配電線路自動化系統的應用探析

摘 要：電力技術的發展與市場化，對電力供應的安全、可靠、準確、經濟等要求也隨之提高，因此在配電線路中應用自動化系統已經成為共識，文章從配電線路自動化系統結構入手，并對系統配置和構建、系統運行和系統強化等進行了分析，說明自動化系統的應用有助于配電線路提高管理靈活性和效率。

關鍵詞：配電路線；自動化系統；系統構成；運行方式

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）33-0089-02

配電線路的自動化應用是近幾年在配線網絡智能化的推動下逐步應用到配電網絡中的，是集計算機、網絡、移動通信、控制技術、智能化設備、數據庫技術等于一身的綜合性技術措施，可以將其看做是一淘網按照的控制和管理體系。其應用的目標就是減少人為管理與控制對配線線路運行的影響，減輕工作人員的勞動負擔，提高用電可靠性以及供電質量等。我國的配線線路自動化系統的應用已經初見成效。

1 配線自動化系統的基礎系統

1.1 配線網絡自動化主站系統

配線網絡自動化必須建立在主站系統自動化的基礎上，其包括主站系統、故障處理系統、網絡管理系統等。主站的自控系統包括多個服務器。這些服務器所提供的功能也不盡相同，如前置服務器，作為備用的系統服務器，故障時替代主要服務器進行工作。主前置服務器可以通過交換機發出的數據并進行分析，向其他服務器發出指令，進行數據共享。主站系統中如服務器故障為了保證系統的正常運行則將數據庫的數據寫入其他數據庫中保證安全。同時主站系統可以利用自控程序對網絡中的元件進行數據采集和控制，以此實現配電線路的自動化控制。

1.2 配線子系統

配線網絡中需要控制的設備眾多，所涵蓋的設備點較為廣泛，包括整個配電線路中的控制對象，如開閉所、環網柜、還有柱上開關等等，因此不能將所有的設備都直接與配線主控制系統連接，所以一些網絡增加了子控制系統，即對網絡進行分區，并子系統的孔功志功能細化，管理轄區內的柱上開關、開閉所、配電站終端等，完成對數據的采集、饋線控制、饋線重合閘等等，并將數據匯總與主站完成通信，以此形成一個分區管理到集中調控的自動化控制網絡框架。

1.3 配電線路的控制終端

配電線路中實現終端自動化控制是具備實際功能的自動化設備，如柱上開關、開閉所、配電變壓器等，這些設備的自動化可以實現三遙功能也可以實現對故障的自動識別和控制等，從而與子控制系統和主控制系統形成一個全面覆蓋配電線路的控制系統，實現了自動化系統的應用。

2 配電線路自動化系統的配置

2.1 數據采集和監控系統

對電力數據的采集和監控系統最初應用在輸電系統中，隨著配電線路的自動化其被應用的配電線路的監控中。雖然該系統應用較晚，但是其功能和較比輸電系統更加復雜，且具有獨特性。配線系統中的SCADA可以采集終端元件形成的實時化數據，并利用通訊系統完成上傳，并可以執行遙控指令，實現遠程控制。

2.2 GIS系統

GIS系統是地理信息系統的簡稱，其幫助系統定位空間數據，將地理空間和配電線路的地理數據進行一一對應，利用計算機技術將其轉化為自控系統的一部分。GIS的應用可以通過系統建立、操作和模型分析等，產生配電線路的運行信息，被智能化系統所有應用。配電線路的地理信息系統可以幫助站內自動化、饋線自動化、負荷管理控制、用戶自動抄表計費等進行準確工作，并與相關管理信息系統結合形成一個完整的實時化、圖形化的自動化管理系統。

2.3 客戶端管理系統

客戶端管理是為了提高供電的可靠性以并控制能源虛耗，節約供需雙方的成本支出。其通過對電力供需雙方的市場化管理與協調，形成一個完整的管理流程。其負責的就是對負荷進行監控并進行遠程抄表和計費。負荷監控就是針對用電客戶進行監督與控制，監測客戶用電負荷的改變，這樣就可形成一個負荷變化的數據庫，以此確定最優的運行和負荷控制計劃，集中對負荷和部分客戶的用電情況進行實時化的監控，并進行管理，通過數據庫技術計算最優化的電價結構或者控制策略等。可以幫助控制系統保持負荷曲線相對平坦降低運營的成本，實現負荷平衡。遠程自動抄表和計費功能可以節約時間和成本，改變人工抄表的低效率。利用網絡技術實現對電表數據的自動化采集與計算，進行遠程配電線路的數據分析和處理。形成一個以自動化系統為基礎的實時化負荷和計費管理系統，其主要構成為電能表、采集模塊、集中抄表裝置、信息通道、主控站等。

3 配電線路自動化系統的構建與運行方式

3.1 自動化系統構建

3.1.1 監控主站系統

主站是自動化系統的核心，其完成的功能是通過人交互完成對整個網絡的控制，可以采用Windows系統，分布式全圖形的人機交互界面，針對配電線路進行實時化的監控。系統可以利用通訊協議、圖形組態、報表查閱、系統管理、配置調整等功能實現對網絡自動化控制，也可實現對數據的采集、實時監視、調度操作、數據分析、故障報警、報表輸出等功能，這個系統是自動化系統應用的基礎。

3.1.2 通訊系統

通訊系統是保障數據傳輸的重要基礎性系統，其包括網絡服務器和數據傳輸終端構成。其中網絡服務器主要負責數據鏈路的建立和數據中轉。而數據傳輸終端可以采用GPRS模塊完成網絡內部的各種通訊數據的傳遞。利用GPRS通訊模塊可以實現網絡互連，支持多種通信手段和協議，實現了網絡內部數據傳遞的靈活性和可靠性。

3.1.3 控制終端

控制終端主要是完成各種數據的采集與執行指令功能，主要完成開關數量也模擬量等參數的采集，如智能監控器。其采用高精度的采樣處理技術，通過軟件將數據進行儲存和傳遞，以此方便數據分析。

3.2 各系統運行方式分析

3.2.1 主站運行方式

在實際應用中，主站在網絡上獲得端口信息，將某個端口映射到主站服務器上，通過網絡完成與終端設備的互聯。有配網監控主站在網絡端口上對設備進行監聽。如果收到帶有指定報文的數據時即進行連接并進行數據傳遞，這樣便可實現對遠程設備的遙測、遙調、遙控功能。

3.2.2 設備端運行方式

設備投入工作后，其GPRS通信模塊將啟動，利用移動網絡實現與主網的互聯，向網絡服務器發出制定的報文以此幫助主站識別該設備。主站識別該設備后即通過網絡通道建立互聯，以此實現對終端設備監控。完成通道建立后，終端設備即等待主控站的指令，即遠程數據命令包。經由GPRS通訊模塊進行校驗后，通過COM端口傳遞給設備控制器，有控制器響應指令，并將結果通過COM反饋給GPRS通訊模塊，再經建立的TCP/IP反饋給配電線路的中心站。這樣的數據交互即實現了設備端的控制功能。

4 配電線路自動化系統功能以及系統的完善

4.1 自動化系統功能

監控遠程開關的運行情況，即對電流、電壓、位置等進行監控，完成對數據的儲存。信息將在主站終端形成畫面反應網絡接線方式、運行狀態等，也可直接查看各個線路上開關點的電壓和電流、機構儲能等情況。通過智能控制器可以實現對線路的過流保護、速斷保護、跳閘以及自動重合等功能。通過監控主站系統可以對線路中的各個設備點進行監控和控制，尤其是故障線出現的時候，可以遠程遙控開關對線路進行隔離，自動對故障區域進行控制，并在故障排除后對線路進行恢復，這樣可節約人力以及資源投入，實現饋線自動化控制。同時系統還可以自動發出報警，調度人員進行遙控操作或者運行中出現異常，系統會自動的彈出報警信息，將相關的信息提示給管理人員。統計和分析，數據經過系統的匯總，并由計算機進行處理可以形成實時化的報表，方便管理人員進行查詢，也可對各種故障和系統事件進行記錄，匯總操作事件方便查詢和調閱。

4.2 系統應用的完善

系統應用中應注意以下幾個要點：

①針對通訊模塊的保護，應選擇性能較穩定的通訊模塊保證系統通訊的安全，同時對通信模塊和控制器進行保護，加裝防雷裝置或者進行可靠接地。

②智能控制在應用中應保證電源的可靠性，除了利用PT電源，還應增加備用電源裝置，以此滿足系統故障時正常工作的需求。

③改善網絡安全性漏洞。利用新型的VPN技術，實現對網絡安全性的提高。如將網絡服務器通過通訊專線進行連接，然后在移動網絡上設置一個專用的系統接口，即APN接入點，從而使得管理系統的移動設備和公司內部的網絡之間形成一個專用的虛擬通道。實現數據的專線傳遞，解決了內部網絡安全性和數據保密性的要求。移動終在完成GPRS連接的時候，系統會向移動終端發出一個查詢指令，對移動終端的APN查詢，然通過DNS解析APN獲得相對應的IP地質。專用的APN在系統中體現的是專用的一個網址段。因為系統的專用通道與移動通信網絡連接，此時移動終端就可通過此類方式連接到系統的內部網絡。配電線路上的自動化系統監控主站可以與網絡服務器直接相連，通過上述方式接入GPRS移動基站，并獲得一個固定的IP地址，各監測點通信模塊也采用固定IP地址的SIM卡，所以監測點數據無需路由到公用網絡，非電力用戶無法進入，排除了黑客通過公網入侵的可能。最后，將目前配電線路自動化系統與調度自動化主站系統進行整合，解決監控主站問題。經GPRS網絡上傳的數據集中處理后可以通過網線或串口直接接入到調度自動化主站系統。

5 結 語

綜合上述分析，可以看到配電線路的自動化系統可以應用到多種配電線路中，自動化系統可以靈活組合，主站系統、子系統、設備端可以進行數量和層數的增加和減少，以此構成一個靈活的控制系統。系統可以對配電線路中的設備狀況、電費計量等進行自動化監控。引入自動化系統的配電線路提高了系統控制的自動化程度以及可靠性，功能豐富且實時性突出。同時系統應用改善了電網調控系統的性能，提高電網的運行可靠性，降低了維護和運行的成本。

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