淺談自動化管理在配電系統運行的應用

謝升

摘 要：供電單位在過去日常設備管理、設備狀態檢測、用戶用電管理等方面仍需要供電運行人員現場測量或操作，而今，電力抄表已經有部分電表實現遠程集抄、配變臺區的負荷已實現遠程監控和歷史數據的存儲和統計、配電線路設備也已經實現GIS地理信息系統的定位和繪圖，但現在的電力專業人員再也不僅僅要做電力線路的工作，還需要理解通信專業、計算機專業等其他專業的內容。

關鍵詞：配電系統 信息技術 數據庫；

概述

為了更好的運行管理和數據統計，根據信息系統建設的一般規律，結合供電企業的生產實際，提出了全局信息一體化的面向基礎數據的數據庫設計方法，給出了配電運行和生產綜合信息系統的數據采集設備和應用軟件設計與實現方法。

1 基礎數據庫的建立

目前，供電公司各個系統的底層，都可以理解成一個具有強大邏輯存儲功能的數據庫，如生產系統、資產管理系統、GIS地理信息系統、營銷系統、計量系統，都是以數據庫的形式存儲用戶信息，資產信息，設備信息和實時監測數據。配電網絡的運行管理利用信息技術自動遙控和監測高壓配電線上的開關設備和線路參數，對數據存儲到數據庫，并通過一定的邏輯關系關聯起來，在根據管理的需求，對數據進行篩選并通過表格的形式呈現出來，方便管理者的統計和分析，以便及時發現并消除缺陷，并實現自動隔離故障區間、以最佳的方式恢復非故障區域供電的功能，為用戶提供經濟、可靠、穩定的電力供應。

2 配電自動化系統數據采集設備

配電自動化系統由主站系統層、變電站自動化系統層或配電子站層、通信系統層和站端系統層四個層次組成。按硬件和軟件分包括以下部分：①智能開關；②通信網絡；③監控、監測終端，FTU；④配網自動化SCADA；⑤配網自動化的基本高級應用軟件；⑥SCADA 與地理信息系統（GIS）的一體化；⑦系統仿真軟件；⑧配電工作管理系統（包括網絡分析、運行管理、設備檢修管理工程設計、施工管理、配電規劃設計系統等）；⑨用電管理自動化（包括遠程載波抄表系統、客戶信息系統、負荷管理系統、用電營業管理系統、用戶故障報修系統）；⑩配電網能耗管理系統（如能耗統計分析，配電網在線經濟運行和變壓器負荷管理）；和其它系統的接口（MIS 系統等）。

2.1 自動化開關

遙控接口可監視開關裝置，正確指示開關的分/合/接地的位置。設有備用電池以便在失電時操作開關裝置。遙控接口可通過一個開放的協議與控制中心通訊，也可與不同的通訊介質如PSTN 模塊，無線電，光纖，DPLS 等進行通訊。合理選用通訊的方法是快速重組電網的一個重要因素。配電變壓器的斷路器必須能實現遙控，在故障時，保護裝置將使線路上的饋電開關跳閘。

它既可以無須通訊線路實現電網的自動診斷故障、自動隔離故障段、自動恢復非故障段的供電，也可以與通訊系統相接，通過子站與主站的控制單元實現遙測、遙控自動化。分段模式的開關功能有：延時合閘，失電分閘，合閘閉鎖等。聯絡模式的開關功能有：延時合閘，時限閉鎖，脈沖閉鎖，兩側來電閉鎖，一側來電閉鎖，閉鎖自動解除。對于供電安全性：自動化開關操作必須要通過密碼驗證才能動作，杜絕因信號干擾致使開關異常動作等情況發生。

2.2 監控、監測終端

包括出線開關終端、分段開關終端、聯絡開關終端、開閉所開關終端、小區劃變開關終端等，其基本的功能是信息的采集和處理、接受并執行遙控指令、事件記錄及上報、閉鎖功能、電源失電保護、參數設置、自診斷、自恢復、通訊功能。監控、監測終端的主要特點：采用交流采集，可檢測電壓、電流、頻率、功率因數、有功功率、無功功率、視在功率、電能等高精度的數據。具有強大的通訊功能，支持多種通訊規約，開放的通訊方式。

2.3 通信網絡

為了提高系統的控制管理能力和減少通訊端口設備，提高系統的可靠性，將系統分為若干子群，每個子群由幾十個監控終端組成，并由一個通訊控制器管理。通訊控制器起承上啟下的作用，對于上位，它接收從后臺發來的各種指令，對下位，收集數據和轉發后臺的指令，并控制上、下位的通訊對RTU、FTU 等監控終端通訊通道的狀態及通訊質量進行監視，當主通道的通信出錯率達到整定極限或此通道中斷時，系統能自動切換到備用通道。可在線啟停、切找通道，并進行運行監視報警，并對各通道的通訊出錯次數進行統計。在網絡接入方式時，也能進行正常的監視、報警提示。

如今，網絡安全也是重中之重。不管是供電單位的計算機終端或者是遙控信號的保密設置，都必須設置安全密碼權限，并由專業人員管理，防止操作權限被惡意盜取或者遙控信號被截取，致使電力設備被惡意操作，造成電力系統崩潰并對社會帶來嚴重經濟損失。

2.4 擴展SCADA 系統的功能

功能的投切：根據用電網的實際運行情況，由值班調度員通過控制方式進行遠方微機裝置的功能進行投入或退出的操作。

定值的修改：根據電網的運行方式，由值班調度員進行遠方設備或修改微機裝置的某些定值。SCADA 系統里的系統遙控操作必須按照順序進行，因此提供防誤操作的設置功能。

拓撲網絡著色：通過網絡拓撲分析，支持圖形的線路動態著色功能和潮流方向標志功能。可實現線路檢修停電著色，線路開關的分、合閘著色，線路帶電著色，線路過壓著色，線路電壓等級著色，用動態流動的虛線或箭頭等方式顯示潮流方向。

故障錄波分析：能搜集帶有故障錄波功能的FTU的數據，對其進行分析并給出波形。

故障分析模塊：可以對各種方式進行故障計算，如：基于實時態的在線故障計算，確保開關的正常運行、基于研究態的離線故障計算，校驗電氣設備的性能。對稱短路和各種不對稱短路故障的計算。

各種斷線故障的計算：同桿架設線路的跨線短路故障的計算、能處理電力系統的復合故障計算和分析研究、能處理線路瞬時接地故障分析研究。

故障隔離和恢復模塊：適用于任意結構的配電網絡，如輻射狀、網絡狀、多環網絡等；并可以處理系統的多重故障。能進行系統的實時分析，與故障分析、系統的在線潮流、防誤操作等模塊緊密集成，根據SCADA系統采集的實時信息，采用軟件智能方式對全網進行實時分析和判斷，準確判斷故障位置，保證系統安全。根據網絡的實際連接方式和負荷水平，對多種故障恢復方式進行安全性和網絡線損壞等經濟性的校核比較，在確保系統安全性的前提下，給出最佳的故障恢復方案，使配變負荷的分配盡可能平均、盡可能減少停電次數、電壓質量盡可能優等多種目標。

3 結語

本文從供電企業的生產實際出發，在綜合考慮輸變電生產的特殊性、一般性及其規范性的基礎上，從全局信息一體化規劃設計的角度，論述了系統的設備功能組成和數據庫與應用軟件的設計實現方法。這些應用的實施為供電企業向規范化管理和電力市場運營提供了必要的手段，使管理和運營更方便更智能。電力系統在運行中會出現一些意想不到的問題，但通過深入的理論分析和實踐，就能采取有效的措施，處理存在故障，為公司生產提供了良好的電力保障，同時也積累了許多現場的經驗。

參考文獻：

[1]許克明 熊煒 《配電網自動化系統》 重慶大學出版社

[2]華曄 《談中國智能配電網》 科技與生活 2010年第24期

[3]黃佳寧 《我國配電自動化發展趨勢的研究》 今日科苑 2010年第24期