智能化配電自動化系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

摘 要：隨著國家市場經(jīng)濟的飛速發(fā)展，以及人們生活質(zhì)量的逐漸提高，各類用戶對電力的需求越來越多，進一步促進了電力事業(yè)的發(fā)展建設(shè)。本文提出了智能配電自動化系統(tǒng)的設(shè)計方案，具有較強的現(xiàn)實應(yīng)用意義。

關(guān)鍵詞：智能化；配電自動化；一體化設(shè)計

中圖分類號：TM73

隨著國家市場競爭環(huán)境的發(fā)展，工業(yè)化水平逐漸提高，商業(yè)用戶、生產(chǎn)用戶和社會居民對于用電需求越來越大，要求電力供應(yīng)部門能夠提供安全穩(wěn)定的供電服務(wù)。目前，我國智能配電自動化系統(tǒng)服務(wù)水平較低，系統(tǒng)各項功能仍然有待完善，由于系統(tǒng)設(shè)計人員缺乏集成化、綜合化和一體化的設(shè)計思想，導致供電部門必須同時啟動多個系統(tǒng)來確保電網(wǎng)的正常運行，進一步形成了“多島自動化供電”的現(xiàn)象。智能配電自動化系統(tǒng)中主要包括了SCADA調(diào)度自動化系統(tǒng)、GIS圖像顯示系統(tǒng)、遠程抄表系統(tǒng)和電力負荷管理系統(tǒng)等，集成度低、管理分散、單獨維護等問題增加了供電部門的資金成本，而且，由于不同自動化系統(tǒng)全部屬于獨立運行，其共享性、連通性和開放性較弱，難以實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換與共享。

1 智能配電自動化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

本文提出的智能配電自動化系統(tǒng)的設(shè)計方案主要包括三個層次，分別是主站層、通信層和遠動層，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。智能配電自動化系統(tǒng)的主站層由五個部分組成：Web服務(wù)器、SCADA調(diào)度服務(wù)器、前置機、維護站和調(diào)度工作站。其中，SCADA調(diào)度服務(wù)器和前置機采用的都是雙擊冗余備用方式，一旦某臺設(shè)備出現(xiàn)故障，智能配電自動化系統(tǒng)可以直接調(diào)度另外一臺設(shè)備完成數(shù)據(jù)信息的采集、存儲和傳輸；系統(tǒng)通信層由三個部分組成：互聯(lián)網(wǎng)、移動無線網(wǎng)和移動無線基站；系統(tǒng)遠動層由遠程抄表終端、聯(lián)絡(luò)開關(guān)和分段開關(guān)組成。

圖1 智能配電自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2 系統(tǒng)主站層子系統(tǒng)功能設(shè)計

智能配電自動化系統(tǒng)設(shè)計目標是提供一個安全可靠、高效便捷、功能模塊多、開放共享度高的平臺。智能配電自動化系統(tǒng)符合現(xiàn)代社會電力事業(yè)發(fā)展的需求，屬于一體化、綜合化、開放化的綜合信息管理系統(tǒng)。智能配電自動化系統(tǒng)主站部分作為系統(tǒng)核心部分，具有數(shù)據(jù)信息的接收、處理、存儲、傳輸和分析等功能。因此，主站層子系統(tǒng)的設(shè)計與智能配電自動化系統(tǒng)的運行效果密切相關(guān)。

本文按照主站層子系統(tǒng)的功能模塊，將其劃分為四個部分，分別是前置機、主工作站、服務(wù)器和維護工作站：前置機功能模塊負責實現(xiàn)設(shè)置通信參數(shù)、下發(fā)回傳命令、接收上傳數(shù)據(jù)、處理網(wǎng)絡(luò)報文、解析違規(guī)請求、實時傳輸數(shù)據(jù)等功能。

主工作站功能模塊負責實現(xiàn)以下功能：日志記錄、連接數(shù)據(jù)庫、實時顯示設(shè)備狀態(tài)、遠程監(jiān)聽和控制、顯示統(tǒng)計報表、管理遠程抄表、統(tǒng)計設(shè)備運行情況、調(diào)用GIS圖像窗體等。

服務(wù)器模塊包括Web服務(wù)器、SCADA調(diào)度服務(wù)器、設(shè)備維護服務(wù)器、設(shè)備管理服務(wù)器、預付費管理服務(wù)器。

維護工作站具有以下幾種功能：維護用戶權(quán)限、統(tǒng)計設(shè)備狀態(tài)、顯示設(shè)備狀態(tài)、數(shù)據(jù)導入和導出和維護數(shù)據(jù)信息參數(shù)等。

3 系統(tǒng)SCADA調(diào)度子系統(tǒng)功能設(shè)計

3.1 SCADA調(diào)度子系統(tǒng)模型。二十多年以來，SCADA調(diào)度子系統(tǒng)主要經(jīng)歷了三代產(chǎn)品的發(fā)展，第一代為八十年代至九十年代的集中式子系統(tǒng)；第二代為九十年代初期的分布式子系統(tǒng)；目前，第三代綜合采用了C/S架構(gòu)模式和B/S架構(gòu)模式。C/S架構(gòu)模式是現(xiàn)代信息管理系統(tǒng)主要采用的架構(gòu)方案，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于SCADA調(diào)度子系統(tǒng)中。

采用C/S架構(gòu)模式的SCADA調(diào)度子系統(tǒng)從邏輯結(jié)構(gòu)上可以分為兩個組成部分，一是服務(wù)器終端；二是客戶機終端。服務(wù)器終端主要負責處理和維護數(shù)據(jù)信息，同時響應(yīng)客戶機終端提出的請求，并將相關(guān)信息傳輸?shù)娇蛻魴C終端，最后由客戶機終端向用戶提供圖形界面。

采用C/S架構(gòu)模式的SCADA調(diào)度子系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面采用的是非透明分布式系統(tǒng)，主要包括兩種功能含義：一是服務(wù)器終端和客戶機終端在進行數(shù)據(jù)交互之前，需要建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸鏈路；二是客戶機終端只有事先獲得服務(wù)器終端的網(wǎng)絡(luò)地址、服務(wù)器名稱等，才能與其建立數(shù)據(jù)傳輸鏈路，由此保證了數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)陌踩⒎€(wěn)定和高效。

3.2 SCADA調(diào)度子系統(tǒng)軟件模型。根據(jù)智能配電自動化系統(tǒng)中SCADA調(diào)度子系統(tǒng)軟件應(yīng)用的需求，可以將SCADA調(diào)度子系統(tǒng)分為三個部分：一是應(yīng)用軟件部分；二是支撐軟件部分；三是操作系統(tǒng)部分。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的高速發(fā)展，以及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的廣泛普及，為智能配電自動化系統(tǒng)的實施打下了堅實基礎(chǔ)。SCADA調(diào)度子系統(tǒng)的操作平臺經(jīng)歷了DOS操作系統(tǒng)、VMS操作系統(tǒng)和Unix操作系統(tǒng)，目前，以Windows XP操作系統(tǒng)最為普及，Windows XP操作系統(tǒng)操作簡單、方便快捷，支持多種網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議和軟件程序擴展，以確保供電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行。

本文根據(jù)智能配電自動化系統(tǒng)的連通性、開放性和共享性要求，為確保數(shù)據(jù)信息的共享和交換，通過系統(tǒng)二次開發(fā)擴展了新的網(wǎng)絡(luò)功能接口，更新了系統(tǒng)的功能模塊，從根本上提高了智能配電自動化系統(tǒng)的集成度。同時，將關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)引入其中，可以通過標準的SQL Server語言對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)起訪問，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享和交換。因此，本文選擇了SQL Server 2010數(shù)據(jù)庫作為智能配電自動化系統(tǒng)的支撐軟件。

應(yīng)用軟件指的是智能配電自動化系統(tǒng)中實現(xiàn)統(tǒng)計、計算和報警等功能的軟件程序，應(yīng)用軟件是SCADA調(diào)度子系統(tǒng)的基本功能模塊，負責實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息采集處理、分析研究等功能。

3.3 SCADA調(diào)度子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計。為保證智能配電自動化系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息采集處理、存儲分析的安全性和實時性，以及滿足對海量數(shù)據(jù)信息的計算和統(tǒng)計需求，SCADA調(diào)度子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫采用實時型和歷史型分離式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在保證實施存儲數(shù)據(jù)信息的同時，保證歷史數(shù)據(jù)信息的安全可用，使兩種數(shù)據(jù)信息不會交叉混亂，有利于系統(tǒng)管理員對數(shù)據(jù)的管理和維護。

（1）實時型數(shù)據(jù)庫功能：1）實施讀取數(shù)據(jù)信息，并將其存儲于系統(tǒng)內(nèi)存設(shè)備中；2）動態(tài)數(shù)據(jù)信息計算引擎可以對各種數(shù)據(jù)進行實時處理和分析計算，確保數(shù)據(jù)庫擁有靜態(tài)和動態(tài)兩種屬性；3）提供數(shù)據(jù)信息在線保護策略，可以隨時恢復系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息，為檢索和查詢提供服務(wù)。

（2）歷史型數(shù)據(jù)庫功能：歷史型數(shù)據(jù)庫采用的是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，目的是將歷史數(shù)據(jù)信息長期存儲于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，外部授權(quán)用戶可以通過ODBC接口對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息發(fā)起訪問，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與交換的功能。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文分析了目前我國智能配電自動化系統(tǒng)的發(fā)展建設(shè)狀況，針對目前供電部門存在的問題，以實際應(yīng)用為出發(fā)點，提出了智能配電自動化系統(tǒng)的設(shè)計方案，以無線通信網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了智能配電自動化管理平臺，該系統(tǒng)具有安全穩(wěn)定、操作簡單、運行高效等特點。

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作者簡介：王強（1980.11-），男，天津人，工程師，本科，研究方向：配網(wǎng)自動化軟件應(yīng)用。

作者單位：天津市三源電力設(shè)備制造有限公司，天津 300402