配電自動化系統的設計與實現

張 建

ZHANG Jian

（德陽電業局，德陽 618000）

0 引言

國民經濟的進一步發展，工農業生產規模的擴大對電能總量需求及供電可靠性提出了更高的要求，構筑高效穩定的配電綜合自動化系統已成為各級供電企業研究的重要方向。35kV及以下中低壓輸配電網是電能資源分配調度的重要樞紐，其繼電保護系統的綜合自動化水平高低直接決定著電能資源能否在輸配電網中高效穩定傳輸分配調度，是供電區域社會經濟發展重要影響因素之一。配電綜合自動化系統是電能分配調度各部門高效穩定運行生產的重要技術基礎保障，但由于我國對配電網綜合自動化技術研究起步較晚，加上當時建設技術條件和綜合投資等外部因素的影響，配電網普遍存在基礎自動化設施簡陋、綜合自動化水平較低等問題。特別是在工農業生產大規模擴容、擴建過程中，配電網結構變得越來越復雜，需要檢測控制的點面越來越多，整個配電網綜合自動系統的建設和技術改造不僅需要大量的投資資金，而且工程整體工程量相當大，所涉及到的專業較多，也就是說要對配電網進行系統的技術改造難度十分大，很難實現一次性投資改造。因此，在進行配電網綜合自動化系統改造時，許多市縣級供電企業常采用分布分項配電綜合自動化系統建設措施，通過逐段改造，分項投資的綜合投資技術改造原則在配電網中逐步開展綜合自動化系統建設改造工程。線損是電能在生產、傳輸、分配等過程中由于輸電線路本身或其它外部原因所產生的電能損耗部分，也是國家對相關供配電企業進行經濟技術考核的重要參考指標，同時線損也是配電綜合自動化系統水平高低的一個體現因素。為了降低供電區域的線損，減少單位電能的輸送成本，提高其運行調度的綜合效率，各供電部門在對供電區域系統線損進行詳細分析后，結合配電網擁有的相關基礎自動化設施條件，通過采取相關先進技術措施和裝備，從電能系統分配調度、有序用電、集中計量管理、以及運行模式實時調節等環節中，不斷調整優化配電網結構，充分掌握配電網線損的構成及其發展趨勢，從而構筑能夠滿足供電區域配電網高效穩定分配調度需求的綜合自動化系統，保證整個配電網高效節能的穩定運營發展。在上述的多個電能分配調度運行管理環節中，任一方案措施的穩定開展均離不開配電網實時準確的用戶用電信息數據，因此，要構筑配電網綜合自動化系統首先要建立能夠反映配電網綜合運行工況特性的線損綜合自動化管理系統（LAMS），也就是說構筑配電網綜合自動化系統中的LAMS子系統是配電網自動化研究的一個重要課題。

1 配電線損綜合自動化管理系統(LAMS)

1.1 LAMS系統分層分布式結構

各種用電信息是構筑配電網線損綜合自動化系統的基礎數據，是系統進行運算分析的重要依據，其采集、遠程傳輸、綜合運算分析是否實時準確直接影響到整個線損自動化管理系統能否高效穩定運算分析。為了獲得能夠反映配電網實時運行工況特性的準確電參量數據信息，需要通過安裝在配電網現地的智能采集儀器采集各變配電設備實時運行電參量數據，并且還需要與需求側電能營銷系統進行實時數據通信共享。配電網線損綜合管理系統主要包含電參量數據信息自動采集管理子系統、實時數據信息遠程傳輸通信子系統、數據信息綜合運算分析判斷子系統、以及歷史運行數據庫管理子系統四大數據分析處理子系統，即通常所說的三個應用子系統加一個數據庫子系統的分層分布式結構。從應用功能角度來看，三個應用子系統相互間是獨立的，分別完成不同的功能；但從協調工作和數據信息共享角度來看，三個應用子系統間又是相互密切聯系的，任一系統出現問題會直接影響到線損自動化管理系統的運行可靠性和精確性。配電線損自動化管理系統的拓撲結構體系如圖1所示。

圖1 配電線損自動化管理系統的拓撲結構體系

從圖1可知，線損自動化管理系統采用分布對象特征數據監測技術和多層分布式事務處理的拓撲結構，主要以WEB為主要表現形式，便于供電企業線損管理多部門人員參與系統數據的共享和協調工作，以提高系統總體性能，降低各類數據信息數據庫與網絡的負擔。系統通過網關服務器動態采集來自地區電網SCADA系統運行狀態信息、用電營銷系統中的供電信息、集中遠程電能采集系統中的實時用電信息等，然后通過相應的通信通道ADO接口與數據庫服務器進行實時數據信息交換。

線損自動化管理系統通過網關服務器實時采集用電負荷和配電臺區的實時電參量數據信息，然后與配電網SCADA系統、用電營銷系統等進行電參量數據信息的實時共享和相互協調工作。其中電能采集系統和用電營銷系統是線損自動化管理系統中的兩個核心子系統，因此，系統在設計過程中應充分考慮LAMS數據庫服務器與這兩個子系統間的接口設計，以提高線損自動化管理系統綜合運行可靠性。

1.1.1 與電能采集系統接口

電能采集系統在實際運行過程中，會實時采集配電臺區和電力用戶用電終端的實時電參量數據。為了提高所采集到的電參量數據的實時準確性，同時保證整個數據通信網絡高效穩定的運行。在系統設計時，設計電能信息采集間隔為30min，系統采集周期為24h。然后利用數據庫服務器實時儲存所獲得的電量信息，并通過內部程序自動生成中間數據表。數據處理服務器、應用服務器、Web服務器以及網關服務器等可以根據用戶需求定時從數據庫服務器中讀取相關的數據信息。

1.1.2 與用電營銷系統接口

為了防止電力客戶用電信息被非法利用，出于系統安全性因素考慮，數據庫服務器與用電營銷系統是無法直接互訪的，但是可以通過訪問供電公司臺區圖系統數據庫的方式訪問所需的用電營銷系統數據。

從電力用戶用電終端、配電臺區以及用電營銷系統中獲取實時的電參量數據信息，為系統進行線損統計分析提供實時原始基礎數據信息。

1.2 軟件子功能結構

為了提高線損自動化管理系統的人性化服務水平，整個系統的軟件功能按照常用功能需求主要劃分為檔案管理、線損管理、統計分析報表、系統自檢異常報警、實時電量采集和可視化圖形平臺六大功能模塊，其具體的功能模塊結構如圖2所示。

圖2 線損自動化管理系統軟件功能模塊結構

六大功能模塊是線損自動化管理系統正常運行的基礎結構，現將其中四個功能模塊進行詳細的分析。

1.2.1 檔案管理

在該功能模塊中，主要記錄配電網中各類變配電設備特性參數、計量設備的抄表方案、供電方式等資料信息，便于運行管理人員進行規范化管理和可視化查詢與維護。檔案管理功能模塊還可以從LAMS數據庫中提取實時的用電電量及其他數據信息，便于配電線損管理人員制定規范化、系統化、標準化的線損管理制度措施。

1.2.2 電量采集

電量采集功能模塊主要為線損自動化管理系統提供實時準確的基礎用電電量數據信息，主要包括：電參量數據信息遠程集中采集、LAMS中間數據庫的讀取以及電參量數據完整性、實時性、準確性分析等。線損自動化管理系統在正常運行時，按照內部程序要求定時通過現地終端采集器自動采集配電臺區、用戶用電終端等各計量點的電量信息，并定時從中間數據庫中讀取用電營銷數據信息。為了提高系統綜合自動化水平，電量采集功能模塊還具備停電損失智能分析、電量補采、負荷預測等功能。

1.2.3 線損管理

通過電量采集功能模塊所獲得的實時電量基礎數據信息，經過內部程序進行理論線損和實時線損的統計計算，實現供電企業線損的自動匯總統計。線損管理可以按照分地區、分電壓（10kV、0.4kV）等級、分供電線路、分配電臺區等進行線損統計計算。且具有按月、季、年線損統計分析和負荷預測功能。基于實時電參量數據信息的線損自動化管理系統，除了可以實現線損的實時統計分析計算外，還具備線損指標方案和技術降損措施制度自動生成等功能。

1.2.4 統計報表

通過系統線損實時統計分析判斷，并制定方便、靈活、完整的線損統計報表和負荷曲線，便于運行人員制定完整的電能分配調度和線損管理措施制度。

2 配電自動化線損管理系統應用效益分析

線損自動化管理系統在實現對配電網計量點電參量數據信息實時采集的基礎上，通過與理論線損和實時線損計算軟件接口進行有效連接后，實現對送變電損失、配電損失的實時統計分析計算，在工程實際應用中取得了良好的社會經濟效益：

1）通過實時、準確地配電網線損統計分析計算，有效提高供電企業線損管理自動化水平；

2）利用計算機強大的數據分析判斷功能，通過統計線損率與理論線損率的實時比較，可以及時發現供電異常的線路和配電臺區，便于有針對性的打擊竊電工作的展開，有效杜絕竊電現象的發生；

3）利用圖形化矢量分析，可以動態發現配電網結構和電能分配調度過程中的薄弱點和薄弱環節，對配電網建設改造工作起到指導性功能作用。

4）可以通過計算機自動優化分析，獲得配電網最優運行方式，合理調整供電方式，有效降低配電網線損率，保證配電網高效穩定、節能經濟的運營發展。

3 結束語

線損自動化管理系統基于配電臺區和電力用戶終端實時電參量數據信息的采集，通過豐富的報表、曲線等可視化方式展示分析數據，并提供報表數據的WEB瀏覽，不僅可以提高線損分析的實時性、科學性和準確性，同時有利于供配電企業優化配電網結構，有針對性的制定具有實效性的節能降損措施制度。線損自動化管理系統利用計算機內部程序自動生成線損數據和分析報表，實現配電網線損單值、多值、全方位以及多約束性因素的實時在線監測和線損報表的自動分析生產。供電企業線損管理人員可以通過人機互通界面實時了解配電網運行情況，動態分析配電網結構、用電信息、電力負荷等特征電參量數據信息，便于其制定完善的節能降損措施方案，大大提高了供電企業配電網線損管理綜合自動化水平。

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