基于智能配網終端的用電主動服務系統研究

吳仁光，孫 圳，史 斌

（國網浙江象山縣供電公司，浙江 寧波 315700）

1 用電主動服務系統的基本設想

智能電網的最終目的是為了提高供電可靠性，改善用電服務質量。隨著智能電網的建設，電網主體架構得到了進一步加強，配網的主網結構多采用環網或拉手互聯結構，結合配網自動化的建設，主網的故障已相對較少，目前影響供電可靠性的主要因素來源于低壓線路的故障。而在低壓線路層面上由于覆蓋區域廣導致沒有較好的自動化手段，致使形成了低壓線路的停電故障等自動化系統的盲區，同樣原因造成人工巡檢難度特別巨大，因此，故障發生時往往是在用戶報告后，才會進行搶修處理。這一方面延長了用戶的停電時間，影響了供電可靠性，另一方面，也造成了故障搶修的工作非常繁重。為了能夠從根本上改善這樣的局面，就有必要對引發低壓線路故障的原因作出一個科學的分析和判斷，據不完全統計引發低壓線路故障的原因其中有很大部分是由于瞬時接地故障引起的線路開關跳閘，如果能對低壓線路開關進行一次重合，就可以在短時間內自動排除故障，這樣既減輕了運維人員的繁重勞動壓力，同時也提高了供電的有效時間。基于這個思路，本文提出了一個全新的用電服務概念——用電主動服務。

對于用電的用戶和供電部門都是不希望電力供應發生故障，而一旦發生故障又希望能及時排除，將故障影響時間和范圍壓縮到最小。所謂“用電主動服務”就是要在用戶對用電故障報修之前，供電部門已經知道低壓線路發生故障的具體地點和線路節點，從而在用戶報修之前就有可能派出維修人員前往故障點進行處理的服務方式。要做到這一點，對于供電部門而言就必須在服務上掌握主動權，因此，用電主動服務不僅僅是一個概念，而是在實際工作中要努力加以實踐的目標。

用電主動服務系統的建立，就是要滿足供電所／營業所和供電公司的二級監控應用，重點面向全路網的低壓配電設備設施監控和管理，實現故障節點的定位、故障原因和故障范圍及時有效地確定、搶修方案的快速制定和搶修調度的及時互動，系統根據故障輕重程度自動形成有效的搶修方案和排定搶修順序，合理調度搶修人員實施故障搶修，同時依賴于該系統平臺能夠實現低壓配網的應急調度指揮，還可以依賴于該系統平臺構建與用戶或小區用電信息顯示屏的信息互動，可以及時高效的將停電原因及故障搶修進度安排告知到用戶。

智能低壓配電終端具備配電變壓器監測、保護和通信功能，可綜合實現配電臺區狀態監測、計量管理、負荷管理、無功補償控制、三相不平衡治理、用電信息管理和互動等自動化管理功能。智能低壓配電終端被稱為智能配網的神經中樞，是智能電網在配用電側的重要技術支撐的基石。許多供電公司都開展了相關的試點工作，取得了很好的效果。

用電主動服務系統是基于智能配電終端采集的實時運行數據，建立配網故障搶修指揮主站系統。該主站系統依托于自動化信息，基于對故障信息的綜合分析，發現和處理故障，系統確定輕重緩急，自動形成搶修順序，并能夠按照已經構建的搶修預案進行順利的搶修，且有效的提高搶修工作效率，同時又能及時將停電信息通知到用戶，在用戶報修前的第一時間內，實現主動服務。

利用主動服務系統能夠解決難以對臺區信息實時監控等問題，同時也能解決對臺區信息準確的監測和反饋；而利用主動服務系統平臺建成的GIS系統，可以解決由于各個配電臺區分布廣、運行環境復雜、造成的因派工不合理搶修人員重復跑和不熟悉路徑走冤枉路的難題，為電力搶修節省了時間，大大提高了供電可靠率。

通過主動監控手段，及時有效地掌握低壓配電的停電信息，先于用戶報修之前實施排除故障，恢復供電，主動向客戶提供計劃停電、故障檢修、服務監控等信息，改善和提高供電服務質量，同時也提高了供電維護的經濟效益和社會效益。

要實現用電主動服務，其重點（或關鍵）在于建立一個完整的系統平臺作為技術支撐。這個技術支撐平臺就叫“用電主動服務系統”。

2 用電主動服務管理平臺功能設想

用電主動服務系統管理平臺如圖1所示。用電主動服務系統管理平臺主要是通過應用資產配置臺賬于采集的基礎運行監視信息進行對比分析形成對故障接點的預判、預警和報警；最終將結果連同處理預案展示在綜合值班大屏上功能，供調度和運維值班人員作出相應判斷和處理。

圖1 用電主動服務系統管理平臺圖

3 用電主動服務數據處理邏輯架構

用電主動服務系統數據處理邏輯架構如圖2所示。該系統處理的數據主要來源于通過采集形成的實體數據、生產管理系統導入的數據、自動化系統的數據以及調用相關聯的數據庫的數據，在一定的工作流程控制下將這些數據進行分析判斷形成所需要的監控信息通過人機界面顯示在大屏上和值班人員工作桌面上。

圖2 用電主動服務系統數據處理邏輯架構圖

4 用電主動服務系統網絡架構設想

用電主動服務系統的網絡架構如圖3所示。由圖可見，用電主動服務系統組網與生產管理的各大系統密不可分，該網絡組成同時反映出用電主動服務系統和其它生產管理系統之間的關聯關系，同時也反映出用電主動服務系統的各個數據來源。另外還反映出該系統是一個比較復雜的系統，也就是說在一定程度上，該系統所得出的綜合分析結果，除了依賴于本系統采集的數據的真實性、及時性、可開放性外，還需要依賴于其他系統提供的數據的及時性、準確性和可信度的。而最終分析結果是可以通過生產調度網提供給多部門共享的。

5 用電主動服務系統建設需對低壓配電設施更新改造

圖3 用電主動服務系統的網絡架構圖

根據上面對用電主動服務系統功能及構成的描述，所涉及到的其它系統目前在電力系統中基本已經有所建設，而且有些系統建設也很完備，然而現在比較薄弱的環節正在于低壓配電環節，要建立起用電主動服務系統，在很大程度上要依賴于低壓配網的更新改造。改造的目的是實現低壓配網中的各個節點的用電數據能夠實現自動采集和上傳。因此對低壓配網的改造應從以下幾方面著手。

（1）按照國家電網有關智能配電終端的建設規范，擴展其應用功能，主要擴展采集低壓出線的運行狀態，同時配置后備電源供電，保證臺區停電時，即將停電信息有效上報到主站，也能接收主站的控制命令，遠方恢復送電。針對二種應用場景進行設計，一是針對臺架變，采用緊湊箱體的方式，考慮最多采集4條低壓線路狀態；另一種是針對配電房的設計，具備對較多低壓線路的集中采集，采用小型屏柜設計；現場條件許可時，亦可采用單線路的采集控制方式設計。

（2）目前大部分低壓線路采用的空開，只有過流和欠壓保護的功能，基本不具備自動化的功能，因此需要對其進行智能改造，使其具備智能低壓空開的性能。

（3）對于故障后的重合功能，由改造后的智能配電終端集中自動控制。是否自動重合還是人工遙控重合，需要根據線路跳閘前的狀態進行判斷，然后決定是否重合及重合的間隔時間。

（4）建立智能配電終端的監控主站，滿足對改造后的智能臺區的監控要求，通過智能配電終端采集的運行監控數據和故障停電信息，構建面向臺區和低壓線路停電故障的分析，控制和搶修指揮系統。

（5）開發一套基于智能配電終端狀態實時采集為基礎的故障搶修指揮系統主站軟件，滿足供電所／營業所和供電公司的二級監控應用，重點面向故障定位、搶修方案制定、搶修調度及互動，同時構建與用戶或小區用電信息顯示屏的信息互動，及時有效地確定故障原因和故障范圍，系統根據輕重緩急，自動形成搶修順序和有效的搶修方案，合理調度搶修人員實施故障搶修，并能及時通知到用戶停電原因及故障搶修進度安排。充分體現主動服務的理念。

（6）建立智能配電終端的監控主站與臺區和配電終端之間的通信通道。由于智能配電終端主站一般會建在局端機房內，而臺區或配電終端并無可用的光纖或網絡通道，因此目前只能通過無線通信的方式建立雙向通信鏈路。

6 主站與子站的建設

6.1 主站建設

用電主動服務系統主站的構成如圖4所示。

圖4 用電主動服務系統主站的構成圖

系統采用單服務器構成，包含數據通信、采集和監控應用功能。

本系統作為配網自動化系統和配網故障搶修系統的前端數據采集系統，本系統將采集的臺區監控信息和故障信息與同時通過網絡隔離系統接受配網自動化系統采集的中壓實時數據，作為系統的基礎數據來源。并對經過處理后的最終數據實現信息共享。

主站系統擬實現以下功能：

（1）實時數據采集和控制。實時采集臺區的變壓器及各低壓出線開關的狀態和運行數據。

（2）實時監視：基于監控畫面的方式對臺區的運行進行監視，對開關跳閘、主變過載、三相嚴重不平衡等臺區運行異常情況進行告警，并提供對臺區低壓開關的遠方遙控功能。

主站系統應具備以下接口功能：

（3）與配網自動化系統接口。接收配網自動化系統采集的線路重要數據，作為本系統中壓監控數據來源和故障分析的參考依據；向配網自動化發送本系統采集的臺區運行數據和故障數據，作為配網自動化的補充。

（4）與配網故障搶修指揮系統的接口。向配網故障搶修指揮系統發送臺區及低壓線路的故障信息，作為故障搶修系統重要的電網故障來源。

主站系統應具有以下分析統計功能：（1）對臺區及低壓線路負荷率、供電可靠性、低壓合格率的統計；（2）對臺區故障信息的統計分析等等。

6.2 子站建設

子站的建設以建立數據采集系統為主，規模較大的子站也可以設立前置機，將采集的數據就地分析處理后把最終結果上傳給主站服務器，這樣可以減輕主站服務器的負擔。在通信條件具備的情況下，子站前置機處理分析采集數據的同時也可以利用其它相關系統的實時數據參與綜合分析運算，以增強最終數據的準確度和可靠性。

子站（臺區、開關站、配電房低壓配電運行）數據采集系統構成如圖5所示。

圖5 （臺區、開關站、配電房低壓配電運行）數據采集系統構成圖