電力配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)體系研究

汪軒毅

[摘要]隨著全球范圍內(nèi)電力改革市場(chǎng)化進(jìn)程的不斷加快，我國(guó)的電力企業(yè)將面臨著很多的問(wèn)題，其中供電可靠性的提高、供電成本的有效降低、更全面的為客戶提供服務(wù)是最為突出的問(wèn)題。為了滿足電力市場(chǎng)的多元化需求，如何對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行合理的設(shè)置成為了越來(lái)越多相關(guān)人員的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、用戶的用電管理和配電過(guò)程中的工作管理是電力配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)化方案。對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理的安全性、可靠性等眾多性能的體現(xiàn)中發(fā)揮著重要的作用。作為一項(xiàng)復(fù)雜的軟件系統(tǒng)工程，配電自動(dòng)化系統(tǒng)的建立是以計(jì)算機(jī)、通訊、網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，進(jìn)行的層次化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)其整體性能的正常發(fā)揮提供了物質(zhì)保障。

[關(guān)鍵詞]配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)；數(shù)據(jù)

[中圖分類號(hào)]U224.3+1 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1672-5158（2013）06-0373-01

實(shí)時(shí)性較強(qiáng)、管理功能齊全、自動(dòng)化水平高是配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)體系的重要優(yōu)勢(shì)，它不僅使電能的質(zhì)量和供電的可靠性得到了提高，還提高了對(duì)用戶的服務(wù)質(zhì)量，體現(xiàn)出較為明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性，使社會(huì)的綜合經(jīng)濟(jì)效益得到了進(jìn)一步的提高。隨著全球范圍內(nèi)電力改革市場(chǎng)化進(jìn)程的不斷加快，我國(guó)的電力企業(yè)將面臨著很多的問(wèn)題，其中供電可靠性的提高、供電成本的有效降低、更全面的為客戶提供服務(wù)是最為突出的問(wèn)題。為了滿足電力市場(chǎng)的多元化需求，如何對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行合理的設(shè)置成為了越來(lái)越多相關(guān)人員的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，本文將對(duì)電力配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)體系進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析研究。

一、配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)體系的結(jié)構(gòu)研究及功能

（1）配網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)網(wǎng)絡(luò)及硬件結(jié)構(gòu)的運(yùn)用

配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、用戶的用電管理和配電過(guò)程中的工作管理是電力配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)化方案。對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理的安全性、可靠性等眾多性能的體現(xiàn)中發(fā)揮著重要的作用。從電力企業(yè)的實(shí)際情況和投資規(guī)模出發(fā)，對(duì)電力配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)化很有必要。上述的優(yōu)化方案中，能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)把主站中的數(shù)據(jù)服務(wù)和各個(gè)功能站進(jìn)行有效的連接，使它們成為一個(gè)局域子網(wǎng)，代替了傳統(tǒng)的通訊前置機(jī)設(shè)置，在提高數(shù)據(jù)通訊性能的同時(shí)，簡(jiǎn)化了配置設(shè)備。使通訊瓶頸問(wèn)題得到了有效的解決。

（2）軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究

作為一項(xiàng)復(fù)雜的軟件系統(tǒng)工程，配電自動(dòng)化系統(tǒng)的建立是以計(jì)算機(jī)、通訊、網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，進(jìn)行的層次化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)其整體性能的正常發(fā)揮提供了物質(zhì)保障。同時(shí)對(duì)高性能支撐系統(tǒng)的運(yùn)用，使配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)成為了一種分布式的管理系統(tǒng)。其中，網(wǎng)絡(luò)任務(wù)管理系統(tǒng)、地理信息支撐平臺(tái)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)等系統(tǒng)是支撐系統(tǒng)環(huán)境的主要包括內(nèi)容。支撐軟件進(jìn)行服務(wù)的方式包括：信息查詢服務(wù)、對(duì)約定對(duì)象進(jìn)行的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述、將調(diào)用接口提供給應(yīng)用程序。

（3）配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)體系的主要運(yùn)用功能

在配電工作管理中，地理信息的配電設(shè)施對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理；WEB對(duì)信息實(shí)時(shí)發(fā)布。配網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)高級(jí)自動(dòng)化部分中的應(yīng)用。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)體系的不斷完善使供電可靠性得到不斷的提高、最大限度的降低了供電的成本、實(shí)現(xiàn)更全面的為客戶提供服務(wù)，達(dá)到了提高服務(wù)質(zhì)量的目的。

二、對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)體系的運(yùn)用

（1）對(duì)補(bǔ)償性電容器投切的控制

電力配網(wǎng)的正常運(yùn)行離不開(kāi)補(bǔ)償電容器，對(duì)其安裝位置的確定，需要分析電壓的穩(wěn)定情況和饋線首端的功率因數(shù)。在配電網(wǎng)的優(yōu)化補(bǔ)償中，為了提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，往往通過(guò)對(duì)靜電電容器的容性無(wú)功的使用，對(duì)電網(wǎng)中的流動(dòng)無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償。對(duì)電容器運(yùn)行電壓的補(bǔ)償、對(duì)電容器切投的控制，是通過(guò)變壓站對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)中線路運(yùn)行參數(shù)的調(diào)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。上述種種操作均是為了對(duì)控制電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，滿足電力市場(chǎng)的多元化需求，使電能的質(zhì)量和供電的可靠性得到了提高。

（2）配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的切投控制

在對(duì)變電站的調(diào)度自動(dòng)化控制系統(tǒng)、配電網(wǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的相互聯(lián)系共同作用功能進(jìn)行優(yōu)化之后，需檢測(cè)不同補(bǔ)償線路首端參數(shù)中的功率因素、有功功率和無(wú)功功率。在檢測(cè)中一旦發(fā)現(xiàn)控制投切參數(shù)與事先制定的不同，問(wèn)題線路的補(bǔ)償器就會(huì)收到上位機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)送過(guò)來(lái)的切除命令，并對(duì)切除命令進(jìn)行及時(shí)的執(zhí)行，從而使系統(tǒng)可以正常，有效的運(yùn)行。反之則會(huì)收到投入的命令，使工作繼續(xù)。這樣系統(tǒng)的整體安全就可以得到有效的保障。

（3）配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的投入控制

對(duì)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的投入進(jìn)行控制時(shí)，要準(zhǔn)確的判斷功率因數(shù)，若補(bǔ)償下限大于功率因數(shù)，那么需要進(jìn)行無(wú)功投入。在進(jìn)行等量電容器投入時(shí)，遵照序號(hào)遞減方式完成電容器的排序投入，經(jīng)過(guò)第一次電容器的投入后，電容器的無(wú)功優(yōu)化依然狀態(tài)未得到滿足，要及時(shí)進(jìn)行第二次的重復(fù)補(bǔ)償。系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)到未滿足狀態(tài)時(shí)，則會(huì)自動(dòng)的對(duì)電容器的投入運(yùn)行進(jìn)行重新的選取，依照上面的描述，隨著自動(dòng)檢測(cè)和投入補(bǔ)償?shù)亩啻芜\(yùn)行，電網(wǎng)線路最終將達(dá)到無(wú)功優(yōu)化狀態(tài)。

（4）配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的切除控制

當(dāng)無(wú)功功率比0小時(shí)，會(huì)出現(xiàn)無(wú)功反送現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)是因?yàn)闊o(wú)功補(bǔ)償過(guò)多，導(dǎo)致了“過(guò)補(bǔ)”。出現(xiàn)這種情況應(yīng)當(dāng)對(duì)已經(jīng)投入的電容器進(jìn)行及時(shí)的切除。切除原則是先對(duì)最接近無(wú)功功率值的電容器進(jìn)行切除。投入電容器的排序原則是容量遞增，序號(hào)遞增。要切除最接近無(wú)功功率的電容器。使電網(wǎng)線路最終達(dá)到非過(guò)補(bǔ)的狀態(tài)。

（5）配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中通信協(xié)議規(guī)定

在配電網(wǎng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，要以通信協(xié)議中的規(guī)定來(lái)要求控制器和上位機(jī)的控制系統(tǒng)。對(duì)數(shù)據(jù)包的含義要進(jìn)行明確，這樣才能夠確保傳輸數(shù)據(jù)包對(duì)上位機(jī)的事件命令進(jìn)行清晰的表述，數(shù)據(jù)包的命令才能夠被控制器容易的解析，并對(duì)操作命令進(jìn)行執(zhí)行。其中，在上位機(jī)與下位機(jī)之間進(jìn)行傳遞的數(shù)據(jù)包包括：①對(duì)數(shù)據(jù)包的連續(xù)確認(rèn)。一般情況下，如果上位機(jī)的指令連續(xù)發(fā)出三次之后，控制器未作出相應(yīng)的回復(fù)報(bào)告，證明系統(tǒng)的整體通信連接失敗，當(dāng)系統(tǒng)通過(guò)了檢測(cè)確定沒(méi)有出現(xiàn)故障時(shí)之后，對(duì)上位機(jī)連續(xù)發(fā)出的指令做出了相應(yīng)的回復(fù)，才能夠證明通信連接良好。②對(duì)系統(tǒng)中所有投入和切除的有效控制。下位機(jī)一旦接收到系統(tǒng)的投切指令數(shù)據(jù)包，下位機(jī)要及時(shí)準(zhǔn)確的進(jìn)行投切動(dòng)作，因此，要求下位機(jī)在進(jìn)行數(shù)據(jù)包的反饋時(shí)，要保證數(shù)據(jù)包具有一定的狀態(tài)性，因而使執(zhí)行的操作和信息能夠被上位機(jī)控制和清晰的反饋。③參數(shù)回復(fù)。電容器在進(jìn)行運(yùn)行時(shí)，上位機(jī)控制系統(tǒng)要對(duì)電容器的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的接收，狀態(tài)參數(shù)請(qǐng)求發(fā)布完成之后，對(duì)應(yīng)控制器要準(zhǔn)確及時(shí)的將狀態(tài)參數(shù)的所有信息進(jìn)行封裝，然后發(fā)送給上位機(jī)。

（6）配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的系統(tǒng)軟件

軟件的構(gòu)架。多線程技術(shù)和模塊化架是電力配網(wǎng)優(yōu)化自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分之一，其中上位機(jī)和下位機(jī)同步的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)GPRS通信來(lái)進(jìn)行的，遠(yuǎn)程控制器數(shù)據(jù)包的傳遞要通過(guò)中心模塊的接收，然后使上位機(jī)下達(dá)控制命令給控制器。電容代理器及其他控制代理器作為邏輯周轉(zhuǎn)中心，對(duì)在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。依據(jù)電容代理器和控制代理器之間的信息周轉(zhuǎn)，上位機(jī)決策模塊對(duì)控制指令進(jìn)行下達(dá)，并根據(jù)周轉(zhuǎn)的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的投切，并向上位機(jī)反饋操作狀態(tài)。

結(jié)束語(yǔ)

本為通過(guò)對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)體系的結(jié)構(gòu)研究及功能、配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)體系的運(yùn)用的分析，總結(jié)了配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、用戶的用電管理和配電過(guò)程中的工作管理是電力配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)化方案；配電自動(dòng)化系統(tǒng)的建立是以計(jì)算機(jī)、通訊、網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，進(jìn)行的層次化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)其整體性能的正常發(fā)揮提供了物質(zhì)保障；探討了配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)體系對(duì)補(bǔ)償性電容器投切的控制、配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的切除控制、配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中切投器的具體控制方式、配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中通信協(xié)議規(guī)定、配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的系統(tǒng)軟件等問(wèn)題，提出了供電可靠幽的提高、供電成本的有效降低、更全面的為客戶提供服務(wù)是配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)體系的主要研究方向。