某地區配電自動化系統建設方案

牛保臣 靳 磊 徐 艷

（1.輝縣市電業局，河南 輝縣 453600；2.河南省輕工業學校，鄭州 450001）

配電自動化系統的主要功能是實現配電網管理的自動化和現代化，通過融合信息技術、網絡數據傳輸技術、在線及離線數據整合技術等完成了配電網內設備狀態的監測、保護及控制[1]。通過構建配電自動化系統不但能夠提高配電網供電的可靠性，而且有利于改善電網的電能質量，增強電網的自動化及科技化技術水平。國外發達國家在 20世紀 60年代末就已經開始對配電自動化系統進行廣泛研究并開展了推廣應用工作，而我國直至上世紀末才逐步完成配電自動化的相關規范和標準的構建[2]，隨著我國經濟的高速發展，用戶對供電可靠性和電能質量的要求不斷提高，配電自動化已經成為電力系統自動化技術發展及構建智能電網的必然趨勢，本文研究了配電自動化原理，分析了配電自動化的實際構建方案。

1 配電自動化系統結構分析

通常采用三層網絡結構構建配電自動化系統，即將整個配電自動化系統分為主站層、子站層和配電終端層三個子系統[3]，分階段對各個子系統進行建設，如圖1所示。

圖1 配電自動化系統結構圖

1.1 主站層面

主站子系統作為整個配電自動化系統的最高層面，其主要功能是從整體上實現配電網的監視和控制，通過分析配電網中各個設備的運行狀態來協調局部子網之間的關系，保證整個配電網都處于最優運行狀態中，對整個配電網實施有效的監督和管理，在配電自動化系統的監控和管理體系中處于核心地位。

配電自動化主站系統通常采用基于 Windows或者基于Unix的計算機系統作為硬件平臺，同時選取大型的數據庫作為數據存儲和處理的媒介，采用一體化和開放式的設計思想來構建系統的軟件支撐平臺。

1.2 子站層面

配電子站是指配電自動化系統中的中間監控點，屬于整個系統的中間過渡層，主要作用是承擔本站饋線上各種終端的通信及其技術管理，采取雙向通信的方式，通過匯集饋線 FTU和變電站 FTU所采集的各種信息上傳來減小各中心監控點對于主站的依賴，同時將主站所發出的參數和遙控命令送至配電終端的DTU、FTU和TTU中，起著承上啟下的作用。同時配電子站還具有多種智能功能，如對所管轄區域內的故障進行隔離和恢復等。

1.3 終端層面

配電終端是配電自動化系統具體功能的實施層，主要作用是采集并向上傳送相關的數據，通過主站的調度控制來完成開關的操作。

2 配電自動化通信網絡構建

由于配電網具有分散的特點，難以采用一種通信方式完成配電自動化系統的通信，因此在實際應用中往往采用接入層結合骨干網的網絡結構，采取混合的通信方式[4]。骨干通信網絡是指數據量較大的核心變電所和配電子站，配電網中的FTU、TTU等智能通信設備通過對它們的數據進行轉發構建了配電網中的通信接入層，這種混合通信方式能夠起到優化通信通道配置的作用，不但減少了通信設備的投資，而且使系統的層次更加明確，有利于通信通道的建設和維護。

目前配電自動化系統中骨干通信網絡所采用的通信媒介有無限通信，電力載波通信及數字電臺等多種通信方式，但這些通信方式的通信速度是比較低的，通常在350～8700b/s之間[5]，為了提高通信速度，許多有條件的電力企業在其所管轄地區已經建成了SDH光纖網絡，其接口已經覆蓋到了變電所內，通過SDH網絡實現了變電所內自動化系統與主站系統的數據傳輸。

當前變電所內設備大多利用 PCM 設備來接入SDH網絡，部分大型的供電企業也采用了 IP Over SDH的接入方式，后者對 RTU變電所內的自動化系統具有特殊的要求[6]，即其必須具備IP網絡接口，這樣才能由網絡接口接入路由器，再通過路由器連接到傳輸網絡的接口，最后接入到SDH網絡，實現了路由器及主站端的點對點的連接和實時監控數據的傳輸，如圖2所示。

圖2 配電通信系統網絡結構圖

3 某地區配電自動化建設方案

3.1 主站建設

該地區所建設的主站系統硬件設備主要包括服務器、工作站、網絡設備和采集設備。網絡部分除了 DMS主局域網外還包括數據采集網、GIS網和WEB服務器網等，各局域網之間通過防火墻或物理隔離裝置進行安全隔離。所有設備根據安全防護要求分布在不同的安全區中，從硬件結構來看，整個系統分布在兩個安全區中，分別為安全區 I和安全區 III，主系統位于安全區 I，GIS子系統位于安全區III，WEB子系統位于安全區 III，安全區I與安全區III之間設置正向與反向專用物理隔離裝置。

圖3 所構建的主站系統結構圖

3.2 子站建設

本次配電自動化系統建設中所構建的子站選用網絡型的中斷設備，對于局部具備了應用條件的配電室及環網單元加裝站所終端設備（DTU），累計安裝DTU裝置17套，且每套DTU都具備至少四路遙控輸出的遙控模件，并最終可擴展到八路；交流采樣的遙測模件也是4路的，并可擴展至16路；在遙信模件中至少具備了八路的輸入信號通道，并最終可擴展至32路。對DTU采取落地式的安裝方式，直接將站內照明電源作為DTU的電源。

分支開關和調度開關每臺都加裝1套饋線終端（FTU），該地區累計安裝了26套FTU，且每個分支開關FTU都應具備二路遙測，每個調度開關FTU都應具備一路遙控及二路遙測。每臺配電變壓器配備一套配變終端裝置（TTU），該地區累計安裝14套TTU，每TTU都具備了二路遙測功能。為了采集配電網主干線路的故障信息，每個電纜分支箱都配置一套故障指示儀，該地區累計安裝40套故障指示儀，該地區完成配電自動化系統的建設后，環網單元及出線開關上所安裝的 DTU都實現了“三遙”的功能，配電室出線柜及架空線路上所配置的FTU都實行了“二遙”的功能，電纜線路分支及輻射架空線路分支都實現了“一遙”的功能。

3.3 通信系統建設與改造

在構建配電自動化系統的通信系統時采用了EPON技術，該技術包括光線路終端（OLT）、光分配網絡（ODN）及光網絡單元（ONU）組成，實現了一點到多點的雙向光纖接入。其中支路光纜和分光器構建了 ODN、多個光分配網絡（ODN）和光線路終端（OLT）共同組成了光纖網絡單元，不但對多個光分配網絡進行了連接，而且提供了數據的雙向傳輸通道，EPON在配網通信中的解決方案如圖4所示。

圖4 EPON在配網通信中的解決方案圖

該通信系統不要求分光器的級數，但要求每個ONU的衰減應在24dB以內，若容量不足，則可采取多種芯片的方式進行擴容，同時可以采用無源的分光器來配置OLT或以雙PON保護的方式進行組網，在配電通信終端用ONU接入匯接點，不但完成了主干線路的保護功能，而且也實現了多抗點的失效保護，保障了配電設備的可靠高效運行。

4 結論

本文以某地區配電自動化系統建設方案為實例，分析了配電自動化系統的整體架構及通信網絡的組網方式。由于配電網是直接面向用戶的，其自動化水平將直接影響用戶供電可靠性和電能質量，因此，建設集成化及智能化的配對自動化系統有助于提高整個電網的科技水平，同時也為智能電網的建設奠定了基礎。

[1]李騫.桂林市配網自動化系統實施方案[J].電工技術,2008(2): 13-15.

[2]劉健,倪建立.配電網自動化新技術[M].中國水利水電出版社, 2004: 33-42.

[3]宋衛東,葉華藝.淺談配電網自動化系統的應用實效[J].廣東電力, 2005, 18(12): 62-64.

[4]姚建國,周大平,沈兵兵等. 新一代配電網自動化及管理系統的設計和實現[J]. 電力系統自動化, 2006, 30(8): 89-93.

[5]白樹忠,胡振國.配電網故障自動診斷、隔離與恢復軟件的開發與應用[J].電力自動化設備, 2000, 20(4): 20-22.

[6]張建功,楊子強,王建彬,劉東.配電網自動化實用模式探討[J].電網技術, 2003, 27(1): 80-83.