地區(qū)配網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設(shè)研究

國網(wǎng)新疆電力公司博爾塔拉供電公司 張秀琳

地區(qū)配網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設(shè)研究

國網(wǎng)新疆電力公司博爾塔拉供電公司 張秀琳

快速發(fā)展經(jīng)濟(jì)社會對城市電網(wǎng)供電可靠性提出更高的要求，城市配電網(wǎng)的規(guī)模化、復(fù)雜化對配網(wǎng)智能化提出了更高的要求，配網(wǎng)的盲調(diào)給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來隱患，因此急需建設(shè)一套配網(wǎng)技術(shù)支撐平臺滿足配網(wǎng)智能化發(fā)展與管理的需求。配電自動化是提高調(diào)度運(yùn)行控制及故障處理能力和提升配網(wǎng)運(yùn)維檢修能力的重要技術(shù)手段，是現(xiàn)代化智能電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢，配電自動化工程的實(shí)施將為智能配電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本文結(jié)合地區(qū)配電網(wǎng)實(shí)際情況及配網(wǎng)自動化系統(tǒng)特性，依據(jù)地區(qū)配網(wǎng)自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范要求，對地區(qū)配網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設(shè)的現(xiàn)狀、目標(biāo)、規(guī)劃、方案等進(jìn)行闡述。

配網(wǎng)；自動化；系統(tǒng)；建設(shè)

1 配網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設(shè)的意義

配電網(wǎng)是電網(wǎng)的重要組成部分，呈現(xiàn)設(shè)備數(shù)量多、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、通訊基礎(chǔ)薄弱等特點(diǎn)，作為電網(wǎng)的末端，不僅直接面對用戶，而且直接影響電網(wǎng)整體的供電可靠性和投資經(jīng)濟(jì)性，是輸電網(wǎng)供電能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。配電自動化的實(shí)施是提高供電可靠性的必然需要，是現(xiàn)代化電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢同時也是能源變革和第三次工業(yè)革命的必由之路。

為積極踐行國網(wǎng)方略，按照新疆配網(wǎng)自動化規(guī)劃工作的實(shí)際需求，保證地區(qū)配網(wǎng)自動化建設(shè)的合理性、科學(xué)性和實(shí)用性，對地區(qū)供電區(qū)域內(nèi)的C類、D類、E類供電區(qū)域進(jìn)行配網(wǎng)自動化總體規(guī)劃。旨在切實(shí)有效提升地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行管理水平，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有力保障。

配電網(wǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大，對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的影響不斷增強(qiáng)，對配電網(wǎng)的安全可靠性提出了更高的要求；隨著城市配電網(wǎng)的快速發(fā)展，用戶對供電可靠性提出了更高的要求，需要及時研判配網(wǎng)故障，快速恢復(fù)正常供電。配電網(wǎng)的盲調(diào)給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來隱患。

2 配網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

按照總體規(guī)模要求建設(shè)配電主站系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電監(jiān)測、饋線自動化、潮流計(jì)算、合解環(huán)分析等高級應(yīng)用等功能，解決地區(qū)配網(wǎng)“盲調(diào)”問題；建設(shè)信息交互總線，實(shí)現(xiàn)與主網(wǎng)EMS、生產(chǎn)PMS、配電GIS、營銷系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)、95598客戶服務(wù)平臺等相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)信息交互。具體包括：

（1）建設(shè)配電自動化主站系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電SCADA、配網(wǎng)調(diào)度管理和饋線自動化、潮流計(jì)算、合解環(huán)分析等高級應(yīng)用、調(diào)控一體化管理等功能，達(dá)到配電調(diào)控一體化的應(yīng)用要求。

（2）建設(shè)配電信息交互總線，實(shí)現(xiàn)與GIS、EMS和PMS等相關(guān)系統(tǒng)的信息集成，支持配電調(diào)度、生產(chǎn)和運(yùn)行的閉環(huán)管理，滿足配電調(diào)控一體化需求，為數(shù)據(jù)交互與共享、業(yè)務(wù)集成整合與互動化應(yīng)用提供基本技術(shù)支撐。

配電主站規(guī)劃目標(biāo)：

配電自動化主站系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)遵循IEC 61968和IEC 61970標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)地區(qū)電網(wǎng)的具體情況對配電自動化系統(tǒng)的構(gòu)架作出明確的定義。主站應(yīng)采用CIM模型，依據(jù)“源端數(shù)據(jù)唯一、全局信息共享”原則，實(shí)現(xiàn)配電自動化系統(tǒng)和其它應(yīng)用系統(tǒng)的互聯(lián)。互聯(lián)的系統(tǒng)包括配電自動化系統(tǒng)、上一級調(diào)度自動化系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、電網(wǎng) GIS平臺、營銷管理信息系統(tǒng)、95598等，通過多系統(tǒng)之間的信息共享和功能整合，實(shí)現(xiàn)停電管理應(yīng)用、用戶互動、分布電源接入與控制等功能。信息交互方式重點(diǎn)設(shè)計(jì)和解決好配電自動化系統(tǒng)和GIS系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)，尤其是在數(shù)據(jù)模型、拓?fù)潢P(guān)系和圖形處理上要考慮周密，解決好實(shí)時應(yīng)用和管理應(yīng)用的關(guān)系，形成有效的互補(bǔ)。同時強(qiáng)調(diào)對配網(wǎng)數(shù)據(jù)的監(jiān)測，加強(qiáng)配網(wǎng)調(diào)度的工作管理功能，充分考慮好系統(tǒng)應(yīng)用的擴(kuò)展性和延伸性，實(shí)現(xiàn)對整個配電網(wǎng)的科學(xué)管理。軟硬件安全防護(hù)配置符合《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案》、《配電二次安全防護(hù)方案》及國家電網(wǎng)公司發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)安全防護(hù)工作的通知》等要求。對系統(tǒng)的控制指令使用基于非對稱密鑰的單向認(rèn)證加密技術(shù)進(jìn)行安全防護(hù)。

配電自動化主站系統(tǒng)在功能上劃分為以下幾個部分：配電自動化數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控SCADA功能、配網(wǎng)饋線自動化功能、配網(wǎng)應(yīng)用功能、配網(wǎng)高級應(yīng)用分析功能、配網(wǎng)調(diào)度作業(yè)管理功能、安全WEB數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)。各系統(tǒng)共享統(tǒng)一的模型、圖形和數(shù)據(jù)庫，且配網(wǎng)應(yīng)用功能與SCADA功能一體化設(shè)計(jì)，安全WEB發(fā)布子系統(tǒng)通過網(wǎng)關(guān)服務(wù)器和物理隔離裝置單向與WEB服務(wù)器同步數(shù)據(jù)，并通過防火墻向MIS網(wǎng)發(fā)布數(shù)據(jù)。

3 配網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設(shè)方案

3.1 總體架構(gòu)

根據(jù)地區(qū)城市配電網(wǎng)規(guī)劃，至2018年某地區(qū)配電網(wǎng)有7000個配電終端。配電主站系統(tǒng)具備60萬個實(shí)時數(shù)據(jù)的信息接入能力，采用二層架構(gòu)模式完全能夠滿足地區(qū)配電自動化系統(tǒng)配電終端的接入。地區(qū)配電自動化系統(tǒng)采用“系統(tǒng)主站＋配電自動化終端”的兩層構(gòu)架。同時通過信息交互總線與其他相關(guān)系統(tǒng)互連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用集成。

配電主站：負(fù)責(zé)配電一次設(shè)備運(yùn)行信息的實(shí)時采集監(jiān)視與控制，為配網(wǎng)調(diào)度管理提供技術(shù)支撐。配電終端：主要負(fù)責(zé)對環(huán)網(wǎng)柜、柱上開關(guān)、線路監(jiān)測點(diǎn)等一次設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和控制。 配電信息交互總線：主要負(fù)責(zé)與地調(diào)EMS、生產(chǎn)管理PMS、國網(wǎng)GIS、用電信息采集等系統(tǒng)的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用集成。

配電自動化系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示：

圖1 配電自動化系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

主站系統(tǒng)硬件配置方案：地區(qū)配電自動化系統(tǒng)采用雙機(jī)雙網(wǎng)的分布式配置方式，主站設(shè)備主要包括：服務(wù)器、工作站、交換機(jī)、二次安全防護(hù)設(shè)備、同步時鐘裝置及相關(guān)外設(shè)等構(gòu)成。

主站系統(tǒng)軟件配置方案：根據(jù)地區(qū)遠(yuǎn)景規(guī)劃，配網(wǎng)主站系統(tǒng)應(yīng)按8-10年電網(wǎng)發(fā)展規(guī)模配置軟件和數(shù)據(jù)庫，保證系統(tǒng)功能的先進(jìn)性。采用麒麟操作系統(tǒng)、達(dá)夢數(shù)據(jù)庫、Web發(fā)布服務(wù)。應(yīng)用軟件包括配網(wǎng)實(shí)時數(shù)據(jù)監(jiān)視與控制、饋線自動化、模型管理、配網(wǎng)高級應(yīng)用、配網(wǎng)智能操作票管理等功能。

配電終端建設(shè)原則：配電自動化終端建設(shè)立足于現(xiàn)有一次設(shè)備，以提高配網(wǎng)監(jiān)視能力為主兼顧控制能力，從主要到次要，進(jìn)行差異化的改造。對供電可靠性達(dá)到最高要求且具備改造條件的城網(wǎng)區(qū)域，實(shí)施“三遙”饋線自動化方案。結(jié)合用電信息采集系統(tǒng)補(bǔ)充配變的負(fù)荷數(shù)據(jù)。按照Q/GDW 625《配電自動化建設(shè)與改造標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》中相關(guān)內(nèi)容，規(guī)范配電終端的建設(shè)。

城市核心區(qū)/網(wǎng)架成熟區(qū)（A+、A、B、C區(qū)域）可采用：光線通信+配置采集終端（FTUDTUTTU）模式。

郊區(qū)和農(nóng)網(wǎng)/網(wǎng)架快速發(fā)展區(qū)（D、E區(qū)域）可采用：GPRS/3G/4G通信+故障指示器（二遙基本型終端）模式。

3.2 配網(wǎng)通信系統(tǒng)建設(shè)方案

“三遙”配電終端數(shù)據(jù)通過10kV通信接入網(wǎng)接入，再經(jīng)SDH設(shè)備通過四級通信網(wǎng)傳送至配電自動化主站系統(tǒng)，“二遙”配電終端數(shù)據(jù)通過無線公網(wǎng)接入到運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)，再經(jīng)專線連接至配電自動化主站系統(tǒng)。

3.3 系統(tǒng)安全防護(hù)方案

配電自動化系統(tǒng)屬于安全Ⅰ區(qū)，與同區(qū)的調(diào)度自動化系統(tǒng)（EMS）之間的信息交互通過防火墻隔離。與生產(chǎn)信息大區(qū)的PMS、電網(wǎng)GIS、95598、電力用戶用電信息采集系統(tǒng)間的信息交互通過系統(tǒng)交互應(yīng)用實(shí)現(xiàn)安全隔離與信息交互，在系統(tǒng)交互應(yīng)用內(nèi)采用2套正反向隔離裝置，以增強(qiáng)信息交互能力。

3.4 建成配網(wǎng)調(diào)控一體化管理體系

智能配網(wǎng)調(diào)控一體化管理體系建成后，地區(qū)供電公司運(yùn)檢部、營銷部按職責(zé)對地區(qū)配網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行管理，配網(wǎng)調(diào)度通信監(jiān)控中心直接對地區(qū)配網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制。

通過系統(tǒng)交互應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)集成系統(tǒng)的資源和信息共享。上級地調(diào)系統(tǒng)通過系統(tǒng)交互應(yīng)用為其他系統(tǒng)提供輸電網(wǎng)饋線電氣單線圖、輸電網(wǎng)及變電站實(shí)時數(shù)據(jù)、繼電保護(hù)數(shù)據(jù)等信息；通過系統(tǒng)交互應(yīng)用從其他系統(tǒng)獲取配電網(wǎng)饋線電氣單線圖形、配電實(shí)時信息。配電自動化系統(tǒng)將通過系統(tǒng)交互應(yīng)用從其他系統(tǒng)獲得饋線電氣單線圖、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)和相關(guān)設(shè)備臺賬、輸電網(wǎng)及變電站實(shí)時數(shù)據(jù)、繼電保護(hù)數(shù)據(jù)用戶故障報警等信息，同時為其他系統(tǒng)提供配電網(wǎng)實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、配網(wǎng)分析結(jié)果等信息。

4 結(jié)術(shù)語

配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的建設(shè)能夠在配電網(wǎng)發(fā)生故障時，迅速判斷故障區(qū)段，對非故障區(qū)域恢復(fù)供電，可大大減少故障時的停電時間和停電范圍，提升用戶服務(wù)質(zhì)量。根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，對配網(wǎng)運(yùn)行方式、接線方式、負(fù)荷分配等做出正確調(diào)整，切實(shí)提高電能質(zhì)量和供電可靠性，獲得高附加值的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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張秀琳（1981—），女，畢業(yè)于華北電力大學(xué)電氣工程專業(yè)，工程師，現(xiàn)在博爾塔拉電供電公司電力調(diào)度控制中心從事自動化專業(yè)工作。