配網自動化系統應用和改造難點問題的探討

劉立英 蔡超 王瑋

【摘要】本文主要闡述了配網自動化系統現狀和作用，重點分析了配網自動化系統主站應用和站端自動化設備建設難點問題，提出了系統擴展方案通過擴展部分高級應用功能，實現配電網運行狀態分析和優化運行，提升配網運行的智能化化水平。

【關鍵詞】配網自動化;系統應用;解決方案

配電自動化系統，亦稱配電管理系統（DMS）或配電自動化/需求方管理系統（DA/DSM），是包括110/10kV變電所的10kV饋線，開閉所、二次 配電站和用戶在內的配電系統的整體數字自動化與能源管理系統，通過這一系統來完成對配電同一用戶（尤其是城市電網—用戶）的集中監視、優化運行控制與管 理，達到高可靠性、高質量的供電，降低供電成本和為廣大用戶提供優質服務的目的。廊坊供電公司配電自動化系統主站硬件為IBM P550服務器+磁盤陣列，UNIX操作系統，工作站采用unix、windows、Linux系統，采用Oracle數據庫軟件，系統實現SCADA功能、饋線自動化功能、智能操作票功能、調度日志功能、GIS和配電工作管理功能。

1.配網自動化系統作用

1.1 配網SCADA功能

配網SCADA功能是對市、區內10kV饋線上各個監測點（如分段開關、電容器開關、手拉手開關等）線路上運行參數進行 遙測，對開關進行遙控，以便實現集中監控和實施配網自動化功能（DMS），配網SCADA是配網自動化的基礎，是實現DMS的先決條件，它與地區調度系統 的主要區別在于采用大量智能儀器分散放置在室外10kV線路的桿上，通過高可靠有效的數據通訊設備將它們同主站連在一起，再通過運行一整套DMS軟件來實 現所要達到的目標，因而總體來說配網自動化系統較電網調度自動化系統更為復雜。

1.2 對10kV饋線的快速故障診斷、隔離和自動恢復供電功能

配網自動化系統是一套對10kV饋線故障區段進行自動判別、隔離自動恢復供電的程序，分由變電所監控機來實現和由控制中心主控計算機來完成兩種方案，所要達到的目標 是在饋線發生故障后的數十秒鐘內完成對故障線路區段的分離和完成部分的恢復供電，程序還應完成最佳供電路徑的選擇，以保證恢復供電后的電壓水平和運行安全 性。根據需要，可以開發故障點定位算法，以便快速確定故障點的具體位置。

1.3 無功/電壓控制，配網潮流分析計算

開發適用于配電網的潮流計算方法，結合10kV饋線配置的電容器組實現電壓/無功自動控制，以便提高電壓合格率和降低配網網損。

1.4 網絡拓撲分析及最優開關程序，在滿足安全性的前提下，通過配網網絡的最優潮流分析，確定出在各種條件下對應的最佳運行方式。

1.5 GIS/AM/FM的聯網、應用與開發

GIS是基于地理坐標的信息系統，在配網自動化中占有重要地位，GIS技術的開發目標主要是以地理圖為背景的動態實時監控系統，這為配網的實時監控和管理提供了極大的方便。

2.配網自動化系統應用的難點

近幾年來，我國輸電網的自動化程度已有很大的提高，地調系統已基本普及，縣調系統、無人值守變電所和變電所綜合自動化的建設也發展很快，但是，配電網的自動化程度和水平仍然很低。

2.1 配電網仍然得不到足夠的重視，管理水平低，投入少

在我國，人們往往形成一種錯覺，覺得配電自動化系統比輸電網自動化系統簡單，重要程度低，所以投資少。而實際上恰恰相反，配電自動化系統不但比輸電網自動化系統對于設備的要求高，而且規模也要大得多，因此建設費用也要高得多。在發達國家，發電配電的投資比例是1：0.7，而我國只有1：0.12，因此，觀念上的滯后是制約配電自動化發展的主要因素。

2.2 現場情況復雜，測控點多

輸電網自動化系統的測控對象一般都是較大型的110kV以上變電所以及少數35kV和10kV變電所，因此站點少，而配電 自動化系統的測控對象為進線變電所、10kV開閉所、小區變電所、配電變電所、分段開關、并聯電容器、用戶電能表和重要負荷等，因此站點非常多，這不僅會 給系統的組織帶來較大困難，而且在控制中心的網絡上，要處理這么大量的信息，特別是在圖形工作站上，要清晰地展現電網運行方式，困難將非常大;另外如此眾多的終端設備，一但可靠性不夠高、或不方便維護，則將會使電力局陷入大量煩瑣的維護工作中;此外點多量大，系統造價也將是一個很大的問題。

2.3 工作環境惡劣

和輸電網自動化系統不同的是，配電網自動化系統絕大部分設備均需在戶外運行，工作環境惡劣，溫度要求通常在-25～75℃，耐濕度要求高達95%，另外還要考慮防雨、防曬、防雷、防風沙等因素，掛在現場的二次設備還要考慮振動、干擾等影響，另外，在配電系統中設備的投切也比輸電網系統頻繁得多，因 此，設備的可靠性、壽命、質量等要求都較戶內的高，造價也增大。

3.系統存在的主要問題

3.1 系統不滿足配電網優化運行的需要

廊坊地區現有系統具備配電自動化系統基本功能，主要為SCADA和饋線自動化功能，實現了配電網的實時監控和故障處理，但無法對配電網運行狀態進行有效分析，進而實現配電網的優化運行，需要擴展配電網高級應用功能。

3.2 系統不滿足《配電網二次系統安全防護方案》

現有系統通過有線和無線方式與配電自動化終端通訊，目前無線通訊位于安全I區，不符合《配電網二次系統安全防護方案》要求，應在安全III區擴展公網采集子系統，實現安全I、III區控制的安全加密。

3.3 系統不滿足地縣一體化建設要求

目前，現有系統主要提供廊坊地區配電自動化系統主站功能，未考慮地縣一體化支撐，需要通過系統升級，滿足涵蓋廊坊1地8縣的地縣一體化配電自動化系統主站功能。

4.系統擴展方案

4.1 硬件架構

4.1.1 公網數據采集子網功能擴展

現有系統公網數據采集位于安全I區，采用終端服務器背靠背通訊實現網絡隔離。根據配電自動化系統安全防護要求，需對現有系統進行公網數據采集子網的構建，使之運行于安全III區，實現控制命令的加密認證。公網數據采集子網功能擴展如圖4.1所示。

圖4.1 公網數據采集子網功能擴展示意圖

4.1.2 地縣一體化功能擴展

目前，現有系統只具備廊坊城區配電自動化系統功能，在此基礎上實現地縣一體化功能的總體思路是：采用集中式建設模式，即統一的數據采集、數據處理、數據存儲，集中地應用部署，實現基于地區、縣域的責任區管理與調控功能。

地縣一體化功能擴展如圖4.2所示。

圖4.2 地縣一體化架構示意圖

4.1.3 高級應用功能擴展

目前，現有系統具備了基礎平臺功能和實時監控與饋線自動化功能，本方案通過擴展部分高級應用功能，實現配電網運行狀態分析和優化運行，提升配網運行的智能化化水平。

高級應用功能擴展如圖4.3所示。

圖4.3 高級應用功能擴展架構示意圖

4.2 軟件功能

4.2.1 責任區管理與信息分流

4.2.1.1 責任區管理

在縣域分公司分別設立不同權限的工作站，各縣域分公司可操作對象相互獨立，互不干涉，實現信息分流、報警分流、權限分流等。各縣域分公司在使用上必須是嚴格的相互獨立、互不干擾，如報警窗只顯示各配電工區相應信息，不致混淆，以實現區域化監控和管理。

4.2.1.2 信息分區分流

應用信息的分流技術對所有的實時信息（全遙信、遙信變位、全遙測、變化遙測、廠站工況、越限信息以及各種告警信息）能夠按照責任區管理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。