配調一體配網自動化系統的設計與實現

張鑫

【摘要】本文圍繞調配一體配網自動化系統，首先分析了配網自動化的基本內容，進而詳細論述了調配一體配網自動化系統的設計和實現過程，最后，本文論述了調配一體配網自動化系統的未來改造方向，以期能夠為我國調配一體配網自動化系統的建設提供參考。

【關鍵詞】調配一體；配網自動化系統；設計；實現

中圖分類號：TV文獻標識碼： A

一、前言

調配一體配網自動化系統的設計必須要符合每一個地區的實際情況，必須要按照當地的配電和用電需要進行系統設計。同時，在構建系統的過程中，要秉承節約成本，提高效率的原則。

二、配網自動化的基本內容

1、基本概念。配網自動化是一個集成化的自動化系統，能夠在在線狀態下，對配電網各環節設備進行實時監控、協調與管理，進而對整個配電網系統進行優化。配網自動化系統由通信網絡、配調自動化主站系統和監控系統等組成。供電局的配網自動化系統則由配電自動化系統和配電設備的管理自動化系統組成，這是兩個相對獨立的系統，都是通過數據庫的映射來對配電測控終端的數據進行實時共享。

2、目標。配網自動化系統的主要目標就是提高城市供電的可靠性，在改善城市的電能質量基礎上進而提高電力管理效率和經濟運行效率。配網自動化系統主要通過各個組成系統，如配電子站系統、配電主站系統和戶外測控終端等，運用計算機網絡和科技技術對配電網絡進行實時的監督、控制。同時，通過建立基于GIS的DMS系統和建設DA來實現對配電網絡的在線與離線、電網信息與用戶信息、地理圖形和電網結構的有效監控，為配電管理提供了完整的時間與空間相結合的現代數字配電管理，能有效對配電系統進行規劃、設計、調度、搶修、營銷和客戶服務等，使配電系統住進走向現代化，發展為數字化供電系統。

3、系統發展的主要制約因素。配網自動化系統的發展受到諸多因素的影響和制約，主要分為三個制約因素。第一，設備、線路的供應能力不足。供電區域的設備不具備電控能力，線路不具備轉供能力，不能很好地滿足配電自動化系統的發展條件，這就需要對其進行系統性的大面積網絡結構優化，而這需要強大的資金作為后盾。第二，配電設備點多面廣。配電網絡系統需要在城市的大街小巷進行全面分布，其需要更多的監控設備和資金投入。第三，配網自動化系統的實時需要獨立的通信網絡。配網自動化系統需要饋線自動化功能作支撐來保證其實施的安全性和有效性，這就需要建立獨立的通信網絡，這也需要很大的投資。

三、系統的結構設計

配網自動化系統為二層結構,即:

第一層:主站,主要負責某地整個10KV及線路、設備及用戶的運行監控和配電運行管理。

第二層:配電終端,主要負責對線路、配電室的開關、配變進行數據采集和控制。即在配電網絡中采用環網柜加裝FTU并設置實現配電自動化，該層分為FTU和TTU。

第一層主站系統位于某地配電調度中心,主站從各個終端獲取配電網的實時信息,從整體上對配電網進行監視和控制,分析配電網的運行狀態,對整個配電網絡進行有效的管理,使整個配電系統處于最優的運行狀態。還具有故障診斷、定位、隔離、恢復供電的功能,實現變電站10KV出線的饋線自動化。它是整個配電網監控和管理系統的核心,主要由以下幾部分組成:

1、配電網SCADA子系統

2、饋線自動化子系統(FA)

3、配網高級分析軟件(PAS)

第二層配電終端負責環網柜、柱上開關、箱式變和配電變壓器監控,具備故障檢測、上報功能。

四、主站系統

1、主站系統總體設計

主站系統是整個配網自動化監控和管理系統的核心,主站系統不僅具備數據采集(遙信、遙測)、報警、事件順序記錄、事故追憶、遠方控制(遙控)、遠方調節(遙調)、計算、趨勢曲線、歷史數據存儲和制表打印、事件記錄等常規SCADA功能,還具有配電網絡故障診斷、故障隔離、網絡重組等功能,支持無人值班變電站接口,實現饋線保護的遠方投切、定值的遠方設置和修改、線路的動態著色等功能。整個系統主要包括配電網SCADA子系統、配網自動化(DA)模塊(完整的DA功能包括變、配電站自動化和饋線自動化)等內容。

硬件平臺:服務器采用了支持RISC技術的SUN系列服務器、IBM、HP服務器,工作站則采用了DELL系列PC、聯想、HP的工作站。

操作系統內核:采用UNLX、Windows NT和Windows2003、Windows 2008、Linux多操作系統的混合平臺。主站服務器采用高實時性、高可靠性的UNIX操作系統,前置系統的服務器采用Windows NT系統以滿足穩定性和可操作性,所有工作站采用性能價格比高的PC機,安裝Windows2003、2008,全面考慮運行維護人員的可操作性。

網絡:采用分流/冗余的雙網機制,遵循ISO—OSI七層網絡參考模型、TCP/IP、X.25、PPP等。采用跨網解決方案,實時部分采用專用局域網,管理部分宜采用虛擬網絡或路由器方式與現有的MIS網共用,在邏輯上應保證整個系統的安全性、一致性和實時性.

數據庫:歷史庫采用關系型商用數據庫Oracle,實時庫采用面向對象的內存數據庫。采用商用數據庫和實時數據庫相結合的數據庫系統體系結構可同時滿足對數據的可靠管理和電力系統對數據實時性的要求。

圖形人機接口:X-WINDOW, Windows系統，UNIX系統、Solaris系統、Linux系統。系統同時支持多種通訊規約:

(一)新部頒CDT規約

(二)IEC-870-5-101

(三)應用層支持遠動通訊協議正IEC-870-5-104

主站系統的建設符合國際和國內的相關標準,支持互聯網技術,具有良好的人機操作界面,支持色彩豐富的畫面,具備很高的系統安全和保密性。主站系統具有一套遠程維護軟件,廠家可以撥號遠程維護主站。系統提供可靠的安全管理機制,采用分層、分級的管理模式,與其它系統互聯也建有可靠的安全隔離機制,安裝了必要的防火墻。

2、系統配置圖

圖1配調自動化系統配置示意圖

3、主站配網自動化與調度自動化功能要點

（一）數據采集；

（二）數據傳輸與交換,包括與地調SCADA/EMS系統、客服系統、MIS系統等的交互；

（三）數據處理,包括壞數據檢測、工程量轉換、制表、數據的計算和統計等各項功能；

（四）控制功能,特別考慮控制方式和聯鎖條件的設計；

（五）事件/事故報警處理,重要報警可啟動事故追憶,可自動推出相關畫面,并能事故重演。故障事項可以啟動配網調度工作站中DA控制操作與自動處理界面GIS系統故障處理功能；

（六）人機界面的多功能性和靈活性,如:支持圖形的線路動態著色功能和潮流方向標志功能:

（七）報表管理與打印輸出；

（八）系統設備管理、監視與維護；

（九）系統容量及性能指標的嚴格要求；

（十）其它重要功能要求,如權限管理、歷史數據庫存儲、實時數據庫和商用數據庫相結合、web瀏覽功能、智能化網絡管理功能及系統容錯措施。

五、配調一體配網自動化系統的改造方向

配網自動化系統規劃設計的四點原則 ：

1、配網自動化系統的設計應在配電規劃的基礎上，根據當地的實際供電條件、供電水平、電網結構和負荷性質，因地制宜地選擇方案及其設備類型。

2、應將用戶對供電可靠性要求較高的區域作為首期實施自動化的區域，在實施前必須經過電網改造，使供電半徑趨于合理，網架結構得到加強。

3、以輻射網絡供電為主且未具備互連條件的區域，可按就地智能化目標來規劃并組織實施。

4、配網自動化系統主站原則上應與調度自動化系統一體化設計。電網規模較大，而且基礎條件成熟的地區，可以進行統一規劃、分別建設。

六、結束語

綜上所述，調配一體配網自動化系統的設計首先要明確系統包含的各個要素，從而有點有面的展開系統的設計工作。在系統具體應用過程中，要盡量優化系統的運行過程，精簡系統的結構，提高系統運行的效率。

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