配網自動化及其三遙功能的實現探討

洪海強

摘要：配電自動化在我國興起時間較短，主要是為了滿足電力用戶大范圍增加的情況下用電安全以及用電質量要求的提高。配電網自動化主要依靠計算機通信技術，對配電網整體進行數據采集、監控、調整，也就是通常意義上的三遙功能。文章對配網自動化系統的整體設計以及其中三遙功能的實現方式進行了探討。

關鍵詞：配電網自動化；三遙功能；用電安全；數據采集；數據監控；數據調整 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM76 文章編號：1009-2374（2016）05-0121-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.061

我國自1998年起，對城市及鄉鎮供電質量提出了高標準、嚴要求，規定中小城市供電質量指標中必須達到99.9%以上的可靠率，對于大型及超大型城市市中心的供電可靠率必須達到99.99%及以上以及98%以上的電壓合格率。在該標準下，各地用電質量能夠得到有效保證，用電安全性大大提高。

完成該項指標主要通過對配電網施行自動化改造來實現。所謂配網自動化，是指在當前的電子、通信以及計算機網絡等先進技術的支持下，通過對配電網采集到的在線及離線數據、用戶終端的各項數據、配網數據以及其他的諸如電網設計結構、電網覆蓋地及周圍的地勢地形圖等數據進行監控、分析等信息集成手段，從而實現對整個配電網的監控和實時調整。

1 配電網自動化系統

配電網自動化系統（亦稱分布式電網自動化系統，即Distribution Automation System，DAS）的整體架構包括層以及管理層兩個部分。配電基層的主要功能是實現對配電網內各類運行數據的采集、狀態參數的監控以及突發故障的分析處理，主要構成包括三部分，即變電站自動化系統、饋線自動化系統以及輸配電SCADA系統。管理層主要實現對輸配電的管理、電量計量、工程管理等多種高級應用。

配電自動化系統在正常參數運行時，可依據配網的實時工況數據進行優化調整，實現配網的更優化運行；當配網運行參數出現異常時，該系統能夠通過對采集到的數據進行分析從而快速定位故障段以及故障原因，對故障段實現快速隔離處理，有效實現對停電面積的控制，避免對非故障區域的居民用電造成困擾；還可根據用戶負載，實現對配網內有功功率和無功功率的有效補償，提高配網運行經濟性和配網內設備的利用率；可實現對用戶用電量的遠程抄送，節省大量人力，同時提高了準確性和企業效率，同時也方便了用戶的智能用電。

2 配網自動化系統的設計

在對配網自動化系統進行設計時，應遵循以下六個原則：（1）系統化原則。對配電網設計進行統一、系統的規劃設計，避免在設計過程中出現信息孤島現象，確保系統設計的效率，避免浪費資源；（2）硬件、軟件層次清晰。明確劃分軟硬件層次，確保系統可用性、外接擴展性；（3）冗余設計理念。確保系統在某一部分出現問題后，有備用部分可以進行替代，提高系統的可靠性；（4）標準化設計。采用國際通用設計標準，以確保系統的接口通用性；（5）信息綜合性。綜合考慮地勢、地形以及用電負荷分布等數據，進行系統結構的設計；（6）確保所設計系統可與現有自動化系統進行集成處理。

3 自動化系統設計及三遙功能實現

3.1 主站系統設計

圖1為主站自動控制系統硬件結構圖。主站硬件系統主要由以下三個部分構成：（1）數據服務器（Data Server）。該部分是硬件系統的核心，其構架應當采用冗余設計進行，通常設計兩臺服務器，一運一備，當運行中服務器出現故障時，另一臺啟用。通常有兩種配置方式，即雙服務器鏡像布置、雙服務器共享硬盤的配置方式。兩種方式都可以在較大程度上保證服務器運行的可靠性。（2）Web服務器。主站一般采用Web服務器形式與MIS接口。Web服務器從DAS接收實施數據，形成實時數據庫，向MIS提供配電網運行信息。Web服務器同時又是MIS的組成部分，MIS中的所有節點上的計算機都可以通過標準的Internet瀏覽器訪問該服務器，獲取配電網運行的信息。（3）其他部分。主要包括配置工作站、數據接口系統等。

三遙功能的實現：（1）通過調度數據網，實現數據的調取，并在服務器中進行處理；（2）通過SCADA系統實現數據的下達與動作指令的實現；（3）通過通信網絡實現數據的上傳。

3.2 變電分站系統設計

圖2為變電分站設計硬件配置圖。該分站頂層設計為分站系統，采用站內服務器，利用LAN網及WAN網進行數據的上傳下達；聯合站內RTU系統、饋線環網柜DTU等共同構成該變電分站自動控制系統。

三遙功能的實現：（1）站內數據通過各數據終端進行采集，并利用OPM系統進行站內數據匯總；（2）站內服務器實現數據的站內處理；（3）通過WAN網實現數據的上傳；（4）對WAN網發送數據進行通訊協議轉換、數據分析和處理，并通過OPM向站內發送指令；（5）控制開關量的變化，實現對動作指令的反饋；（6）實現對站內狀態的實時監控。

3.3 通信系統

圖3為通信系統設計示意圖。該系統是連接主站與調度、分站與主站、用戶終端與分站之間的通信通道，也是實現三遙功能的通道。該部分是配網自動化系統的血管，要求具有相當高的可靠性與性能指標。由于配電網的復雜性以及分散性等特點，采用單一的通道進行通信具有較高的風險性。圖3所示的通信網絡中，采用了電力專用網絡與公用GPRS網絡混合設計的通信組網方式，能夠很大程度上保證配電網運行的可靠性。

4 深圳配電網改造實例

深圳供電局通過對轄區內電網進行自動化改造，初步建成了具有高度自動化水平以及先進的運行管理能力的配電網自動化系統，大大提高了配電網的供電可靠性，有效地控制了電壓合格率以及相應的線損率等主要指標。該項目目前已建成處理能力達到80萬點數據處理能力、功能齊全的主站系統，并利用冗余理論進行容量設計，可滿足未來深圳市8～10年的電力負荷增長，同時利用光纖、中壓電力載波以及無線GPRS等三種方式進行通信建設，建成了以GPRS（73%）為主要通信方式，光纖通道（25%）為輔，載波通道補足的基本格局。此外，在對終端產品的選型過程中，嚴格遵循三性四統一的總體原則，即終端產品可靠性、可后續拓展性、后期可維護性，遵循結構、尺寸、配置以及接線方式四統一的原則，以保證系統硬件的質量。建成的系統由自動化平臺、配電SCADA系統、饋線自動化以及仿真分析軟件等功能構成，對故障的及時定位和隔離恢復能力有了很大提高，同時各類仿真分析及統計軟件的功能充分保證了系統數據的可靠性。此外，基于GIS的配網功能對于三遙功能的實現有了強有力的基礎保障，用戶滿意度得到明顯提升，用電可靠性大大提高。

5 結語

本文對配電網自動化系統的設計進行了分析，其中著重分析了系統構成中占較大比重的主站硬件系統設計、變電分站硬件系統設計以及通信網絡組網方式的設計，并對其三遙功能的實現方式進行了分析，能夠為配網自動化系統設計和改造提供一定的理論指導。

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（責任編輯：秦遜玉）