摘 要：電力技術(shù)的發(fā)展與市場(chǎng)化，對(duì)電力供應(yīng)的安全、可靠、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)等要求也隨之提高，因此在配電線路中應(yīng)用自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)成為共識(shí)，文章從配電線路自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)入手，并對(duì)系統(tǒng)配置和構(gòu)建、系統(tǒng)運(yùn)行和系統(tǒng)強(qiáng)化等進(jìn)行了分析，說明自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用有助于配電線路提高管理靈活性和效率。

關(guān)鍵詞：配電路線；自動(dòng)化系統(tǒng)；系統(tǒng)構(gòu)成；運(yùn)行方式

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）33-0089-02

配電線路的自動(dòng)化應(yīng)用是近幾年在配線網(wǎng)絡(luò)智能化的推動(dòng)下逐步應(yīng)用到配電網(wǎng)絡(luò)中的，是集計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信、控制技術(shù)、智能化設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等于一身的綜合性技術(shù)措施，可以將其看做是一淘網(wǎng)按照的控制和管理體系。其應(yīng)用的目標(biāo)就是減少人為管理與控制對(duì)配線線路運(yùn)行的影響，減輕工作人員的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，提高用電可靠性以及供電質(zhì)量等。我國(guó)的配線線路自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)初見成效。

1 配線自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)系統(tǒng)

1.1 配線網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化主站系統(tǒng)

配線網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化必須建立在主站系統(tǒng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，其包括主站系統(tǒng)、故障處理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)等。主站的自控系統(tǒng)包括多個(gè)服務(wù)器。這些服務(wù)器所提供的功能也不盡相同，如前置服務(wù)器，作為備用的系統(tǒng)服務(wù)器，故障時(shí)替代主要服務(wù)器進(jìn)行工作。主前置服務(wù)器可以通過交換機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，向其他服務(wù)器發(fā)出指令，進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。主站系統(tǒng)中如服務(wù)器故障為了保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行則將數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)寫入其他數(shù)據(jù)庫(kù)中保證安全。同時(shí)主站系統(tǒng)可以利用自控程序?qū)W(wǎng)絡(luò)中的元件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，以此實(shí)現(xiàn)配電線路的自動(dòng)化控制。

1.2 配線子系統(tǒng)

配線網(wǎng)絡(luò)中需要控制的設(shè)備眾多，所涵蓋的設(shè)備點(diǎn)較為廣泛，包括整個(gè)配電線路中的控制對(duì)象，如開閉所、環(huán)網(wǎng)柜、還有柱上開關(guān)等等，因此不能將所有的設(shè)備都直接與配線主控制系統(tǒng)連接，所以一些網(wǎng)絡(luò)增加了子控制系統(tǒng)，即對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分區(qū)，并子系統(tǒng)的孔功志功能細(xì)化，管理轄區(qū)內(nèi)的柱上開關(guān)、開閉所、配電站終端等，完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集、饋線控制、饋線重合閘等等，并將數(shù)據(jù)匯總與主站完成通信，以此形成一個(gè)分區(qū)管理到集中調(diào)控的自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)框架。

1.3 配電線路的控制終端

配電線路中實(shí)現(xiàn)終端自動(dòng)化控制是具備實(shí)際功能的自動(dòng)化設(shè)備，如柱上開關(guān)、開閉所、配電變壓器等，這些設(shè)備的自動(dòng)化可以實(shí)現(xiàn)三遙功能也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的自動(dòng)識(shí)別和控制等，從而與子控制系統(tǒng)和主控制系統(tǒng)形成一個(gè)全面覆蓋配電線路的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用。

2 配電線路自動(dòng)化系統(tǒng)的配置

2.1 數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)

對(duì)電力數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控系統(tǒng)最初應(yīng)用在輸電系統(tǒng)中，隨著配電線路的自動(dòng)化其被應(yīng)用的配電線路的監(jiān)控中。雖然該系統(tǒng)應(yīng)用較晚，但是其功能和較比輸電系統(tǒng)更加復(fù)雜，且具有獨(dú)特性。配線系統(tǒng)中的SCADA可以采集終端元件形成的實(shí)時(shí)化數(shù)據(jù)，并利用通訊系統(tǒng)完成上傳，并可以執(zhí)行遙控指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

2.2 GIS系統(tǒng)

GIS系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，其幫助系統(tǒng)定位空間數(shù)據(jù)，將地理空間和配電線路的地理數(shù)據(jù)進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將其轉(zhuǎn)化為自控系統(tǒng)的一部分。GIS的應(yīng)用可以通過系統(tǒng)建立、操作和模型分析等，產(chǎn)生配電線路的運(yùn)行信息，被智能化系統(tǒng)所有應(yīng)用。配電線路的地理信息系統(tǒng)可以幫助站內(nèi)自動(dòng)化、饋線自動(dòng)化、負(fù)荷管理控制、用戶自動(dòng)抄表計(jì)費(fèi)等進(jìn)行準(zhǔn)確工作，并與相關(guān)管理信息系統(tǒng)結(jié)合形成一個(gè)完整的實(shí)時(shí)化、圖形化的自動(dòng)化管理系統(tǒng)。

2.3 客戶端管理系統(tǒng)

客戶端管理是為了提高供電的可靠性以并控制能源虛耗，節(jié)約供需雙方的成本支出。其通過對(duì)電力供需雙方的市場(chǎng)化管理與協(xié)調(diào)，形成一個(gè)完整的管理流程。其負(fù)責(zé)的就是對(duì)負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)控并進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表和計(jì)費(fèi)。負(fù)荷監(jiān)控就是針對(duì)用電客戶進(jìn)行監(jiān)督與控制，監(jiān)測(cè)客戶用電負(fù)荷的改變，這樣就可形成一個(gè)負(fù)荷變化的數(shù)據(jù)庫(kù)，以此確定最優(yōu)的運(yùn)行和負(fù)荷控制計(jì)劃，集中對(duì)負(fù)荷和部分客戶的用電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)化的監(jiān)控，并進(jìn)行管理，通過數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)計(jì)算最優(yōu)化的電價(jià)結(jié)構(gòu)或者控制策略等?？梢詭椭刂葡到y(tǒng)保持負(fù)荷曲線相對(duì)平坦降低運(yùn)營(yíng)的成本，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷平衡。遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表和計(jì)費(fèi)功能可以節(jié)約時(shí)間和成本，改變?nèi)斯こ淼牡托?。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電表數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集與計(jì)算，進(jìn)行遠(yuǎn)程配電線路的數(shù)據(jù)分析和處理。形成一個(gè)以自動(dòng)化系統(tǒng)為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)化負(fù)荷和計(jì)費(fèi)管理系統(tǒng)，其主要構(gòu)成為電能表、采集模塊、集中抄表裝置、信息通道、主控站等。

3 配電線路自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)建與運(yùn)行方式

3.1 自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)建

3.1.1 監(jiān)控主站系統(tǒng)

主站是自動(dòng)化系統(tǒng)的核心，其完成的功能是通過人交互完成對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的控制，可以采用Windows系統(tǒng)，分布式全圖形的人機(jī)交互界面，針對(duì)配電線路進(jìn)行實(shí)時(shí)化的監(jiān)控。系統(tǒng)可以利用通訊協(xié)議、圖形組態(tài)、報(bào)表查閱、系統(tǒng)管理、配置調(diào)整等功能實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化控制，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、實(shí)時(shí)監(jiān)視、調(diào)度操作、數(shù)據(jù)分析、故障報(bào)警、報(bào)表輸出等功能，這個(gè)系統(tǒng)是自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)。

3.1.2 通訊系統(tǒng)

通訊系統(tǒng)是保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾A(chǔ)性系統(tǒng)，其包括網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和數(shù)據(jù)傳輸終端構(gòu)成。其中網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈路的建立和數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)。而數(shù)據(jù)傳輸終端可以采用GPRS模塊完成網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的各種通訊數(shù)據(jù)的傳遞。利用GPRS通訊模塊可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連，支持多種通信手段和協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳遞的靈活性和可靠性。

3.1.3 控制終端

控制終端主要是完成各種數(shù)據(jù)的采集與執(zhí)行指令功能，主要完成開關(guān)數(shù)量也模擬量等參數(shù)的采集，如智能監(jiān)控器。其采用高精度的采樣處理技術(shù)，通過軟件將數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存和傳遞，以此方便數(shù)據(jù)分析。

3.2 各系統(tǒng)運(yùn)行方式分析

3.2.1 主站運(yùn)行方式

在實(shí)際應(yīng)用中，主站在網(wǎng)絡(luò)上獲得端口信息，將某個(gè)端口映射到主站服務(wù)器上，通過網(wǎng)絡(luò)完成與終端設(shè)備的互聯(lián)。有配網(wǎng)監(jiān)控主站在網(wǎng)絡(luò)端口上對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)聽。如果收到帶有指定報(bào)文的數(shù)據(jù)時(shí)即進(jìn)行連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，這樣便可實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備的遙測(cè)、遙調(diào)、遙控功能。

3.2.2 設(shè)備端運(yùn)行方式

設(shè)備投入工作后，其GPRS通信模塊將啟動(dòng)，利用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與主網(wǎng)的互聯(lián)，向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器發(fā)出制定的報(bào)文以此幫助主站識(shí)別該設(shè)備。主站識(shí)別該設(shè)備后即通過網(wǎng)絡(luò)通道建立互聯(lián)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)終端設(shè)備監(jiān)控。完成通道建立后，終端設(shè)備即等待主控站的指令，即遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)命令包。經(jīng)由GPRS通訊模塊進(jìn)行校驗(yàn)后，通過COM端口傳遞給設(shè)備控制器，有控制器響應(yīng)指令，并將結(jié)果通過COM反饋給GPRS通訊模塊，再經(jīng)建立的TCP/IP反饋給配電線路的中心站。這樣的數(shù)據(jù)交互即實(shí)現(xiàn)了設(shè)備端的控制功能。

4 配電線路自動(dòng)化系統(tǒng)功能以及系統(tǒng)的完善

4.1 自動(dòng)化系統(tǒng)功能

監(jiān)控遠(yuǎn)程開關(guān)的運(yùn)行情況，即對(duì)電流、電壓、位置等進(jìn)行監(jiān)控，完成對(duì)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存。信息將在主站終端形成畫面反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接線方式、運(yùn)行狀態(tài)等，也可直接查看各個(gè)線路上開關(guān)點(diǎn)的電壓和電流、機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能等情況。通過智能控制器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的過流保護(hù)、速斷保護(hù)、跳閘以及自動(dòng)重合等功能。通過監(jiān)控主站系統(tǒng)可以對(duì)線路中的各個(gè)設(shè)備點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控和控制，尤其是故障線出現(xiàn)的時(shí)候，可以遠(yuǎn)程遙控開關(guān)對(duì)線路進(jìn)行隔離，自動(dòng)對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行控制，并在故障排除后對(duì)線路進(jìn)行恢復(fù)，這樣可節(jié)約人力以及資源投入，實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化控制。同時(shí)系統(tǒng)還可以自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，調(diào)度人員進(jìn)行遙控操作或者運(yùn)行中出現(xiàn)異常，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的彈出報(bào)警信息，將相關(guān)的信息提示給管理人員。統(tǒng)計(jì)和分析，數(shù)據(jù)經(jīng)過系統(tǒng)的匯總，并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理可以形成實(shí)時(shí)化的報(bào)表，方便管理人員進(jìn)行查詢，也可對(duì)各種故障和系統(tǒng)事件進(jìn)行記錄，匯總操作事件方便查詢和調(diào)閱。

4.2 系統(tǒng)應(yīng)用的完善

系統(tǒng)應(yīng)用中應(yīng)注意以下幾個(gè)要點(diǎn)：

①針對(duì)通訊模塊的保護(hù)，應(yīng)選擇性能較穩(wěn)定的通訊模塊保證系統(tǒng)通訊的安全，同時(shí)對(duì)通信模塊和控制器進(jìn)行保護(hù)，加裝防雷裝置或者進(jìn)行可靠接地。

②智能控制在應(yīng)用中應(yīng)保證電源的可靠性，除了利用PT電源，還應(yīng)增加備用電源裝置，以此滿足系統(tǒng)故障時(shí)正常工作的需求。

③改善網(wǎng)絡(luò)安全性漏洞。利用新型的VPN技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全性的提高。如將網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過通訊專線進(jìn)行連接，然后在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上設(shè)置一個(gè)專用的系統(tǒng)接口，即APN接入點(diǎn)，從而使得管理系統(tǒng)的移動(dòng)設(shè)備和公司內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)之間形成一個(gè)專用的虛擬通道。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的專線傳遞，解決了內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)安全性和數(shù)據(jù)保密性的要求。移動(dòng)終在完成GPRS連接的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)向移動(dòng)終端發(fā)出一個(gè)查詢指令，對(duì)移動(dòng)終端的APN查詢，然通過DNS解析APN獲得相對(duì)應(yīng)的IP地質(zhì)。專用的APN在系統(tǒng)中體現(xiàn)的是專用的一個(gè)網(wǎng)址段。因?yàn)橄到y(tǒng)的專用通道與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)連接，此時(shí)移動(dòng)終端就可通過此類方式連接到系統(tǒng)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。配電線路上的自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控主站可以與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器直接相連，通過上述方式接入GPRS移動(dòng)基站，并獲得一個(gè)固定的IP地址，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)通信模塊也采用固定IP地址的SIM卡，所以監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)無(wú)需路由到公用網(wǎng)絡(luò)，非電力用戶無(wú)法進(jìn)入，排除了黑客通過公網(wǎng)入侵的可能。最后，將目前配電線路自動(dòng)化系統(tǒng)與調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)進(jìn)行整合，解決監(jiān)控主站問題。經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳的數(shù)據(jù)集中處理后可以通過網(wǎng)線或串口直接接入到調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)。

5 結(jié) 語(yǔ)

綜合上述分析，可以看到配電線路的自動(dòng)化系統(tǒng)可以應(yīng)用到多種配電線路中，自動(dòng)化系統(tǒng)可以靈活組合，主站系統(tǒng)、子系統(tǒng)、設(shè)備端可以進(jìn)行數(shù)量和層數(shù)的增加和減少，以此構(gòu)成一個(gè)靈活的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)可以對(duì)配電線路中的設(shè)備狀況、電費(fèi)計(jì)量等進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控。引入自動(dòng)化系統(tǒng)的配電線路提高了系統(tǒng)控制的自動(dòng)化程度以及可靠性，功能豐富且實(shí)時(shí)性突出。同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)用改善了電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)的性能，提高電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性，降低了維護(hù)和運(yùn)行的成本。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王洪才.配電線路自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用[J].云南電力技術(shù)，2011（5）：88-90.

[2] 馬永崗，靳秀春.全自動(dòng)化改造配電線路效益分析[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2010（33）：202-204.

[3] 劉琨，董新洲，施慎行.對(duì)稱故障下基于無(wú)通道保護(hù)的配電線路自動(dòng)化[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011（11）：1562-1567.

[4] 梁錦維.10 kV配電線路自動(dòng)化的技術(shù)分析[J].今日科苑，2009（17）：121-122.

[5] 李強(qiáng)有.配電線路自動(dòng)化系統(tǒng)配置及其運(yùn)行方式分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（13）：133.

[6] 郝曉東，張干珍.農(nóng)村配電線路自動(dòng)化改造[J].農(nóng)村電氣化，2011（1）：18-19.