淺談關于配電自動化主站建設的研究

龐國華

摘要：我國經濟的不斷發展，我國對電力系統及其自動化技術提出了相應的要求，主站建設作為配網自動化的核心部分，其主要目的是使配電網的結構得到優化，配電設備技術等級得到改善。供電可靠性、供電質量、線損率等技術經濟指標也將得到明顯的改善；能夠為該區域配電網下一步的規劃、建設提供科學決策；能夠提高配電員工的工作效率，減少運行成本，樹立良好的社會形象，增強供電企業的綜合效益。

關鍵詞：配電自動化主站建設系統體系

中圖分類號： U665 文獻標識碼： A

1主站系統體系結構

1.1基礎平臺層

由于工作站和服務器的操作系統全部都是采用符合POSIX和OSF標準的UNIX操作系統。而在基礎平臺層主要包括操作系統、數據庫等，所以商用數據庫采用目前國際流行的 Oracle 數據庫。數據庫支持數據的快速訪問和處理，支持冗余雙服務器熱備用機制，冗余服務器之間自動鏡像保持數據一致性等要求。

1.2支撐平臺層

采用分布式系統開發和運行中間件、基于 CIM 的數據庫訪問中間件以及圖模庫一體化管理中間件三部分構成配電自動化應用支撐平臺。支撐平臺層為上層應用的設計和運行提供開發平臺和運行環境，定義電力系統模型的基本結構，為應用間共享的信息提供公共語言以及圖模庫一體化管理等。

1.3應用功能層

建立在支撐平臺之上，實現主站系統對配電網監控以及系統豐富的應用分析。涵蓋系統支持平臺、SCADA、FA、WEB 發布、配電自動化擴展應用分析、配網仿真系統及調控一體化應用等功能（如圖2）。

圖2配電終端主站系統應用結構示意圖

1.4系統結構

配電自動化系統按分層分布式體系結構設計，為兩層結構：配電主站：主要負責北碚配網設備的運行監控和配電運行管理。配電終端：主要負責對開閉所、環網柜、柱上開關、配變等一次設備的數據采集和控制，實現對一次設備的運行監控。

2主站系統功能

2.1調控一體化支撐平臺

支持軟件包括公共支撐軟件和平臺支撐軟件。公共支撐軟件包括關系數據庫軟件、動態信息數據庫軟件、CORBA 中間件等。

2.2調控一體化應用功能

在確保配電網安全運行的前提下，以配網自動化為基礎，以配網調控一體化智能技術支持系統為手段，優化配網運行、檢修、搶修等配套機制，跨區域調配搶修資源，實現配網調度、監視和控制的統一集中管理，提升配網故障異常應急響應速度，提高配網供電可靠性。

2.3圖模庫一體化維護

2.3.1 10kV 電網模型數據導入

配電調控一體化系統通過GIS系統獲取10kV配網圖模數據，把配電調度圖形系統中的電網模型和圖形，按照IEC61968的消息格式，基于統一數據模型基礎上構建新的數據交換格式，采用CIMXML/RDF格式的模型數據和SVG的圖形數據，通過配置在通信接口服務器上的適配器發送到信息交換總線，配電自動化主站通過總線獲取圖模數據并完成數據模型和圖形的更新。

2.3.2上級電網模型數據導入

變電站內模型由調度EMS系統的主站維護人員在EMS上通過作圖工具和數據庫維護工具建立電網模型，然后通過與調度EMS系統的接口轉換到配電調控一體化系統中。

2.3.3 電網數據模型拼接

配電自動化主站系統通過配電調度圖形系統數據交換流程獲取10kV配網圖模數據，通過上級EMS系統數據交換流程獲取了主網圖模數據，然后在圖模庫一體化平臺上實現饋線模型與站內模型拼接，從而在配電調配一體化系統中可以得到從110~10kV完整的配電網絡模型，為配網調度的指揮管理準備完整的電網模型及拓撲資料。

2.4饋線自動化

主站根據各配電終端檢測到的故障信息，結合變電站的繼電保護信號、開關跳閘等故障信息，確定故障類型和發生位置。

故障定位：主站根據配電終端傳送的故障信息，快速自動定位故障區段，并在調度員工作站顯示器上自動調出該信息點的接線圖，以醒目方式顯示故障發生點及相關信息。

故障區域隔離：主站進行故障定位并根據故障定位結果確定開閉所、環網箱及配電站的隔離方案，故障隔離方案可以自動或經調度員確認后進行。

2.5 WEB

發布功能實現SCADA數據及時發布功能。配電運行相關人員通過瀏覽器能夠瀏覽配電網的實際運行狀態。

2.5.1 配網特色管理功能

系統聯絡圖和線路單線圖之間可以方便的切換，并且相關的操作如置數、掛牌等操作可以在任意類型的圖形上操作并自動同步。責任區管理：在運檢部分別設立不同權限的工作站，并能分別在各配電工區使用工作站實現相應功能，各操作對象相互獨立，互不干涉，實現信息分流、報警分流、權限分流等。

信息分區分流：應用信息的分流技術對所有的實時信息進行有效的分流和分層處理，減輕網上的報文流量，提高響應速度，提高整個系統的性能和信息吞吐量。

2.5.2 配網網絡分析功能

配電網絡拓撲分析是配網所有分析應用的基礎。配電網絡拓撲分析用于構建動態的配電網絡模型，模型體現了設備之間的連接關系、連通關系、配電網絡的實時狀態，適用于任何形式的配電網絡接線方式。根據模型，可進行帶電區域劃分進行動態著色，分析確定配電區域的供電源點和各點供電路徑。模型結構隨著配電接線圖的設備變更而變化，狀態隨著配電實時信息的刷新而相應變動。

2.5.3配網分析應用

潮流分析：根據配電網絡指定運行狀態下的拓撲結構、變電站母線電壓、負荷類設備的運行功率等數據計算整個配電網絡的節點電壓，以及支路電流、功率分布。

合環潮流：合環操作，將引起原供電電源區域的潮流變化，為了保證電網運行的安全性，有必要進行合環潮流計算，以檢驗相關支路的潮流其有功、無功、電流的數值以及母線電壓是否越限。

3主站系統硬件配置要求及方案

3.1系統硬件配置要求

采用功能分布配置方案，按照2017年規模一次建成并能擴展；選用符合國際標準通用的計算機硬件，系統硬件配置擴充時不需要修改任何系統應用軟件，增加新的軟件模塊時應不影響系統運行的穩定性；升級時必須兼容已有的硬件設備。

3.2系統硬件配置方案

主站計算機網絡結構采用分布式開放局域網交換技術，雙重冗余配置。數據采集服務器、SCADA 服務器、歷史數據服務器、應用分析服務器、鏡像服務器、通信接口服務器、調度值班工作站、維護工作站、報表工作站等主要節點直接接入主干網。

4主站系統軟件配置方案

4.1系統軟件配置要求

根據此供電局配網規模，配網主站系統按處理20萬以上實時信息點的大數據量處理能力。系統按 8~10 年規模配置所有軟件和數據庫，保證遠景年擴建對系統的要求。

4.2系統軟件主要配置方案

4.2.1配電 SCADA 及標準接口

主站系統具備全面的配電SCADA功能，實現對實施區域配電網的實時監控，對所轄變電站自動化系統實施監控接入，具有基于IEC61970/61968標準的接口功能，實現與其他相關系統的互連。

4.2.2 饋線自動化（FA）

具備饋線自動化功能，實現故障定位、故障自動隔離及停電恢復功能，自動完成網絡重構及自愈。

4.2.3 WEB 發布

保證配電網運行業務的高效運轉，對實施區域內三個配電生產運行操作維護中心，WEB采用C/S方式服務運維操作中心，迅速確定故障區域并進行搶修。

4.2.4配網調度監控維護以及配網擴展應用分析

具備配網調度監控和配網維護應用功能，具備部分配電自動化擴展應用分析功能，包括模型拼接、狀態估計、潮流計算網絡結構優化、線損分析、無功優化、負荷預測、網絡重構等高級應用。

4.2.5 配網仿真系統

完成配電網絡仿真計算，實現快速FA和網絡自愈分析判斷在線應用。使調度監控值班員仿真模擬配電網運行方式，提高值班員應用配電自動化系統，正確判斷故障和處理故障的能力，提高綜合效率，保證電力系統安全、可靠地運行。

4.3調控一體化技術支持

通過信息交互總線集成配電自動化、調度自動化、在線監測以及將來建設的停電管理、GIS 等系統，建成調控一體化技術支撐平臺，實現配網資源共享。