配網自動化系統運行技術優化探討

沈開輝

（漳州電業局，福建 漳州 363000）

1 配網自動化體系結構的優化

1.1 網絡及硬件體系結構

本方案為規模較大的優化配置方案，它將DMS功能分為三大部分：①配電網監控(SACADA)；②配電工作管理；③用戶及用電管理。

上述三大部分分別由三個局域子網實現，該方案易于進行網絡管理，安全性、可靠性及數據訪問性能均優。若考慮到投資規模及實際情況，并保證系統的投資效益，需分步實施整個配網自動化工程。主站系統的規模可按圖l所示進行設置：該設置方案把所有配網自動化主站系統的各功能工作站及數據服務器全部通過網絡交換機連接成一個局域子網，并且各中間層系統亦通過專用光纖通道(分頻后)以網絡方式直接掛接于主站的局域子網，這種設計沒有采用傳統的通訊前置機方式，既簡化了設備配置，又大大提高了數據通訊性能，解決了通訊瓶頸問題。

1.2 軟件系統體系結構

配電自動化系統是建立在計算機、網絡、通訊基礎之上的復雜的軟件工程，層次化的系統設計是保證其整體性能的基礎。配網自動化系統是以一套完善的高性能的支撐系統為基礎形成的分布式處理系統。

支撐系統環境包括：面向對象的實時數據庫及其管理系統(DARDBMS)、歷史數據庫及其管理系統、GIS庫及其它DMS應用庫、網絡任務管理系統、面向對象的MMI框架系統(DAMMI)、地理信息支撐平臺AM／FM系統(稱DAMAP)。支撐軟件向應用程序提供服務的方式有：①以API向應用程序提供調用接口；②運行時以C／S方式提供信息查詢服務；③向應用程序提供約定的面向對象的數據結構描述。

2 配網自動化系統主要功能

(1)配網實時監控及高級應用自動化部分：基于地理信息的配電SCADA(包括網絡拓撲分析、故障處理等)。(2)配電工作管理。①基于地理信息的配電設施管理系統 (稱：GPMS)；②基于WEB的實時信息發布。

3 配網自動化系統支撐環境

3.1 操作系統及硬件平臺。配網自動化系統在選擇操作系統平臺時采取如下策略：服務器端：采用UNIX或LINUX或WINDOWS NTSERVER或WINDOWS2000SERVER。客戶端：采用WINDOWS95/98或WINDOWS2000 WORKSTATION或WINDOWS NT WORK STATION

3.2 網絡任務管理(SYSMAN)。WFDA的網絡任務管理負責對整個主站系統計算機和各節點任務的協調管理，SYSMAN通過自動維護節點信息描述表和節點任務信息描述表來實現網絡節點及節點任務的管理。

3.3 實時數據庫及其管理系統(DARDBMS)。實時數據庫管理系統(DARDBMS)，是用VisualC++語言在WindowsNT下開發的常駐內存的數據庫管理系統，它具有開放性和面向對象的特征，且以C/S方式向其他應用程序在運行時提供服務，是一個相對獨立且功能強大的真正的實時分布式數據庫管理系統，保證了配網自動化系統優異的整體性能。

3.4 DAMAP(AM/FM)。DAMAP是用VC++在WindowsNT下面向對象的思想和方法開發的AM／FM圖形支撐平臺，它集自動繪圖、實時數據庫維護、設施屬性數據庫維護、地理信息數據庫維護、網絡拓樸自動生成、空間拓撲關系的自動生成等多種功能為一體，是一個功能強大的圖形支撐平臺。

3.5 報表處理系統(DAFORM)。報表處理系統是用MicrosoftExcel二次開發形成的功能豐富的、獨立的軟件系統，其主要功能簡述如下：

(1)報表定義、編輯。用戶可通過報表編輯、定義界面方便地定義并修改報表格式、報表內容。(2)報表輸出。報表輸出包括顯示和打印。報表可隨時召喚打印，亦可自動按預定義方式打印；打印前可進行打印預覽。對任何以定義好的報表，用戶可方便地通過人機接口進行定義。(3)報表服務器。DAFORM提供開放的COM組件接口，可以作為報表處理服務器受控于其他應用程序。

4 DMS應用系統

4.1 基于地理信息的配網SCADA系統

配網SCADA系統 (SupervisoryControlAnd DataAcquisition)即數據采集與監視控制系統，它以計算機為基礎的生產過程控制與調度自動化系統。

(1)地理背景。配網自動化系統的SCADA系統的開發基于圖形支撐平臺DAMAP(AM/FM)，故可與地理信息系統高度集成在一起，形成真正適合于配電網的SCADA系統。(2)數據采集。數據采集的實現方式是由配調主站、中間層系統及終端測控設備三個層次共同實現。

數據采集的內容包括：①模擬量：包括電壓、電流、有功、無功、頻率等；②狀態量：開關刀閘狀態、事故總信號、保護動作信號及變壓器分接頭等；③脈沖電度量；④保護及其他自動裝置信息：主要包括保護測量值，保護定值，保護自檢信息，保護的動作信息等；⑤順序事件記錄內容。

(3)數據處理。數據處理的主要內容包括：①遙測值處理；②遙信變位處理；③電度量的數據處理：將累計脈沖計數值轉換為實際電度量；④順序事件記錄處理；⑤運算處理；⑥變壓器分接頭處理。

(4)報警處理。報警顯示：報警發生時，自動推出報警行，同時按報警定義內容自動推出相關畫面。可任意設定組合過濾條件查詢當日或歷史報警內容。

音響及聲音報警：報警發生時，將自動按預定義內容產生音響及聲音報警。報警打印：報警內容可自動或人工召喚打印。報警順序記錄表至少能保存一年。

(5)遙控操作。控制對象及操作方式：控制對象包括所有可以遙控的配網的站內出線開關、電容器開關、桿上開關、各種變壓器的分接頭位置等.對某設備的執行遙控操作時，可以在任何類型的含有該設備的圖上，用鼠標點擊該對象，系統將首先彈出對話框請求輸入口令確認有無操作權限，操作權限被認可后，系統將彈出操作控制對話框，對話框包含被選對象的實時狀態和邏輯狀態，邏輯狀態指是否允許遙控操作。操作被允許后，操作命令可以被下達，亦可被取消，命令下達后，系統內部進行校核，校核無誤后，命令被發往現場執行。命令執行結果作為報警信息反饋給操作者。

批量控制。用戶可以根據需要通過"批量控制方案定義"圖形界面方便地定義、編輯、修改各種控制方案，并將各種方案存儲在數據庫中，可以重用。批量控制方案即多個控制命令的有序組合。

(6)故障自動定位、隔離與供電恢復。故障隔離與供電恢復功能是配網SCADA的一項重要功能，是提高供電可靠性的關鍵。針對一次系統設置分段開關類型的不同，主站可提供不同的故障處理形式：①對于電壓型的自動配電開關或自動重合器構成的饋線自動化，由于故障可由開關自動隔離并恢復供電，主站可以進行實時監視。對于較復雜的一次網絡，主站系統可以選擇最優負荷轉移方案并提供(可設置的)自動或手動負荷轉移操作。②對于采用電流型負荷開關的情況，主站可以依靠通訊和FTU的故障記錄，進行包括故障自動定位、隔離與供電恢復(負荷轉移)的全部故障處理內容，并可設為手動或自動處理方式。

故障隔離與供電恢復(負荷轉移)功能由一個相對獨立的軟件模塊完成，當電力系統發生故障時，該模塊可以被自動(如果用戶設為自動的話)啟動執行。

(7)人機交互式操作。SCADA人機交互式操作模式由MMI框架系統提供統一的、面向被操作對象的的操作模式。在任一被操作圖形對象上，按鼠標右健，可彈出一個功能菜單，列出所有可以選擇的對被操作對象的操作功能：

人工置數；遙控操作；修改參數；注釋掛牌；信息查詢；高級設置。選中上述每一個功能時，都將彈出相應的操作對話框，對話框中除了相應的操作按鈕外，還列出被操作對象的當前狀態及其他相關信息。

(8)電壓和無功控制.電壓和無功控制是利用電壓、無功兩個判別量對電壓和無功實行綜合調節，以保證在合格范圍內，同時實現無功基本平衡，利用電壓和無功構成的綜合判據通常規定了電壓和無功的上下限，并把電壓和無功平面分成了9個區，根據電壓、無功在電壓和無功平面上所處的位置建立相應的控制規則。

4.2 基于地理信息的配電設備管理系統GPMS

GPMS是對整個配電網基礎設施、設備極其相互關系的信息自動化管理系統，它是一個DMS應用系統，同時又是其它DMS應用的重要基礎。GPMS通過在地理信息的基礎上以分布式處理機 維護所有配電設施的信息數據庫和一個全信息的配電網設施之間的拓撲關系模型，并通過配網SCADA系統的實時數據信息支持，來實現對所有配網設施的靜態管理、動態管理，運行維護，工程管理等，并為配電營運管理，配電工程設計，配電網運行優化等提供基礎信息支持。GPMS是在配網自動化系統的圖形支撐平臺(DAMAP和DAMMI)基礎上開發的DMS應用系統。

4.3 基于Web的實時信息發布系統

Intranet是在LAN和廣域網的基礎上，基于TCP/IP協議，廣泛使用WWW等Intemet技術，采用防外界入侵的安全措施，為企業內部服務，并具有連接Internet功能的企業內部網絡。用戶可通過通用的Intemet瀏覽器。在基于TCP/IP協議(可能經過路由)網絡的任何一臺客戶機上，瀏覽SCADA的任何一幅動態圖形文件，圖形文件中的動態對象狀態實時進行刷新，并能方便地進行縮放、漫游、移動等圖形操作。

總結。隨著全球范圍內電力工業的市場化改革，供電企業將面臨諸如進一步提高供電可靠性，降低企業運營成本，以及為用戶提供更加優質的服務等許多新的壓力。如何使配網自動化系統適應電力市場環境的要求，進一步提高供電可靠性，并通過實施配網系統的綜合自動化來降低供電企業的運行成本，將成為今后進一步研究的方向。

[1]王萍.配網自動化系統現狀及優化運行分析.[會議]山東電機工程學會第五屆供電專業學術交流會論文集，2008-09-01.