地区配电网自动化系统建设研究

张秀琳

国家电网新疆电力公司 博尔塔拉供电公司　新疆博乐　833400

地区配电网自动化系统建设研究

张秀琳

国家电网新疆电力公司 博尔塔拉供电公司新疆博乐833400

经济社会的快速发展对城市配电网的供电可靠性提出了越来越高的要求，在这一背景下，论述了地区配电网自动化系统建设的意义，分析了地区配电网自动化系统的建设目标与方案。

输配电；自动化；建设

1　配电网自动化系统建设意义

配电网是电网的重要组成部分，呈现设备数量多、网络规模大、网络结构复杂、通信基础薄弱等特点。作为电网的末端，配电网不仅直接面对用户，而且直接影响电网整体的供电可靠性和投资经济性，是保证输电网供电能力的关键环节。配电自动化的实施是提高供电可靠性的必然需要，是现代化电网发展的必然趋势，同时也是能源变革和第三次工业革命的必由之路。

为积极践行国家电网方略，按照新疆配电网自动化规划工作的实际需求，保证地区配电网自动化建设的合理性、科学性和实用性，对地区供电区域进行配电网自动化总体规划，旨在切实有效提升地区电网运行管理水平，为经济发展提供有力保障。

配电网规模迅速扩大，对经济社会发展的影响不断增强，与此同时，人们对配电网的安全可靠性提出了更高的要求。当前，城市配电网快速发展，需要及时研判配电网故障，快速恢复正常供电，而配电网的盲调将给电网的安全稳定运行带来一定隐患[1]。

2　配电网自动化系统建设目标

按照总体规模要求建设配电主站系统，实现配电监测、馈线自动化、潮流计算、合解环分析等高级应用功能，解决地区配电网盲调问题。建设信息交互总线，实现与主网能量管理系统(EMS)、生产管理系统(PMS)、配电地理信息系统(GIS)、营销管理信息系统、用电信息采集系统、95598客户服务平台等相关应用系统的信息交互[2]。具体而言，建设配电自动化主站系统，实现配电监控与数据采集(SCADA)、配电网调度管理和馈线自动化、潮流计算、合解环分析、调控一体化管理等功能，达到配电调控一体化的应用要求。建设配电信息交互总线，实现GIS、EMS和PMS等相关系统的信息集成，支持配电调度、生产和运行的闭环管理，满足配电调控一体化需求，为数据交互与共享、业务集成整合与互动化应用提供基本技术支撑。

配电自动化主站系统的建设应遵循IEC 61968和IEC 61970标准，根据地区电网的具体情况对配电自动化系统的构架作出明确定义。主站应采用公共信息模型(CIM)，依据源端数据唯一、全局信息共享原则，实现配电自动化系统和其它应用系统的互联。通过多系统之间的信息共享和功能整合，可以实现停电管理、用户互动、分布电源接入与控制等功能。信息交互方式要重点设计和解决好配电自动化系统和GIS之间的关联，尤其是在数据模型、拓扑关系和图形处理上要考虑周密，解决好实时应用和管理应用的关系，形成有效互补。同时，强调对配电网数据的监测，加强配电网调度的工作管理功能，充分考虑系统应用的扩展性和延伸性，实现对整个配电网全部配电设备的科学管理。软硬件安全防护配置要符合《电力二次系统安全防护总体方案》、《配电二次安全防护方案》及国家电网公司发布的《关于加强配电网自动化系统安全防护工作的通知》等要求。对系统的控制指令使用基于非对称密钥的单向认证加密技术进行安全防护。

配电自动化主站系统在功能上划分为以下几个部分： 配电自动化数据采集、SCADA、配电网馈线自动化、配电网应用、配电网高级应用分析、配电网调度作业管理、安全网络数据发布。其中，SCADA、配电自动化数据采集和配电网高级应用分析采用Unix结构，配电网调度作业管理和配电网应用采用Unix和Windows混合结构，配电网数据交互总线采用Windows结构。以上各部分共享统一的模型、图形和数据库，且配电网应用功能与SCADA功能一体化设计，安全网络数据发布通过网关服务器和物理隔离装置单向与网络服务器同步数据，并通过防火墙向管理信息系统网发布数据[3-5]。

3　配电网自动化系统建设方案

3.1　总体架构

根据地区城市配电网规划，至2018年某地区配电网有7000个配电终端。配电主站系统具备60万个实时配电信息量的接入能力，采用两层架构模式完全能够满足地区配电自动化系统配电终端的接入。地区配电自动化系统采用系统主站加配电自动化终端的两层构架，同时通过信息交互总线与其它相关系统互连，实现数据共享和应用集成。

配电主站负责配电一次设备运行信息的实时采集、监视与控制，为配电网调度管理提供技术支撑。配电终端主要负责对环网柜、柱上开关、线路监测点等一次设备的数据进行采集和控制。 配电信息交互总线主要负责与地区调度EMS、PMS、国家电网GIS、用电信息采集系统等的互联，实现数据共享和应用集成。配电自动化系统整体架构如图1所示。

主站系统硬件采用双机双网的分布式配置方式，主站设备主要包括服务器、工作站、交换机、二次安全防护设备、同步时钟装置及相关外设等。

根据地区远景规划，配电网主站系统应按8～10年电网发展规模配置软件和数据库，保证系统功能的先进性。采用麒麟操作系统、达梦数据库、网络发布服务，应用软件功能包括SCADA、馈线自动化、模型管理、配电网高级应用、配电网智能操作票管理等。

采用三部分构成配电自动化应用的支撑平台。

(1) 分布式系统和运行中间件。这一部分可以动态分配任务，分散物理和逻辑资源，通过计算机网络实现信息交换，不同的应用运行在不同的服务器上，对用户是透明的。

(2) 基于CIM的数据库中间件。这一部分采用基于IEC61968、IEC61970的CIM数据库设计技术，为各应用间的信息共享提供统一平台，减少各应用之间所需的数据格式转换器数目，保证配电自动化主站系统具有开放的数据访问接口，实现地区调度EMS、配电网GIS、PMS、营销采集系统等的信息共享。

(3) 图模库一体化管理中间件。建立基于CIM的图模库一体化管理软件，通过PMS和配电网GIS获得信息资源。采用面向对象的技术，实现绘图、编辑、浏览、图形转换及运行测试等功能，支持网络拓扑和动态着色等。

配电自动化系统从PMS获取馈线图、环网柜接线图、设备属性等信息，从EMS获取110kV及以上变电站模型，通过在配电自动化主站系统进行模型拼接，构建完整的配电网图模信息，从而为配电指挥管理提供完整的电网模型。

主站系统实现配电网调度管辖范围内电网设备的调控一体化功能，包括基本SCADA、配电网故障隔离和网络重构、配电网特色管理、配电网调度管理、配电网高级应用等。

3.2　配电终端建设原则

配电自动化终端建设立足于现有一次设备，以提高配电网监视能力为主，兼顾控制能力，从主要到次要，进行差异化、渐进式改造。对供电可靠性达到最高要求且具备改造条件的城网区域，实施三遥馈线自动化方案，实现故障点快速、准确定位，节约故障查找时间，并结合用电信息采集系统补充配电变压器的负荷数据。按照Q/GDW 625—2011《配电自动化建设与改造标准化设计技术规定》中的相关内容，规范配电终端的建设[6-10]。

图1　配电自动化系统整体架构图

城市核心区和网架成熟区可采用光纤通信加采集终端配置模式。

郊区、农网和网架快速发展区可采用通用分组无线业务、3G或4G通信加故障指示器模式，也即两遥模式。

3.3　配电网通信系统建设方案

三遥配电终端数据通过10kV通信接入网接入，再经同步数字体系设备通过四级通信网传送至配电自动化主站系统。两遥配电终端数据通过无线公网接入运营商网络，再经专线连接至配电主动化主站系统。

3.4　系统安全防护方案

配电自动化系统属于安全Ⅰ区，与同区EMS之间的信息交互通过防火墙隔离，与生产信息大区PMS、电网GIS、95598客户服务平台、电力用户用电信息采集系统间通过系统交互应用实现安全隔离与信息交互。在系统交互应用内采用两套正反向隔离装置，以增强信息交互能力。

3.5　配电网调控一体化管理体系

智能配电网调控一体化管理体系建成前，地区供电公司运检部、营销部按职责对地区配电网设备进行管理。配电网调度对配电网相关班组进行调度管理，下达操作命令。配电网相关班组在接受调度命令后，现场人工对地区配电网设备进行操作。

智能配电网调控一体化管理体系建成后，地区供电公司运检部、营销部按职责对地区配电网设备进行管理，配电网调度通信监控中心直接对地区配电网设备进行监视和控制。

配电自动化系统与地区调度EMS、PMS、GIS、电力能量采集系统、营销数据采集系统、95598客户服务平台等通过系统交互应用互联，实现基本的实时信息共享。上级地区调度系统通过系统交互应用为其它系统提供输电网馈线电气单线图、输电网及变电站实时数据、继电保护数据等信息，通过系统交互应用从其它系统获取配电网馈线电气单线图、配电实时信息。

可见，配电自动化系统通过系统交互应用从其它系统获得馈线电气单线图、网络拓扑数据和相关设备台账、输电网及变电站实时数据、继电保护数据、用户故障报警等信息，同时为其它系统提供配电网实时数据、历史数据、配网分析结果等[11]。

4　结束语

配电网自动化系统建设后，能够在配电网发生故障时，迅速判断故障区段，对非故障区域恢复供电，可以大大减少故障时的停电时间，缩小停电范围，提升用户服务质量。根据配电网自动化系统实时监测数据，可以对配电网运行方式、接线方式、负荷分配等做出正确调整，切实提高电能质量和供电可靠性，进而获得高附加值的社会效益和经济效益。

[1] 张建峰.配网自动化系统的分析[M].北京： 中国水利水电出版社，2009.

[2] 李向东.配电网自动化技术的应用[J].云南电力技术，2011，39(6)： 87-91.

[3] 马韬.实施配网自动化与提高供电可靠率的初步认识[J].云南电力技术，2005，33(4)： 11-13.

[4] 张华栋,鲁守银,邢宏伟.光纤通讯在配网自动化系统中的应用[J].山东电力技术，2003(5)： 33-35.

[5] 陈文炜.配网自动化系统的建设与应用[J].中国电力教育，2012(33)： 137，145.

[6] 黄景康.配电网自动化应用浅析[J].民营科技，2010(12)： 192.

[7] 江志昌.略谈配电网自动化系统实施的几点建议[J].广东科技，2011(16)： 174-175.

[8] 张宇.城区公司配网自动化的建设与应用[J].承德石油高等专科学校学报，2010(1)： 24-27，32.

[9] 贾董鹏.配网自动化通信系统的研究与设计[D].广州： 华南理工大学，2009.

[10] 周颖.电力系统中配网自动化技术探讨[J].中国高新技术企业，2015(4)： 143-144.

[11] 李明春.北京地区配电自动化建设方案及策略研究[D].北京： 华北电力大学，2010.

(编辑： 丁罡)

The rapid development of economy and society has put higher requirements on the power distribution reliability for urban distribution network. In this background, the significance of the construction of automation system for regional distribution network was discussed, and the construction goal and scheme of the automation system for regional distribution network were analyzed.

TransmissionandDistribution；Automation；Construction

TM73

A

1674-540X(2017)04-009-04

2017年8月

张秀琳(1981—)，女，硕士，工程师，主要从事自动化专业工作，E-mail: xiulin.zhang@163.com