配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用和改造難點(diǎn)問題的探討

劉立英 蔡超 王瑋

【摘要】本文主要闡述了配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀和作用，重點(diǎn)分析了配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主站應(yīng)用和站端自動(dòng)化設(shè)備建設(shè)難點(diǎn)問題，提出了系統(tǒng)擴(kuò)展方案通過擴(kuò)展部分高級(jí)應(yīng)用功能，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)分析和優(yōu)化運(yùn)行，提升配網(wǎng)運(yùn)行的智能化化水平。

【關(guān)鍵詞】配網(wǎng)自動(dòng)化;系統(tǒng)應(yīng)用;解決方案

配電自動(dòng)化系統(tǒng)，亦稱配電管理系統(tǒng)（DMS）或配電自動(dòng)化/需求方管理系統(tǒng)（DA/DSM），是包括110/10kV變電所的10kV饋線，開閉所、二次 配電站和用戶在內(nèi)的配電系統(tǒng)的整體數(shù)字自動(dòng)化與能源管理系統(tǒng)，通過這一系統(tǒng)來完成對配電同一用戶（尤其是城市電網(wǎng)—用戶）的集中監(jiān)視、優(yōu)化運(yùn)行控制與管 理，達(dá)到高可靠性、高質(zhì)量的供電，降低供電成本和為廣大用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的目的。廊坊供電公司配電自動(dòng)化系統(tǒng)主站硬件為IBM P550服務(wù)器+磁盤陣列，UNIX操作系統(tǒng)，工作站采用unix、windows、Linux系統(tǒng)，采用Oracle數(shù)據(jù)庫軟件，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)SCADA功能、饋線自動(dòng)化功能、智能操作票功能、調(diào)度日志功能、GIS和配電工作管理功能。

1.配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)作用

1.1 配網(wǎng)SCADA功能

配網(wǎng)SCADA功能是對市、區(qū)內(nèi)10kV饋線上各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)（如分段開關(guān)、電容器開關(guān)、手拉手開關(guān)等）線路上運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行 遙測，對開關(guān)進(jìn)行遙控，以便實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控和實(shí)施配網(wǎng)自動(dòng)化功能（DMS），配網(wǎng)SCADA是配網(wǎng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)DMS的先決條件，它與地區(qū)調(diào)度系統(tǒng) 的主要區(qū)別在于采用大量智能儀器分散放置在室外10kV線路的桿上，通過高可靠有效的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備將它們同主站連在一起，再通過運(yùn)行一整套DMS軟件來實(shí) 現(xiàn)所要達(dá)到的目標(biāo)，因而總體來說配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)較電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)更為復(fù)雜。

1.2 對10kV饋線的快速故障診斷、隔離和自動(dòng)恢復(fù)供電功能

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)是一套對10kV饋線故障區(qū)段進(jìn)行自動(dòng)判別、隔離自動(dòng)恢復(fù)供電的程序，分由變電所監(jiān)控機(jī)來實(shí)現(xiàn)和由控制中心主控計(jì)算機(jī)來完成兩種方案，所要達(dá)到的目標(biāo) 是在饋線發(fā)生故障后的數(shù)十秒鐘內(nèi)完成對故障線路區(qū)段的分離和完成部分的恢復(fù)供電，程序還應(yīng)完成最佳供電路徑的選擇，以保證恢復(fù)供電后的電壓水平和運(yùn)行安全 性。根據(jù)需要，可以開發(fā)故障點(diǎn)定位算法，以便快速確定故障點(diǎn)的具體位置。

1.3 無功/電壓控制，配網(wǎng)潮流分析計(jì)算

開發(fā)適用于配電網(wǎng)的潮流計(jì)算方法，結(jié)合10kV饋線配置的電容器組實(shí)現(xiàn)電壓/無功自動(dòng)控制，以便提高電壓合格率和降低配網(wǎng)網(wǎng)損。

1.4 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治黾白顑?yōu)開關(guān)程序，在滿足安全性的前提下，通過配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)潮流分析，確定出在各種條件下對應(yīng)的最佳運(yùn)行方式。

1.5 GIS/AM/FM的聯(lián)網(wǎng)、應(yīng)用與開發(fā)

GIS是基于地理坐標(biāo)的信息系統(tǒng)，在配網(wǎng)自動(dòng)化中占有重要地位，GIS技術(shù)的開發(fā)目標(biāo)主要是以地理圖為背景的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，這為配網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理提供了極大的方便。

2.配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的難點(diǎn)

近幾年來，我國輸電網(wǎng)的自動(dòng)化程度已有很大的提高，地調(diào)系統(tǒng)已基本普及，縣調(diào)系統(tǒng)、無人值守變電所和變電所綜合自動(dòng)化的建設(shè)也發(fā)展很快，但是，配電網(wǎng)的自動(dòng)化程度和水平仍然很低。

2.1 配電網(wǎng)仍然得不到足夠的重視，管理水平低，投入少

在我國，人們往往形成一種錯(cuò)覺，覺得配電自動(dòng)化系統(tǒng)比輸電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)簡單，重要程度低，所以投資少。而實(shí)際上恰恰相反，配電自動(dòng)化系統(tǒng)不但比輸電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)對于設(shè)備的要求高，而且規(guī)模也要大得多，因此建設(shè)費(fèi)用也要高得多。在發(fā)達(dá)國家，發(fā)電配電的投資比例是1：0.7，而我國只有1：0.12，因此，觀念上的滯后是制約配電自動(dòng)化發(fā)展的主要因素。

2.2 現(xiàn)場情況復(fù)雜，測控點(diǎn)多

輸電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的測控對象一般都是較大型的110kV以上變電所以及少數(shù)35kV和10kV變電所，因此站點(diǎn)少，而配電 自動(dòng)化系統(tǒng)的測控對象為進(jìn)線變電所、10kV開閉所、小區(qū)變電所、配電變電所、分段開關(guān)、并聯(lián)電容器、用戶電能表和重要負(fù)荷等，因此站點(diǎn)非常多，這不僅會(huì) 給系統(tǒng)的組織帶來較大困難，而且在控制中心的網(wǎng)絡(luò)上，要處理這么大量的信息，特別是在圖形工作站上，要清晰地展現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行方式，困難將非常大;另外如此眾多的終端設(shè)備，一但可靠性不夠高、或不方便維護(hù)，則將會(huì)使電力局陷入大量煩瑣的維護(hù)工作中;此外點(diǎn)多量大，系統(tǒng)造價(jià)也將是一個(gè)很大的問題。

2.3 工作環(huán)境惡劣

和輸電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)不同的是，配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)絕大部分設(shè)備均需在戶外運(yùn)行，工作環(huán)境惡劣，溫度要求通常在-25～75℃，耐濕度要求高達(dá)95%，另外還要考慮防雨、防曬、防雷、防風(fēng)沙等因素，掛在現(xiàn)場的二次設(shè)備還要考慮振動(dòng)、干擾等影響，另外，在配電系統(tǒng)中設(shè)備的投切也比輸電網(wǎng)系統(tǒng)頻繁得多，因 此，設(shè)備的可靠性、壽命、質(zhì)量等要求都較戶內(nèi)的高，造價(jià)也增大。

3.系統(tǒng)存在的主要問題

3.1 系統(tǒng)不滿足配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的需要

廊坊地區(qū)現(xiàn)有系統(tǒng)具備配電自動(dòng)化系統(tǒng)基本功能，主要為SCADA和饋線自動(dòng)化功能，實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障處理，但無法對配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行，需要擴(kuò)展配電網(wǎng)高級(jí)應(yīng)用功能。

3.2 系統(tǒng)不滿足《配電網(wǎng)二次系統(tǒng)安全防護(hù)方案》

現(xiàn)有系統(tǒng)通過有線和無線方式與配電自動(dòng)化終端通訊，目前無線通訊位于安全I(xiàn)區(qū)，不符合《配電網(wǎng)二次系統(tǒng)安全防護(hù)方案》要求，應(yīng)在安全I(xiàn)II區(qū)擴(kuò)展公網(wǎng)采集子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)安全I(xiàn)、III區(qū)控制的安全加密。

3.3 系統(tǒng)不滿足地縣一體化建設(shè)要求

目前，現(xiàn)有系統(tǒng)主要提供廊坊地區(qū)配電自動(dòng)化系統(tǒng)主站功能，未考慮地縣一體化支撐，需要通過系統(tǒng)升級(jí)，滿足涵蓋廊坊1地8縣的地縣一體化配電自動(dòng)化系統(tǒng)主站功能。

4.系統(tǒng)擴(kuò)展方案

4.1 硬件架構(gòu)

4.1.1 公網(wǎng)數(shù)據(jù)采集子網(wǎng)功能擴(kuò)展

現(xiàn)有系統(tǒng)公網(wǎng)數(shù)據(jù)采集位于安全I(xiàn)區(qū)，采用終端服務(wù)器背靠背通訊實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)隔離。根據(jù)配電自動(dòng)化系統(tǒng)安全防護(hù)要求，需對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行公網(wǎng)數(shù)據(jù)采集子網(wǎng)的構(gòu)建，使之運(yùn)行于安全I(xiàn)II區(qū)，實(shí)現(xiàn)控制命令的加密認(rèn)證。公網(wǎng)數(shù)據(jù)采集子網(wǎng)功能擴(kuò)展如圖4.1所示。

圖4.1 公網(wǎng)數(shù)據(jù)采集子網(wǎng)功能擴(kuò)展示意圖

4.1.2 地縣一體化功能擴(kuò)展

目前，現(xiàn)有系統(tǒng)只具備廊坊城區(qū)配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)地縣一體化功能的總體思路是：采用集中式建設(shè)模式，即統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，集中地應(yīng)用部署，實(shí)現(xiàn)基于地區(qū)、縣域的責(zé)任區(qū)管理與調(diào)控功能。

地縣一體化功能擴(kuò)展如圖4.2所示。

圖4.2 地縣一體化架構(gòu)示意圖

4.1.3 高級(jí)應(yīng)用功能擴(kuò)展

目前，現(xiàn)有系統(tǒng)具備了基礎(chǔ)平臺(tái)功能和實(shí)時(shí)監(jiān)控與饋線自動(dòng)化功能，本方案通過擴(kuò)展部分高級(jí)應(yīng)用功能，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)分析和優(yōu)化運(yùn)行，提升配網(wǎng)運(yùn)行的智能化化水平。

高級(jí)應(yīng)用功能擴(kuò)展如圖4.3所示。

圖4.3 高級(jí)應(yīng)用功能擴(kuò)展架構(gòu)示意圖

4.2 軟件功能

4.2.1 責(zé)任區(qū)管理與信息分流

4.2.1.1 責(zé)任區(qū)管理

在縣域分公司分別設(shè)立不同權(quán)限的工作站，各縣域分公司可操作對象相互獨(dú)立，互不干涉，實(shí)現(xiàn)信息分流、報(bào)警分流、權(quán)限分流等。各縣域分公司在使用上必須是嚴(yán)格的相互獨(dú)立、互不干擾，如報(bào)警窗只顯示各配電工區(qū)相應(yīng)信息，不致混淆，以實(shí)現(xiàn)區(qū)域化監(jiān)控和管理。

4.2.1.2 信息分區(qū)分流

應(yīng)用信息的分流技術(shù)對所有的實(shí)時(shí)信息（全遙信、遙信變位、全遙測、變化遙測、廠站工況、越限信息以及各種告警信息）能夠按照責(zé)任區(qū)管理進(jìn)行有效的分流和分層處理，減輕網(wǎng)上的報(bào)文流量，提高響應(yīng)速度，提高整個(gè)系統(tǒng)的性能和信息吞吐量。