浅谈配电网自动化系统建设以及实施中应注意的问题

柯靖

摘要: 配网自动化及管理系统具有实时性好、自动化水平高、管理功能强之特点，能提高供电可靠性和电能质量、改善对用户的服务，具有显著的经济优越性和良好的社会综合效益，因此开发出技术先进、功能实用的配网自动化系统是大家共同的目标。本文主要对配电网自动化系统进行探讨，并提出配网自动化实施中的注意问题等，供大家参考。

关键词: 配网自动化；系统建设；实施问题；分析探讨

Abstract: For the favorable real-time, high automation level and high management performance, the distribution automation and management system can make a contribution to the improvement of power supply reliability and power quality, the users service. Due to the significant economical superiority and social comprehensive benefits, it is the common goal for us to develop a distribution automation system with advanced technique and practical functions. This paper makes an exploration of the distribution automation system and puts forward the precautions of it, for your reference.

Key words: distribution automation; system construction; implementation issues; analysis and exploration

中图分类号：U665.12   文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1配网自动化的实施目的

配网自动化在我国的兴起主要是缘于城网改造工程。长期以来配网建设不受重视,结构薄弱,供配电能力低，国家出台的城网改造政策,提出要积极稳步推进配网自动化。配网自动化实现的目标可以归结为:提高电网供电可靠性,切实提高电能质量,确保向用户不间断优质供电，提高城乡电力网整体供电能力，实现配网管理自动化,提高管理水平和劳动生产率，减少运行维护费用和各种损耗,实现配网经济运行等。配网自动化是减少故障停电时间，提高供电可靠性的有效途径之一 配网主站系统是配网自动化系统的核心和大脑中枢，其能否稳定是整个配网自动化系统成败的关键。在主站系统建设过程中，面临各种独立的系统，如配网SACAD、配网GIS、营销MIS 等，这些系统之间存在着不同紧密程度的耦合关系，需要互联互通，进行信息交换和相互操作。而各系统基于不同的硬件平台，采用不同的操作系统和标准，基本上是信息孤岛，数据和功能不能共享，加大了维护工作量，系统升级和扩展困难，更谈不上综合利用信息并产生新的应用。所以，需要将各应用系统的信息进行整合，形成一个不仅能提供统一、通用、标准、开放式的接口，而且能将系统集成能力提高到一个新高度的公共信息集成平台。因此，必须通过一种技术方案来接口、存储、归类、管理、分析多个系统的综合数据，形成统一的综合数据平台，并提供数据接口、手段灵活的查询和数据挖掘及高层决策分析。

2配网自动化的功能范畴

目前对于配网自动化还没有严格的定义,各个系统的功能也差异很大。习惯上把属于配电调度管理方面的自动化称为配网自动化，一般可包含以下功能:

2.1基本功能

①配网SCADA:中压以下配电网的数据采集、监视控制。

②配网故障处理:中压馈线的故障定位、隔离和恢复供电。

③配网网络分析:包括配网网络建模、网络结线分析和动态跟踪着色、负荷预报、网络监视、配电网潮流、短路电流、网络重构和操作票管理等。

2.2增强功能

（1）电能计量与计费:它可能是一个分离的系统,但也可作统一的考虑,如电量采集的集中器可以单独设置,也可以和配电SCADA系统中的FTU,DTU,TTU合并起来,通讯通道也可以综合考虑。主站功能也可以综合进SCADA系统中,节约投资而且可靠。

（2）投诉电话管理:它本身是一个相对独立的系统,但是由于它要用到配电自动化系统中的图形接口、网络分析、故障诊断等功能,同时它也可以为调度提供故障处理的补充信息,特别是在馈线自动化还未实现的地区,因此是DMS的一个有机组成部分。

（3）地理信息系统在配网自动化中的应用主要是指在网络分析,故障定位,网络着色,网络重构等实时功能以及在用户服务中的应用。在整个配电管理中,配网自动化系统是实时信息系统,它和配电管理信息系统的综合和一体化将构成配网信息系统。

3配网自动化应具备的条件

配网自动化的内容是对所管辖的全部柱上开关、配电变压器进行监控和协调,既要有实现FTU的三遥功能,又要具备对故障的识别和控制功能，从而配合配网自动化主站实现配电网运行中的工况监测、网络重构、优化运行。作为系统自动化的一部分,直接面向用户且信息量大,故要求它必须具备先进的适应性和强大的多系统接口能力。与其它自动化系统比,特点是协调和集成,在充分数据共享的基础上发挥集成后系统整体的性能,以支持和带动电力企业业务和管理水平的提高。

配网自动化的内容和特点决定了配网自动化的系统结构应当是一个分层、分级、分布式的监控管理系统,应遵循开放系统的原则,按全分布式概念设计。按照一个城区全部实施设计,系统必须将变电站级作为一个完整的通信、控制分层。

4配网自动化系统的结构

我国和世界上多数国家一样,把终端变电站的馈线及其以下划归配电系统。这样划分的好处是,具有远动终端RTU的变电站,不管是枢纽变电站或是终端变电站统属于输电系统,便于远动化管理。和用户有关的馈线纳入配网系统,便于商业化运营。因此,配网系统大多为中压和低压两级。配电网结构复杂,测量点较多,如果按照传统SCADA的集中式系统结构,一个系统只设置一个中心站(主站),所有测控终端(RTU,FTU)都与中心站通讯,这样使得中心站容量过大,造成维护量大而且冗余数据多。

合理的系统应采用分层结构,即分为主站层、子站层和终端层。在配网自动化系统管辖区域下分为几个子区域,每个子区域设立一个区域控制中心,或者称为子站。在区域范围内的测控终端与子站通讯,子站再与主站通讯。采用这种分层结构,首先有效减轻了主站负荷,提高了系统效率,测控终端采集的数据先经过子站的处理,子站可以只上送重要信息,主站可以只处理它所关心的数据；其次,它使我们可以合理构筑系统的通讯拓扑结构,从而节省通讯资源并提高利用率。下面我们分别讨论这几个层次。

4.1终端层

常见的配电终端设备有:配合柱上开关的馈线终端单元(FTU)、配电变压器监控终端单元(TTU),环网柜内的终端单元(DTU)等。实现功能各有侧重,但主要功能是电量采集和设备控制。终端层一般传输的数据量较小,可采用传统的串行通讯协议。对于具有多条出线的配电室等场所,可采用分布式结构,即在每个间隔或开关柜内安装测量模块,常采用现场总线如RS-485方式。RS-485采用半双工通讯,距离可达1000米,只需用2芯或3芯(含地线)普通电缆即可组网。这种方式投资省,易于实现。

4.2子站层

子站层在系统中起到承上启下的作用。一方面接收主站的命令并发送给终端,另一方面接收终端的数据并发送给主站。子站的功能根据系统的总体设计,有两种不同的考虑。一种是集中式的系统馈线自动化方式,即在主站完成,而子站仅对终端的数据进行预处理或者起路由转发的作用；一种是分布式馈线自动化方式子站,即当故障在一个子站管辖范围内,则由子站处理，而属于两个以上子站范围的故障,则由主站处理。此时子站具有故障处理功能。子站一般设置在变电站中,但子站与主站的通道(即使在主站采用调度自动化系统和配电自动化系统一体化设计时)应与变电站RTU的通道分别设置,以免相互影响。子站作为中间层必须提供多种形式的通讯接口。子站与终端层通讯:如果距离近(<1000米),可采用RS-485连接方式；如果距离远,可以考虑用光纤或无线方式。由于终端数量较大,子站与终端的通讯网络一般不采用点对点方式,而选用总线型或环型结构。子站与主站通讯:由于数据量较大,往往采用光纤网络方式。

4.3主站层

它是整个配网自动化监控和管理系统的核心,主要负责采集、管理整个系统中区域中心(子站)传上来的数据，负责数据的处理、存储、事故的报警、远方的控制、事故的隔离、无故障区域的供电恢复等功能。并负责管理多个子系统的接口,实现数据共享,完成配电信息的管理和维护。主站与子站距离相对较远,如果与子站之间传送数据量大,则可选择传输TPCöIP协议；如果数据量较小,则可以选择传统的载波、电缆等方式。

5配电自动化系统的GIS

5.1采用GIS的模式

配网自动化系统使用地理信息将提高系统性能，它能给予调度员以直接的地理概念,提高运行操作的准确性,定位处理故障和恢复正常的正确性。几乎所有的配网自动化系统均要求配置GIS功能。因此如果可能,应尽量考虑采用统一的系统平台。目前在配网自动化系统中,采用GIS有以下的模式:

（1）分离模式:配网调度系统和GIS系统是完全分开的两个系统,在配网调度系统中仅用到地理图形作为显示实时信息的背景画面；

（2）数据共享模式:两个系统共享空间数据、实时数据，最好能共享拓扑结果。但各有自己的图形平台,包括图形编辑器、显示管理和人机交互；

（3）一体化模式:达到数据共享、应用共享和图形共享。有统一的人机界面。在GIS的画面上可以直接生成或修改系统接线图。目前,国内的系统集成商,多能够实现数据共享模式,并正在开发一体化模式,但尚不够成熟。根据我们的实践经验,GIS功能最好与SCADA系统构成统一的配电管理系统的平台。而且最好能由一个厂商集成。因为国内两个厂商很少能配合得很好的,责任不易分清。最好能采用国外成熟的通用GIS平台,开发面向电力系统GIS平台。

6 配网自动化实施中应注意的问题

配网自动化的实施涉及的部门多，投资大，是一项系统工程，因此配网自动化的规划是必不可少的，必须结合当地配电网的发展规划，制定详细的配网自动化的实施计划，整体考虑，分期分批实施，同时要和供电企业内部信息化建设相协调。另外，从供电部门的实际需要和发展需求出发技术上统一平台，管理上易于维护，经济上节约资金。在实施过程中，注重已有的调度自动化的升级改造与建设配网自动化统一考虑，新上调度自动化与建设配网自动化统一考虑。

配电线路设备的户外运行环境，对开关设备、配电终端设备等提出了更高的要求，必须考虑雷击过电压、低温和高温工作、雨淋和潮湿、腐蚀、风沙、振动、电磁干扰等因素的影响，在开关的外绝缘材料、电子设备的设计、元器件的筛选等方面应综合考虑其性价比。

此外，配网自动化系统中的站端设备进行远方控制的频繁程度比输电网自动化系统要高得多，因此要求配网自动化系统中的站端设备具有更高的可靠性。

配电终端设备中的电源用于控制开关动作，正常情况下从线路中取得，线路失电后的后备电源应具有较高的可靠性。

在实施配网自动化后，降低了运行人员的劳动强度，提高了劳动效率，使运行人员对网络的运行状况掌握得更全面更快捷，为供电企业创造更好的经济效益和社会效益。配网自动化的实施，改变了配电网传统的运行管理方式，但对运行人员提出了较高的要求

6结束语

经济的发展对配网自动化提出了更高的要求，配网自动化也是电力系统现代化发展的必然趋势。技术在发展，需求也在提高，最终目的都是为了扩大供电能力，提高供电可靠性，优化电力服务。从目前的应用情况，有些内容只限于开发、研制和试用阶段，因此，应本着从实际出发，统筹安排，循序渐进的原则，综合考虑近期与远期、全局与局部、主要与次要的关系，进一步设计开发出先进、通用、标准的配电网自动化系统，对电力市场的发展具有重要意义。

参考文献：

徐腊元国内配网自动化综述

王兆太 高振江 郭忠伟 吴金钊县级供电企业配网自动化系统设计

姜兴杰当前配电网自动化的系统实施