張秀琳

國家電網(wǎng)新疆電力公司 博爾塔拉供電公司　新疆博樂　833400

地區(qū)配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設研究

張秀琳

國家電網(wǎng)新疆電力公司 博爾塔拉供電公司新疆博樂833400

經(jīng)濟社會的快速發(fā)展對城市配電網(wǎng)的供電可靠性提出了越來越高的要求，在這一背景下，論述了地區(qū)配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設的意義，分析了地區(qū)配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的建設目標與方案。

輸配電；自動化；建設

1　配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設意義

配電網(wǎng)是電網(wǎng)的重要組成部分，呈現(xiàn)設備數(shù)量多、網(wǎng)絡規(guī)模大、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)復雜、通信基礎薄弱等特點。作為電網(wǎng)的末端，配電網(wǎng)不僅直接面對用戶，而且直接影響電網(wǎng)整體的供電可靠性和投資經(jīng)濟性，是保證輸電網(wǎng)供電能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。配電自動化的實施是提高供電可靠性的必然需要，是現(xiàn)代化電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢，同時也是能源變革和第三次工業(yè)革命的必由之路。

為積極踐行國家電網(wǎng)方略，按照新疆配電網(wǎng)自動化規(guī)劃工作的實際需求，保證地區(qū)配電網(wǎng)自動化建設的合理性、科學性和實用性，對地區(qū)供電區(qū)域進行配電網(wǎng)自動化總體規(guī)劃，旨在切實有效提升地區(qū)電網(wǎng)運行管理水平，為經(jīng)濟發(fā)展提供有力保障。

配電網(wǎng)規(guī)模迅速擴大，對經(jīng)濟社會發(fā)展的影響不斷增強，與此同時，人們對配電網(wǎng)的安全可靠性提出了更高的要求。當前，城市配電網(wǎng)快速發(fā)展，需要及時研判配電網(wǎng)故障，快速恢復正常供電，而配電網(wǎng)的盲調(diào)將給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來一定隱患[1]。

2　配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設目標

按照總體規(guī)模要求建設配電主站系統(tǒng)，實現(xiàn)配電監(jiān)測、饋線自動化、潮流計算、合解環(huán)分析等高級應用功能，解決地區(qū)配電網(wǎng)盲調(diào)問題。建設信息交互總線，實現(xiàn)與主網(wǎng)能量管理系統(tǒng)(EMS)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)(PMS)、配電地理信息系統(tǒng)(GIS)、營銷管理信息系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)、95598客戶服務平臺等相關(guān)應用系統(tǒng)的信息交互[2]。具體而言，建設配電自動化主站系統(tǒng)，實現(xiàn)配電監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(SCADA)、配電網(wǎng)調(diào)度管理和饋線自動化、潮流計算、合解環(huán)分析、調(diào)控一體化管理等功能，達到配電調(diào)控一體化的應用要求。建設配電信息交互總線，實現(xiàn)GIS、EMS和PMS等相關(guān)系統(tǒng)的信息集成，支持配電調(diào)度、生產(chǎn)和運行的閉環(huán)管理，滿足配電調(diào)控一體化需求，為數(shù)據(jù)交互與共享、業(yè)務集成整合與互動化應用提供基本技術(shù)支撐。

配電自動化主站系統(tǒng)的建設應遵循IEC 61968和IEC 61970標準，根據(jù)地區(qū)電網(wǎng)的具體情況對配電自動化系統(tǒng)的構(gòu)架作出明確定義。主站應采用公共信息模型(CIM)，依據(jù)源端數(shù)據(jù)唯一、全局信息共享原則，實現(xiàn)配電自動化系統(tǒng)和其它應用系統(tǒng)的互聯(lián)。通過多系統(tǒng)之間的信息共享和功能整合，可以實現(xiàn)停電管理、用戶互動、分布電源接入與控制等功能。信息交互方式要重點設計和解決好配電自動化系統(tǒng)和GIS之間的關(guān)聯(lián)，尤其是在數(shù)據(jù)模型、拓撲關(guān)系和圖形處理上要考慮周密，解決好實時應用和管理應用的關(guān)系，形成有效互補。同時，強調(diào)對配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的監(jiān)測，加強配電網(wǎng)調(diào)度的工作管理功能，充分考慮系統(tǒng)應用的擴展性和延伸性，實現(xiàn)對整個配電網(wǎng)全部配電設備的科學管理。軟硬件安全防護配置要符合《電力二次系統(tǒng)安全防護總體方案》、《配電二次安全防護方案》及國家電網(wǎng)公司發(fā)布的《關(guān)于加強配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)安全防護工作的通知》等要求。對系統(tǒng)的控制指令使用基于非對稱密鑰的單向認證加密技術(shù)進行安全防護。

配電自動化主站系統(tǒng)在功能上劃分為以下幾個部分： 配電自動化數(shù)據(jù)采集、SCADA、配電網(wǎng)饋線自動化、配電網(wǎng)應用、配電網(wǎng)高級應用分析、配電網(wǎng)調(diào)度作業(yè)管理、安全網(wǎng)絡數(shù)據(jù)發(fā)布。其中，SCADA、配電自動化數(shù)據(jù)采集和配電網(wǎng)高級應用分析采用Unix結(jié)構(gòu)，配電網(wǎng)調(diào)度作業(yè)管理和配電網(wǎng)應用采用Unix和Windows混合結(jié)構(gòu)，配電網(wǎng)數(shù)據(jù)交互總線采用Windows結(jié)構(gòu)。以上各部分共享統(tǒng)一的模型、圖形和數(shù)據(jù)庫，且配電網(wǎng)應用功能與SCADA功能一體化設計，安全網(wǎng)絡數(shù)據(jù)發(fā)布通過網(wǎng)關(guān)服務器和物理隔離裝置單向與網(wǎng)絡服務器同步數(shù)據(jù)，并通過防火墻向管理信息系統(tǒng)網(wǎng)發(fā)布數(shù)據(jù)[3-5]。

3　配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設方案

3.1　總體架構(gòu)

根據(jù)地區(qū)城市配電網(wǎng)規(guī)劃，至2018年某地區(qū)配電網(wǎng)有7000個配電終端。配電主站系統(tǒng)具備60萬個實時配電信息量的接入能力，采用兩層架構(gòu)模式完全能夠滿足地區(qū)配電自動化系統(tǒng)配電終端的接入。地區(qū)配電自動化系統(tǒng)采用系統(tǒng)主站加配電自動化終端的兩層構(gòu)架，同時通過信息交互總線與其它相關(guān)系統(tǒng)互連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和應用集成。

配電主站負責配電一次設備運行信息的實時采集、監(jiān)視與控制，為配電網(wǎng)調(diào)度管理提供技術(shù)支撐。配電終端主要負責對環(huán)網(wǎng)柜、柱上開關(guān)、線路監(jiān)測點等一次設備的數(shù)據(jù)進行采集和控制。 配電信息交互總線主要負責與地區(qū)調(diào)度EMS、PMS、國家電網(wǎng)GIS、用電信息采集系統(tǒng)等的互聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和應用集成。配電自動化系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。

主站系統(tǒng)硬件采用雙機雙網(wǎng)的分布式配置方式，主站設備主要包括服務器、工作站、交換機、二次安全防護設備、同步時鐘裝置及相關(guān)外設等。

根據(jù)地區(qū)遠景規(guī)劃，配電網(wǎng)主站系統(tǒng)應按8～10年電網(wǎng)發(fā)展規(guī)模配置軟件和數(shù)據(jù)庫，保證系統(tǒng)功能的先進性。采用麒麟操作系統(tǒng)、達夢數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡發(fā)布服務，應用軟件功能包括SCADA、饋線自動化、模型管理、配電網(wǎng)高級應用、配電網(wǎng)智能操作票管理等。

采用三部分構(gòu)成配電自動化應用的支撐平臺。

(1) 分布式系統(tǒng)和運行中間件。這一部分可以動態(tài)分配任務，分散物理和邏輯資源，通過計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)信息交換，不同的應用運行在不同的服務器上，對用戶是透明的。

(2) 基于CIM的數(shù)據(jù)庫中間件。這一部分采用基于IEC61968、IEC61970的CIM數(shù)據(jù)庫設計技術(shù)，為各應用間的信息共享提供統(tǒng)一平臺，減少各應用之間所需的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換器數(shù)目，保證配電自動化主站系統(tǒng)具有開放的數(shù)據(jù)訪問接口，實現(xiàn)地區(qū)調(diào)度EMS、配電網(wǎng)GIS、PMS、營銷采集系統(tǒng)等的信息共享。

(3) 圖模庫一體化管理中間件。建立基于CIM的圖模庫一體化管理軟件，通過PMS和配電網(wǎng)GIS獲得信息資源。采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，實現(xiàn)繪圖、編輯、瀏覽、圖形轉(zhuǎn)換及運行測試等功能，支持網(wǎng)絡拓撲和動態(tài)著色等。

配電自動化系統(tǒng)從PMS獲取饋線圖、環(huán)網(wǎng)柜接線圖、設備屬性等信息，從EMS獲取110kV及以上變電站模型，通過在配電自動化主站系統(tǒng)進行模型拼接，構(gòu)建完整的配電網(wǎng)圖模信息，從而為配電指揮管理提供完整的電網(wǎng)模型。

主站系統(tǒng)實現(xiàn)配電網(wǎng)調(diào)度管轄范圍內(nèi)電網(wǎng)設備的調(diào)控一體化功能，包括基本SCADA、配電網(wǎng)故障隔離和網(wǎng)絡重構(gòu)、配電網(wǎng)特色管理、配電網(wǎng)調(diào)度管理、配電網(wǎng)高級應用等。

3.2　配電終端建設原則

配電自動化終端建設立足于現(xiàn)有一次設備，以提高配電網(wǎng)監(jiān)視能力為主，兼顧控制能力，從主要到次要，進行差異化、漸進式改造。對供電可靠性達到最高要求且具備改造條件的城網(wǎng)區(qū)域，實施三遙饋線自動化方案，實現(xiàn)故障點快速、準確定位，節(jié)約故障查找時間，并結(jié)合用電信息采集系統(tǒng)補充配電變壓器的負荷數(shù)據(jù)。按照Q/GDW 625—2011《配電自動化建設與改造標準化設計技術(shù)規(guī)定》中的相關(guān)內(nèi)容，規(guī)范配電終端的建設[6-10]。

圖1　配電自動化系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

城市核心區(qū)和網(wǎng)架成熟區(qū)可采用光纖通信加采集終端配置模式。

郊區(qū)、農(nóng)網(wǎng)和網(wǎng)架快速發(fā)展區(qū)可采用通用分組無線業(yè)務、3G或4G通信加故障指示器模式，也即兩遙模式。

3.3　配電網(wǎng)通信系統(tǒng)建設方案

三遙配電終端數(shù)據(jù)通過10kV通信接入網(wǎng)接入，再經(jīng)同步數(shù)字體系設備通過四級通信網(wǎng)傳送至配電自動化主站系統(tǒng)。兩遙配電終端數(shù)據(jù)通過無線公網(wǎng)接入運營商網(wǎng)絡，再經(jīng)專線連接至配電主動化主站系統(tǒng)。

3.4　系統(tǒng)安全防護方案

配電自動化系統(tǒng)屬于安全Ⅰ區(qū)，與同區(qū)EMS之間的信息交互通過防火墻隔離，與生產(chǎn)信息大區(qū)PMS、電網(wǎng)GIS、95598客戶服務平臺、電力用戶用電信息采集系統(tǒng)間通過系統(tǒng)交互應用實現(xiàn)安全隔離與信息交互。在系統(tǒng)交互應用內(nèi)采用兩套正反向隔離裝置，以增強信息交互能力。

3.5　配電網(wǎng)調(diào)控一體化管理體系

智能配電網(wǎng)調(diào)控一體化管理體系建成前，地區(qū)供電公司運檢部、營銷部按職責對地區(qū)配電網(wǎng)設備進行管理。配電網(wǎng)調(diào)度對配電網(wǎng)相關(guān)班組進行調(diào)度管理，下達操作命令。配電網(wǎng)相關(guān)班組在接受調(diào)度命令后，現(xiàn)場人工對地區(qū)配電網(wǎng)設備進行操作。

智能配電網(wǎng)調(diào)控一體化管理體系建成后，地區(qū)供電公司運檢部、營銷部按職責對地區(qū)配電網(wǎng)設備進行管理，配電網(wǎng)調(diào)度通信監(jiān)控中心直接對地區(qū)配電網(wǎng)設備進行監(jiān)視和控制。

配電自動化系統(tǒng)與地區(qū)調(diào)度EMS、PMS、GIS、電力能量采集系統(tǒng)、營銷數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、95598客戶服務平臺等通過系統(tǒng)交互應用互聯(lián)，實現(xiàn)基本的實時信息共享。上級地區(qū)調(diào)度系統(tǒng)通過系統(tǒng)交互應用為其它系統(tǒng)提供輸電網(wǎng)饋線電氣單線圖、輸電網(wǎng)及變電站實時數(shù)據(jù)、繼電保護數(shù)據(jù)等信息，通過系統(tǒng)交互應用從其它系統(tǒng)獲取配電網(wǎng)饋線電氣單線圖、配電實時信息。

可見，配電自動化系統(tǒng)通過系統(tǒng)交互應用從其它系統(tǒng)獲得饋線電氣單線圖、網(wǎng)絡拓撲數(shù)據(jù)和相關(guān)設備臺賬、輸電網(wǎng)及變電站實時數(shù)據(jù)、繼電保護數(shù)據(jù)、用戶故障報警等信息，同時為其它系統(tǒng)提供配電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、配網(wǎng)分析結(jié)果等[11]。

4　結(jié)束語

配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設后，能夠在配電網(wǎng)發(fā)生故障時，迅速判斷故障區(qū)段，對非故障區(qū)域恢復供電，可以大大減少故障時的停電時間，縮小停電范圍，提升用戶服務質(zhì)量。根據(jù)配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以對配電網(wǎng)運行方式、接線方式、負荷分配等做出正確調(diào)整，切實提高電能質(zhì)量和供電可靠性，進而獲得高附加值的社會效益和經(jīng)濟效益。

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(編輯： 丁罡)

The rapid development of economy and society has put higher requirements on the power distribution reliability for urban distribution network. In this background, the significance of the construction of automation system for regional distribution network was discussed, and the construction goal and scheme of the automation system for regional distribution network were analyzed.

TransmissionandDistribution；Automation；Construction

TM73

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1674-540X(2017)04-009-04

2017年8月

張秀琳(1981—)，女，碩士，工程師，主要從事自動化專業(yè)工作，E-mail: xiulin.zhang@163.com