淺談配電自動化系統(tǒng)設(shè)計

姚淼

（深圳供電規(guī)劃設(shè)計院有限公司，廣東 深圳 518000）

隨著我國城市配電網(wǎng)改造與建設(shè)工作的進(jìn)一步發(fā)展,配電網(wǎng)自動化問題已越來越引起重視。配電自動化可以大大提高配電網(wǎng)運行的可靠性,提高供電質(zhì)量和效率,降低勞動強(qiáng)度和充分利用現(xiàn)有設(shè)備的容量,從而為用戶和供電企業(yè)帶來可觀的效益。近幾年，配電自動化規(guī)模不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)功能不斷加強(qiáng)，經(jīng)過幾年的建設(shè)實踐，積累了許多可貴經(jīng)驗。

1 配電自動化監(jiān)控與管理系統(tǒng)

配電自動化監(jiān)控與管理系統(tǒng)，是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與電力設(shè)備相結(jié)合，將配電網(wǎng)在正常及事故情況下的監(jiān)測、保護(hù)、控制、計量和供電部門的工作管理有機(jī)地融合在一起的綜合性系統(tǒng)，其包含地理信息系統(tǒng) (GIS)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備文件(NDF)、冗余部件管理、檢修計劃管理、運行規(guī)劃及優(yōu)化、運行及控制以及其它管理任務(wù)(故障電話管理、人員管理、計費管理等)。其中，運行及控制部分功能的自動化由配電自動化系統(tǒng)(DAS)實現(xiàn)，又可具體細(xì)分為SCADA系統(tǒng)、電壓/無功控制、保護(hù)的協(xié)調(diào)管理及控制、饋線控制、故障處理(故障檢測、定位，隔離后故障區(qū)供電)、自動抄表和負(fù)荷管理等。從這一概念出發(fā)，DMS其實涵蓋了電力MIS、電力調(diào)度、變電站綜合自動化、出線管理、負(fù)荷管理、供用電管理等供、配、用電多個環(huán)節(jié)，是一個包含多學(xué)科技術(shù)的綜合性的大系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 設(shè)計原則

配網(wǎng)自動化監(jiān)控與管理系統(tǒng)是一綜合信息管理系統(tǒng)，涉及到計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信、圖形技術(shù)、數(shù)據(jù)管理、自動控制等多種技術(shù)，同時，投資較大、實施復(fù)雜，牽涉到多個部門的多個工種，和城市居民生活息息相關(guān)，建設(shè)配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)目的是提高配電網(wǎng)運行管理水平、提高供電質(zhì)量、減少停電次數(shù)、縮短停電時間，以達(dá)到減員增效。要用系統(tǒng)工程的思想，采用信息優(yōu)化的系統(tǒng)集成方法，對系統(tǒng)綜合考慮與設(shè)計。其設(shè)計原則為：首先，應(yīng)遵循實用性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、開放性、發(fā)展性和靈活性的設(shè)計要求；其次，實時監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計一定要保持長期連續(xù)穩(wěn)定可靠運行。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

考慮到配網(wǎng)信息分布廣、信息量大的特點，在配網(wǎng)當(dāng)?shù)卦O(shè)備(FTU、集抄系統(tǒng)、配變負(fù)荷管理器等)和控制中心間可設(shè)一至二級中繼站 (一般設(shè)在變電站，可利用原有光纖通道)，形成多級層次結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按分層分布分級分類構(gòu)成，各層系統(tǒng)通過完善的通信系統(tǒng)接入集中控制中心系統(tǒng)，各類子系統(tǒng)通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和集中控制中心系統(tǒng)實現(xiàn)信息交流，整個系統(tǒng)分為：配電網(wǎng)集中控制中心系統(tǒng)—中心層，配電網(wǎng)子站系統(tǒng)—中間層，配電網(wǎng)監(jiān)控終端系統(tǒng)及通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)—基礎(chǔ)層。利用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實現(xiàn)配調(diào)中心、中間層系統(tǒng)、FTU、DTU等智能終端之間的數(shù)據(jù)傳輸。配網(wǎng)自動化系統(tǒng)層次圖，見圖1。

圖1 配網(wǎng)自動化系統(tǒng)層次圖

配網(wǎng)控制中心與配網(wǎng)子站系統(tǒng)—中間層的通信充分利用現(xiàn)有城市電力數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換，中間層與用戶變（開閉所、箱變等）RTU、FTU、DTU之間的通信是配網(wǎng)自動化的主要通信系統(tǒng)，其可靠性、經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要，因此，選擇多模光纖，通信網(wǎng)路結(jié)構(gòu)采用主/從式自愈環(huán)形通信網(wǎng)。正常情況下，只有一個環(huán)路在使用。當(dāng)發(fā)生故障時（裝置故障或光纜故障），光端機(jī)能自動測量故障點，信息在到達(dá)故障點之前又返回，使用第二個環(huán)路完成通信。用這種方法，對其余的正常裝置或正常光纜仍能保持通信暢通和鏈路完好，其結(jié)構(gòu)及主要工作形態(tài)如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置。

2.3 中心層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)我國配電運行管理機(jī)制，建立中心層系統(tǒng)，配網(wǎng)自動化系統(tǒng)設(shè)在調(diào)度中心，由自動化專業(yè)人員維護(hù)，配電運行工區(qū)負(fù)責(zé)配電網(wǎng)的監(jiān)視、控制、運行管理，設(shè)配電運行工區(qū)監(jiān)控中心工作站及其相應(yīng)設(shè)備。中心層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（DAS），如圖2所示。 建立配電實時監(jiān)控系統(tǒng)和配電管理系統(tǒng)功能相對獨立，同時聯(lián)系緊密的有機(jī)整體。

2.4 中間層結(jié)構(gòu)設(shè)計

配電子站主要為配網(wǎng)監(jiān)控層，完成配網(wǎng)自動化和故障管理等功能，中間層系統(tǒng)工作流程，見圖3。它具有承上啟下的作用，對下負(fù)責(zé)基礎(chǔ)層設(shè)備管理，對上負(fù)責(zé)與中心層上傳數(shù)據(jù)，同時接受中心層系統(tǒng)命令。

圖2 中心層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖3 中間層流程圖

2.5 基礎(chǔ)層結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)構(gòu)設(shè)計包括建設(shè)范圍內(nèi)的電氣設(shè)備，開閉所及環(huán)網(wǎng)柜開關(guān)改造，相關(guān)自動化設(shè)備及通信部分的設(shè)計。硬件設(shè)備包括電氣一次設(shè)備（主要是電動負(fù)荷開關(guān)）、監(jiān)控終端（FTU、DTU）、工作電源、通信設(shè)備以及計算機(jī)設(shè)備等。

3 結(jié)束語

綜上所述，配電自動化系統(tǒng)具有實時性好、自動化水平高、管理功能強(qiáng)之特點，能提高供電可靠性和電能質(zhì)量、改善對用戶的服務(wù)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性和良好的社會綜合效益。

參照發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的經(jīng)驗，結(jié)合我們自己的實際情況，按照“全面規(guī)劃、控制規(guī)模、局部試點、分步實施”的有關(guān)精神，綜合考慮近期與遠(yuǎn)期、全局與局部、主要與次要的關(guān)系，設(shè)計開發(fā)出先進(jìn)、通用、標(biāo)準(zhǔn)的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)方案，對電力市場的發(fā)展和完善具有重要的意義。

[1]沈堅，商文穎.配電自動化系統(tǒng)設(shè)計[J].廣東輸電與變電技術(shù),2006.07.

[2]王芳蘭.變配電自動化系統(tǒng)設(shè)計方法探討[J].中國科技信息,2006.11.