牛保臣 靳 磊 徐 艷

（1.輝縣市電業(yè)局，河南 輝縣 453600；2.河南省輕工業(yè)學校，鄭州 450001）

配電自動化系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)配電網(wǎng)管理的自動化和現(xiàn)代化，通過融合信息技術、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸技術、在線及離線數(shù)據(jù)整合技術等完成了配電網(wǎng)內(nèi)設備狀態(tài)的監(jiān)測、保護及控制[1]。通過構(gòu)建配電自動化系統(tǒng)不但能夠提高配電網(wǎng)供電的可靠性，而且有利于改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量，增強電網(wǎng)的自動化及科技化技術水平。國外發(fā)達國家在 20世紀 60年代末就已經(jīng)開始對配電自動化系統(tǒng)進行廣泛研究并開展了推廣應用工作，而我國直至上世紀末才逐步完成配電自動化的相關規(guī)范和標準的構(gòu)建[2]，隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，用戶對供電可靠性和電能質(zhì)量的要求不斷提高，配電自動化已經(jīng)成為電力系統(tǒng)自動化技術發(fā)展及構(gòu)建智能電網(wǎng)的必然趨勢，本文研究了配電自動化原理，分析了配電自動化的實際構(gòu)建方案。

1 配電自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

通常采用三層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)構(gòu)建配電自動化系統(tǒng)，即將整個配電自動化系統(tǒng)分為主站層、子站層和配電終端層三個子系統(tǒng)[3]，分階段對各個子系統(tǒng)進行建設，如圖1所示。

圖1 配電自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.1 主站層面

主站子系統(tǒng)作為整個配電自動化系統(tǒng)的最高層面，其主要功能是從整體上實現(xiàn)配電網(wǎng)的監(jiān)視和控制，通過分析配電網(wǎng)中各個設備的運行狀態(tài)來協(xié)調(diào)局部子網(wǎng)之間的關系，保證整個配電網(wǎng)都處于最優(yōu)運行狀態(tài)中，對整個配電網(wǎng)實施有效的監(jiān)督和管理，在配電自動化系統(tǒng)的監(jiān)控和管理體系中處于核心地位。

配電自動化主站系統(tǒng)通常采用基于 Windows或者基于Unix的計算機系統(tǒng)作為硬件平臺，同時選取大型的數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)存儲和處理的媒介，采用一體化和開放式的設計思想來構(gòu)建系統(tǒng)的軟件支撐平臺。

1.2 子站層面

配電子站是指配電自動化系統(tǒng)中的中間監(jiān)控點，屬于整個系統(tǒng)的中間過渡層，主要作用是承擔本站饋線上各種終端的通信及其技術管理，采取雙向通信的方式，通過匯集饋線 FTU和變電站 FTU所采集的各種信息上傳來減小各中心監(jiān)控點對于主站的依賴，同時將主站所發(fā)出的參數(shù)和遙控命令送至配電終端的DTU、FTU和TTU中，起著承上啟下的作用。同時配電子站還具有多種智能功能，如對所管轄區(qū)域內(nèi)的故障進行隔離和恢復等。

1.3 終端層面

配電終端是配電自動化系統(tǒng)具體功能的實施層，主要作用是采集并向上傳送相關的數(shù)據(jù)，通過主站的調(diào)度控制來完成開關的操作。

2 配電自動化通信網(wǎng)絡構(gòu)建

由于配電網(wǎng)具有分散的特點，難以采用一種通信方式完成配電自動化系統(tǒng)的通信，因此在實際應用中往往采用接入層結(jié)合骨干網(wǎng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，采取混合的通信方式[4]。骨干通信網(wǎng)絡是指數(shù)據(jù)量較大的核心變電所和配電子站，配電網(wǎng)中的FTU、TTU等智能通信設備通過對它們的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)發(fā)構(gòu)建了配電網(wǎng)中的通信接入層，這種混合通信方式能夠起到優(yōu)化通信通道配置的作用，不但減少了通信設備的投資，而且使系統(tǒng)的層次更加明確，有利于通信通道的建設和維護。

目前配電自動化系統(tǒng)中骨干通信網(wǎng)絡所采用的通信媒介有無限通信，電力載波通信及數(shù)字電臺等多種通信方式，但這些通信方式的通信速度是比較低的，通常在350～8700b/s之間[5]，為了提高通信速度，許多有條件的電力企業(yè)在其所管轄地區(qū)已經(jīng)建成了SDH光纖網(wǎng)絡，其接口已經(jīng)覆蓋到了變電所內(nèi)，通過SDH網(wǎng)絡實現(xiàn)了變電所內(nèi)自動化系統(tǒng)與主站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。

當前變電所內(nèi)設備大多利用 PCM 設備來接入SDH網(wǎng)絡，部分大型的供電企業(yè)也采用了 IP Over SDH的接入方式，后者對 RTU變電所內(nèi)的自動化系統(tǒng)具有特殊的要求[6]，即其必須具備IP網(wǎng)絡接口，這樣才能由網(wǎng)絡接口接入路由器，再通過路由器連接到傳輸網(wǎng)絡的接口，最后接入到SDH網(wǎng)絡，實現(xiàn)了路由器及主站端的點對點的連接和實時監(jiān)控數(shù)據(jù)的傳輸，如圖2所示。

圖2 配電通信系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖

3 某地區(qū)配電自動化建設方案

3.1 主站建設

該地區(qū)所建設的主站系統(tǒng)硬件設備主要包括服務器、工作站、網(wǎng)絡設備和采集設備。網(wǎng)絡部分除了 DMS主局域網(wǎng)外還包括數(shù)據(jù)采集網(wǎng)、GIS網(wǎng)和WEB服務器網(wǎng)等，各局域網(wǎng)之間通過防火墻或物理隔離裝置進行安全隔離。所有設備根據(jù)安全防護要求分布在不同的安全區(qū)中，從硬件結(jié)構(gòu)來看，整個系統(tǒng)分布在兩個安全區(qū)中，分別為安全區(qū) I和安全區(qū) III，主系統(tǒng)位于安全區(qū) I，GIS子系統(tǒng)位于安全區(qū)III，WEB子系統(tǒng)位于安全區(qū) III，安全區(qū)I與安全區(qū)III之間設置正向與反向?qū)Ｓ梦锢砀綦x裝置。

圖3 所構(gòu)建的主站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.2 子站建設

本次配電自動化系統(tǒng)建設中所構(gòu)建的子站選用網(wǎng)絡型的中斷設備，對于局部具備了應用條件的配電室及環(huán)網(wǎng)單元加裝站所終端設備（DTU），累計安裝DTU裝置17套，且每套DTU都具備至少四路遙控輸出的遙控模件，并最終可擴展到八路；交流采樣的遙測模件也是4路的，并可擴展至16路；在遙信模件中至少具備了八路的輸入信號通道，并最終可擴展至32路。對DTU采取落地式的安裝方式，直接將站內(nèi)照明電源作為DTU的電源。

分支開關和調(diào)度開關每臺都加裝1套饋線終端（FTU），該地區(qū)累計安裝了26套FTU，且每個分支開關FTU都應具備二路遙測，每個調(diào)度開關FTU都應具備一路遙控及二路遙測。每臺配電變壓器配備一套配變終端裝置（TTU），該地區(qū)累計安裝14套TTU，每TTU都具備了二路遙測功能。為了采集配電網(wǎng)主干線路的故障信息，每個電纜分支箱都配置一套故障指示儀，該地區(qū)累計安裝40套故障指示儀，該地區(qū)完成配電自動化系統(tǒng)的建設后，環(huán)網(wǎng)單元及出線開關上所安裝的 DTU都實現(xiàn)了“三遙”的功能，配電室出線柜及架空線路上所配置的FTU都實行了“二遙”的功能，電纜線路分支及輻射架空線路分支都實現(xiàn)了“一遙”的功能。

3.3 通信系統(tǒng)建設與改造

在構(gòu)建配電自動化系統(tǒng)的通信系統(tǒng)時采用了EPON技術，該技術包括光線路終端（OLT）、光分配網(wǎng)絡（ODN）及光網(wǎng)絡單元（ONU）組成，實現(xiàn)了一點到多點的雙向光纖接入。其中支路光纜和分光器構(gòu)建了 ODN、多個光分配網(wǎng)絡（ODN）和光線路終端（OLT）共同組成了光纖網(wǎng)絡單元，不但對多個光分配網(wǎng)絡進行了連接，而且提供了數(shù)據(jù)的雙向傳輸通道，EPON在配網(wǎng)通信中的解決方案如圖4所示。

圖4 EPON在配網(wǎng)通信中的解決方案圖

該通信系統(tǒng)不要求分光器的級數(shù)，但要求每個ONU的衰減應在24dB以內(nèi)，若容量不足，則可采取多種芯片的方式進行擴容，同時可以采用無源的分光器來配置OLT或以雙PON保護的方式進行組網(wǎng)，在配電通信終端用ONU接入?yún)R接點，不但完成了主干線路的保護功能，而且也實現(xiàn)了多抗點的失效保護，保障了配電設備的可靠高效運行。

4 結(jié)論

本文以某地區(qū)配電自動化系統(tǒng)建設方案為實例，分析了配電自動化系統(tǒng)的整體架構(gòu)及通信網(wǎng)絡的組網(wǎng)方式。由于配電網(wǎng)是直接面向用戶的，其自動化水平將直接影響用戶供電可靠性和電能質(zhì)量，因此，建設集成化及智能化的配對自動化系統(tǒng)有助于提高整個電網(wǎng)的科技水平，同時也為智能電網(wǎng)的建設奠定了基礎。

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