地區配電網自動化系統建設研究

張秀琳

國家電網新疆電力公司 博爾塔拉供電公司　新疆博樂　833400

地區配電網自動化系統建設研究

張秀琳

國家電網新疆電力公司 博爾塔拉供電公司新疆博樂833400

經濟社會的快速發展對城市配電網的供電可靠性提出了越來越高的要求，在這一背景下，論述了地區配電網自動化系統建設的意義，分析了地區配電網自動化系統的建設目標與方案。

輸配電；自動化；建設

1　配電網自動化系統建設意義

配電網是電網的重要組成部分，呈現設備數量多、網絡規模大、網絡結構復雜、通信基礎薄弱等特點。作為電網的末端，配電網不僅直接面對用戶，而且直接影響電網整體的供電可靠性和投資經濟性，是保證輸電網供電能力的關鍵環節。配電自動化的實施是提高供電可靠性的必然需要，是現代化電網發展的必然趨勢，同時也是能源變革和第三次工業革命的必由之路。

為積極踐行國家電網方略，按照新疆配電網自動化規劃工作的實際需求，保證地區配電網自動化建設的合理性、科學性和實用性，對地區供電區域進行配電網自動化總體規劃，旨在切實有效提升地區電網運行管理水平，為經濟發展提供有力保障。

配電網規模迅速擴大，對經濟社會發展的影響不斷增強，與此同時，人們對配電網的安全可靠性提出了更高的要求。當前，城市配電網快速發展，需要及時研判配電網故障，快速恢復正常供電，而配電網的盲調將給電網的安全穩定運行帶來一定隱患[1]。

2　配電網自動化系統建設目標

按照總體規模要求建設配電主站系統，實現配電監測、饋線自動化、潮流計算、合解環分析等高級應用功能，解決地區配電網盲調問題。建設信息交互總線，實現與主網能量管理系統(EMS)、生產管理系統(PMS)、配電地理信息系統(GIS)、營銷管理信息系統、用電信息采集系統、95598客戶服務平臺等相關應用系統的信息交互[2]。具體而言，建設配電自動化主站系統，實現配電監控與數據采集(SCADA)、配電網調度管理和饋線自動化、潮流計算、合解環分析、調控一體化管理等功能，達到配電調控一體化的應用要求。建設配電信息交互總線，實現GIS、EMS和PMS等相關系統的信息集成，支持配電調度、生產和運行的閉環管理，滿足配電調控一體化需求，為數據交互與共享、業務集成整合與互動化應用提供基本技術支撐。

配電自動化主站系統的建設應遵循IEC 61968和IEC 61970標準，根據地區電網的具體情況對配電自動化系統的構架作出明確定義。主站應采用公共信息模型(CIM)，依據源端數據唯一、全局信息共享原則，實現配電自動化系統和其它應用系統的互聯。通過多系統之間的信息共享和功能整合，可以實現停電管理、用戶互動、分布電源接入與控制等功能。信息交互方式要重點設計和解決好配電自動化系統和GIS之間的關聯，尤其是在數據模型、拓撲關系和圖形處理上要考慮周密，解決好實時應用和管理應用的關系，形成有效互補。同時，強調對配電網數據的監測，加強配電網調度的工作管理功能，充分考慮系統應用的擴展性和延伸性，實現對整個配電網全部配電設備的科學管理。軟硬件安全防護配置要符合《電力二次系統安全防護總體方案》、《配電二次安全防護方案》及國家電網公司發布的《關于加強配電網自動化系統安全防護工作的通知》等要求。對系統的控制指令使用基于非對稱密鑰的單向認證加密技術進行安全防護。

配電自動化主站系統在功能上劃分為以下幾個部分： 配電自動化數據采集、SCADA、配電網饋線自動化、配電網應用、配電網高級應用分析、配電網調度作業管理、安全網絡數據發布。其中，SCADA、配電自動化數據采集和配電網高級應用分析采用Unix結構，配電網調度作業管理和配電網應用采用Unix和Windows混合結構，配電網數據交互總線采用Windows結構。以上各部分共享統一的模型、圖形和數據庫，且配電網應用功能與SCADA功能一體化設計，安全網絡數據發布通過網關服務器和物理隔離裝置單向與網絡服務器同步數據，并通過防火墻向管理信息系統網發布數據[3-5]。

3　配電網自動化系統建設方案

3.1　總體架構

根據地區城市配電網規劃，至2018年某地區配電網有7000個配電終端。配電主站系統具備60萬個實時配電信息量的接入能力，采用兩層架構模式完全能夠滿足地區配電自動化系統配電終端的接入。地區配電自動化系統采用系統主站加配電自動化終端的兩層構架，同時通過信息交互總線與其它相關系統互連，實現數據共享和應用集成。

配電主站負責配電一次設備運行信息的實時采集、監視與控制，為配電網調度管理提供技術支撐。配電終端主要負責對環網柜、柱上開關、線路監測點等一次設備的數據進行采集和控制。 配電信息交互總線主要負責與地區調度EMS、PMS、國家電網GIS、用電信息采集系統等的互聯，實現數據共享和應用集成。配電自動化系統整體架構如圖1所示。

主站系統硬件采用雙機雙網的分布式配置方式，主站設備主要包括服務器、工作站、交換機、二次安全防護設備、同步時鐘裝置及相關外設等。

根據地區遠景規劃，配電網主站系統應按8～10年電網發展規模配置軟件和數據庫，保證系統功能的先進性。采用麒麟操作系統、達夢數據庫、網絡發布服務，應用軟件功能包括SCADA、饋線自動化、模型管理、配電網高級應用、配電網智能操作票管理等。

采用三部分構成配電自動化應用的支撐平臺。

(1) 分布式系統和運行中間件。這一部分可以動態分配任務，分散物理和邏輯資源，通過計算機網絡實現信息交換，不同的應用運行在不同的服務器上，對用戶是透明的。

(2) 基于CIM的數據庫中間件。這一部分采用基于IEC61968、IEC61970的CIM數據庫設計技術，為各應用間的信息共享提供統一平臺，減少各應用之間所需的數據格式轉換器數目，保證配電自動化主站系統具有開放的數據訪問接口，實現地區調度EMS、配電網GIS、PMS、營銷采集系統等的信息共享。

(3) 圖模庫一體化管理中間件。建立基于CIM的圖模庫一體化管理軟件，通過PMS和配電網GIS獲得信息資源。采用面向對象的技術，實現繪圖、編輯、瀏覽、圖形轉換及運行測試等功能，支持網絡拓撲和動態著色等。

配電自動化系統從PMS獲取饋線圖、環網柜接線圖、設備屬性等信息，從EMS獲取110kV及以上變電站模型，通過在配電自動化主站系統進行模型拼接，構建完整的配電網圖模信息，從而為配電指揮管理提供完整的電網模型。

主站系統實現配電網調度管轄范圍內電網設備的調控一體化功能，包括基本SCADA、配電網故障隔離和網絡重構、配電網特色管理、配電網調度管理、配電網高級應用等。

3.2　配電終端建設原則

配電自動化終端建設立足于現有一次設備，以提高配電網監視能力為主，兼顧控制能力，從主要到次要，進行差異化、漸進式改造。對供電可靠性達到最高要求且具備改造條件的城網區域，實施三遙饋線自動化方案，實現故障點快速、準確定位，節約故障查找時間，并結合用電信息采集系統補充配電變壓器的負荷數據。按照Q/GDW 625—2011《配電自動化建設與改造標準化設計技術規定》中的相關內容，規范配電終端的建設[6-10]。

圖1　配電自動化系統整體架構圖

城市核心區和網架成熟區可采用光纖通信加采集終端配置模式。

郊區、農網和網架快速發展區可采用通用分組無線業務、3G或4G通信加故障指示器模式，也即兩遙模式。

3.3　配電網通信系統建設方案

三遙配電終端數據通過10kV通信接入網接入，再經同步數字體系設備通過四級通信網傳送至配電自動化主站系統。兩遙配電終端數據通過無線公網接入運營商網絡，再經專線連接至配電主動化主站系統。

3.4　系統安全防護方案

配電自動化系統屬于安全Ⅰ區，與同區EMS之間的信息交互通過防火墻隔離，與生產信息大區PMS、電網GIS、95598客戶服務平臺、電力用戶用電信息采集系統間通過系統交互應用實現安全隔離與信息交互。在系統交互應用內采用兩套正反向隔離裝置，以增強信息交互能力。

3.5　配電網調控一體化管理體系

智能配電網調控一體化管理體系建成前，地區供電公司運檢部、營銷部按職責對地區配電網設備進行管理。配電網調度對配電網相關班組進行調度管理，下達操作命令。配電網相關班組在接受調度命令后，現場人工對地區配電網設備進行操作。

智能配電網調控一體化管理體系建成后，地區供電公司運檢部、營銷部按職責對地區配電網設備進行管理，配電網調度通信監控中心直接對地區配電網設備進行監視和控制。

配電自動化系統與地區調度EMS、PMS、GIS、電力能量采集系統、營銷數據采集系統、95598客戶服務平臺等通過系統交互應用互聯，實現基本的實時信息共享。上級地區調度系統通過系統交互應用為其它系統提供輸電網饋線電氣單線圖、輸電網及變電站實時數據、繼電保護數據等信息，通過系統交互應用從其它系統獲取配電網饋線電氣單線圖、配電實時信息。

可見，配電自動化系統通過系統交互應用從其它系統獲得饋線電氣單線圖、網絡拓撲數據和相關設備臺賬、輸電網及變電站實時數據、繼電保護數據、用戶故障報警等信息，同時為其它系統提供配電網實時數據、歷史數據、配網分析結果等[11]。

4　結束語

配電網自動化系統建設后，能夠在配電網發生故障時，迅速判斷故障區段，對非故障區域恢復供電，可以大大減少故障時的停電時間，縮小停電范圍，提升用戶服務質量。根據配電網自動化系統實時監測數據，可以對配電網運行方式、接線方式、負荷分配等做出正確調整，切實提高電能質量和供電可靠性，進而獲得高附加值的社會效益和經濟效益。

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(編輯： 丁罡)

The rapid development of economy and society has put higher requirements on the power distribution reliability for urban distribution network. In this background, the significance of the construction of automation system for regional distribution network was discussed, and the construction goal and scheme of the automation system for regional distribution network were analyzed.

TransmissionandDistribution；Automation；Construction

TM73

A

1674-540X(2017)04-009-04

2017年8月

張秀琳(1981—)，女，碩士，工程師，主要從事自動化專業工作，E-mail: xiulin.zhang@163.com