試論智能化配電網(wǎng)的規(guī)劃與建設(shè)

白澗

【摘 要】配電自動化的建設(shè)與改造應(yīng)與智能電網(wǎng)的規(guī)劃實施相適應(yīng)。在條件具備時，可選擇主站的智能化應(yīng)用功能和相應(yīng)的配電終端配置方案。尤其應(yīng)注重在自愈控制、分布式電源/儲能裝置/微電網(wǎng)系統(tǒng)的接入、與智能用電系統(tǒng)互動等方面的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】智能化；配電自動化；SCADA；調(diào)控一體化

1.配電自動化系統(tǒng)概述

系統(tǒng)描述：配電自動化系統(tǒng)由主站、終端/子站、通信系統(tǒng)組成；上級調(diào)度自動化系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、故障報修系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)、負(fù)荷管理系統(tǒng)、配變采集與監(jiān)測系統(tǒng)、企業(yè)資源管理系統(tǒng)等為外部系統(tǒng)。配電自動化系統(tǒng)主要實現(xiàn)配電SCADA、饋線自動化（FA）和電網(wǎng)分析應(yīng)用等功能。配電自動化系統(tǒng)借助多種通信手段，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)方控制，通過就地型或集中型饋線自動化，實現(xiàn)故障區(qū)段的快速切除與自動恢復(fù)供電。通過信息交換總線，與外部系統(tǒng)進(jìn)行互連，整合配電信息，外延業(yè)務(wù)流程，建立完整的配網(wǎng)模型，擴(kuò)展和豐富配電自動化系統(tǒng)的應(yīng)用功能，支持配電調(diào)度、生產(chǎn)、運行以及用電營銷等業(yè)務(wù)的閉環(huán)管理。可以擴(kuò)展對于分布式電源/儲能/微電網(wǎng)等接入，通過電網(wǎng)分析應(yīng)用軟件實現(xiàn)配電網(wǎng)的自愈控制和經(jīng)濟(jì)運行分析，實現(xiàn)與上級電網(wǎng)的協(xié)同調(diào)度以及與智能用電系統(tǒng)的互動。

2.配電主站

配電主站必須滿足國家、行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。具備可靠性、可用性、可擴(kuò)展性和安全性，并可根據(jù)各地區(qū)配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、配電自動化應(yīng)用基礎(chǔ)以及供電企業(yè)的實際需求，選擇和配置軟硬件系統(tǒng)。

2.1基本功能

配電主站的基本功能包括配電SCADA和電網(wǎng)分析應(yīng)用，其中配電SCADA為必備功能；電網(wǎng)分析應(yīng)用為選配功能，可根據(jù)數(shù)據(jù)完備情況和實際需求進(jìn)行選配。

配電主站在保證圖形、拓?fù)鋪碓吹奈ㄒ恍缘那疤嵯?，具備下列功能：?shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)視、遠(yuǎn)方控制、交互操作、智能防誤操作、圖形顯示、事件告警、事件順序記錄、事故追憶、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、報表打印和配電通信網(wǎng)絡(luò)工況監(jiān)視等。

電網(wǎng)分析應(yīng)用軟件包括：模型拼接、拓?fù)浞治?、故障判斷及處理、解合環(huán)潮流、負(fù)荷轉(zhuǎn)供、狀態(tài)估計、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、短路電流計算、快速仿真、負(fù)荷預(yù)測、預(yù)警分析、經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運行和可視化調(diào)度操作等。

2.2擴(kuò)展功能

配電主站通過與其它應(yīng)用系統(tǒng)的相關(guān)信息交換和業(yè)務(wù)流程交互而實現(xiàn)的擴(kuò)展功能，包括：模型/圖形信息交互、停電管理、保電管理、雙電源管理、計劃檢修作業(yè)、供電可靠性統(tǒng)計、事故緊急處理和一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測等。

2.3與其它系統(tǒng)的互連

配電主站與其它系統(tǒng)之間的互連，應(yīng)采用基于IEC61968標(biāo)準(zhǔn)的信息交換總線來實現(xiàn)，若有綜合數(shù)據(jù)平臺，可作為基于數(shù)據(jù)庫方式的應(yīng)用系統(tǒng)接入信息交換總線。

數(shù)據(jù)的唯一性要求：配電主站應(yīng)充分利用其它系統(tǒng)中已有的數(shù)據(jù)，通過信息交換總線整合“信息孤島”，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，保證數(shù)據(jù)的唯一性。

數(shù)據(jù)的完備性要求：配電主站根據(jù)應(yīng)用的需要，制定相應(yīng)的規(guī)則和約束，通過信息交換總線對輸入/輸出信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換、映射、校驗、過濾等，保證數(shù)據(jù)的完備性。

接口的單一性要求：配電主站采用單一的接口通過信息交換總線從其它系統(tǒng)獲得相關(guān)服務(wù)或?qū)ζ渌到y(tǒng)提供服務(wù)。

2.4智能化功能

智能化功能包括：分布式電源/儲能裝置/微電網(wǎng)接入和監(jiān)控、配電網(wǎng)自愈控制、輸/配電網(wǎng)的協(xié)同調(diào)度、多能源互補(bǔ)的智能能量管理以及與智能用電系統(tǒng)的互動等。

3.終端/子站

3.1配電終端

配電終端主要指用于開關(guān)站、配電室、環(huán)網(wǎng)柜、箱式變電站、柱上開關(guān)、配電變壓器、線路等配電設(shè)備的監(jiān)測和控制裝置。配電終端應(yīng)采用模塊化設(shè)計，具備較高的穩(wěn)定性、可靠性、可擴(kuò)展性及維護(hù)的方便性。配電終端的配置應(yīng)滿足《城市配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則》的要求，配電終端的功能應(yīng)能適應(yīng)不同可靠性、不同接線方式的一次網(wǎng)架。故障隔離和恢復(fù)供電方案應(yīng)充分考慮不同于一次設(shè)備的特點。

3.2配電子站

配電子站放置在變電站或開關(guān)站中，負(fù)責(zé)該站供電區(qū)域內(nèi)的配電終端的數(shù)據(jù)集中與轉(zhuǎn)發(fā)。按功能需求分為通信匯集型子站和監(jiān)控功能型子站。配電子站功能應(yīng)滿足《配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范》的相關(guān)要求。

3.2.1通信匯集型子站基本功能

⑴終端數(shù)據(jù)的匯集與轉(zhuǎn)發(fā)。

⑵遠(yuǎn)程通信功能。

⑶終端通信故障檢測與上報。

⑷遠(yuǎn)程維護(hù)和自診斷能力。

3.2.2監(jiān)控功能型子站基本功能

⑴應(yīng)具備通信匯集型子站的基本功能。

⑵在所控制的配電線路范圍內(nèi)發(fā)生故障時，子站應(yīng)具備自動故障區(qū)域判斷、隔離及恢復(fù)非故障區(qū)供電的能力，并將處理情況上傳給配電主站。

⑶信息存貯功能。

⑷人機(jī)交互功能。

4.通信系統(tǒng)

配電通信網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)綜合考慮配電自動化、計量、用戶用電信息采集等系統(tǒng)的多種需求，統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計，提高基礎(chǔ)設(shè)施利用率。根據(jù)配電自動化系統(tǒng)的不同實現(xiàn)模式，合理設(shè)計、建設(shè)配電自動化通信網(wǎng)絡(luò)。配電主站與配電子站之間的通信網(wǎng)絡(luò)為骨干層，配電主站、子站至配電終端的通信網(wǎng)絡(luò)為接入層。

配電通信網(wǎng)應(yīng)采用多種通信方式相結(jié)合的原則組建，對于需要實現(xiàn)饋線自動化的區(qū)域宜采用光纖專網(wǎng)通信方式；對于實時性、可靠性要求較高的具備遙控功能的配電終端，優(yōu)先采用專網(wǎng)通信方式，采用公網(wǎng)通信方式時必須符合相關(guān)安全防護(hù)規(guī)定要求。光纖專網(wǎng)通信方式可應(yīng)用到所有類型的配電自動化系統(tǒng)，宜選擇以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)以太網(wǎng)等光纖以太網(wǎng)技術(shù)。配電線載波通信技術(shù)是光纖專網(wǎng)通信方式的補(bǔ)充，配電線載波通信系統(tǒng)使用頻率、發(fā)送功率和組網(wǎng)方式等應(yīng)符合DL/T790相關(guān)規(guī)定。選用適合配電自動化業(yè)務(wù)的無線專網(wǎng)技術(shù)，應(yīng)充分驗證技術(shù)的成熟性、標(biāo)準(zhǔn)性、開放性和安全性。無線公網(wǎng)通信方式以GPRS/CDMA/3G通信方式為主，可用于不需要遙控功能的配電自動化終端通信需求，應(yīng)用時應(yīng)符合電監(jiān)會《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》相關(guān)要求。

5.信息交換總線

5.1總體描述

信息交換總線應(yīng)遵循IEC61968/61970標(biāo)準(zhǔn)，以松耦合方式實現(xiàn)主站和其它系統(tǒng)之間的信息交換。支持標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)電、輸電、配電、用電統(tǒng)一融合的全CIM模型和IEC61968消息交換模型，并可采用適配器將非標(biāo)準(zhǔn)私有協(xié)議轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，實現(xiàn)符合面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的數(shù)據(jù)集成。

5.2功能要求

具備61970模型/61968模型/擴(kuò)展模型的動態(tài)集合管理功能。具備61968消息模型管理功能，包括消息定義、消息規(guī)則定義、消息版本定義等。具備61968適配器接入、適配器管理及監(jiān)視功能等功能。遵循電監(jiān)會二次安全防護(hù)規(guī)定，支持安全Ⅰ/Ⅲ區(qū)的信息交換。支持任務(wù)流程化和業(yè)務(wù)流程化的服務(wù)（數(shù)據(jù)）共享。支持消息的路由、轉(zhuǎn)換、映射、校驗、過濾等功能。實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)和交換總線之間的單一性接口。

6.結(jié)束語

智能化配電網(wǎng)研究適應(yīng)國網(wǎng)公司精益化管理需要，滿足實施配網(wǎng)調(diào)控一體化管理對技術(shù)支持體系的需求。按照“統(tǒng)一平臺、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一開發(fā)”的原則，統(tǒng)一配網(wǎng)調(diào)控一體化技術(shù)支持系統(tǒng)功能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，確保配網(wǎng)生產(chǎn)運行的安全可靠和經(jīng)濟(jì)高效。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王成山，肖朝霞，王守相.微網(wǎng)綜合控制與分析[J].電力系統(tǒng)自動化，2008，（07）.

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