網(wǎng)段的實時數(shù)據(jù)同步。

4.3 分布式實時數(shù)據(jù)庫

SCADA主站集成RTU服務(wù)器、SCADA服務(wù)、MMI、DA服務(wù)器、報表工作站、GIS服務(wù)器等?？梢哉fSCADA是一個數(shù)據(jù)收集處理中心，而DMS系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)的實時性要求較高，專業(yè)化程度高，DRTIDBS（分布式實時數(shù)據(jù)庫）可滿足DMS的實時性要求。同時DMS系統(tǒng)還需要儲存一些歷史數(shù)據(jù)，那么可以采用商業(yè)數(shù)據(jù)庫對這些歷史數(shù)據(jù)進行保存。通過在網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)與各應(yīng)用子系統(tǒng)之間建立RTDB，并由分布式實時數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)形成DMS的一個數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，這就是頂層設(shè)計當中的數(shù)據(jù)中心。

4.4 Web子系統(tǒng)

Web子系統(tǒng)是新一代DMS系統(tǒng)的標志，因此需要實現(xiàn)具備強大Web瀏覽功能的瀏覽器，用戶可使用該Web瀏覽器，實現(xiàn)本地或異地的數(shù)據(jù)修改與查閱，可查閱內(nèi)容包括遙測值、計算值、計劃值、變損、線損、日志、不平衡率、表計參數(shù)等，顯示方式包括表格或曲線以不同的顏色區(qū)分不同的狀態(tài)。Web服務(wù)以組件技術(shù)形式建立EIB組件模型，包括數(shù)據(jù)修改、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)庫連接等組件，這種方式能使配電管理系統(tǒng)具備較好的兼容性。

結(jié)束語

總而言之，對于配電網(wǎng)自動化來說，DMS系統(tǒng)是不可或缺的組成部分，可使電網(wǎng)實現(xiàn)真正意義上的可靠運行。進行新一代配電網(wǎng)自動化及管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)研究分析，能夠很好的解決傳統(tǒng)配電網(wǎng)自動化及管理系統(tǒng)問題，促進配電網(wǎng)運行管理安全穩(wěn)定性以及電網(wǎng)電能質(zhì)量提升。

參考文獻

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