國(guó)網(wǎng)樂清市供電公司 劉 芳 溫州市圖盛供電服務(wù)有限公司樂清市分公司 徐 清

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)于電力能源的需求也在隨之不斷提高，10kV配電網(wǎng)線路作為區(qū)域電能供給的重要基礎(chǔ)，倘若出現(xiàn)故障問題，將會(huì)對(duì)區(qū)域內(nèi)的電力能源供給造成極大的影響。因此，某公司技術(shù)人員借助GIS技術(shù)，對(duì)10kV配電網(wǎng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行分析，切實(shí)保證某公司負(fù)責(zé)區(qū)域內(nèi)的電能供給安全。

1 基于GIS技術(shù)的配電網(wǎng)自動(dòng)化通信方式

1.1 GIS系統(tǒng)

GIS系統(tǒng)也被稱為地理信息系統(tǒng)，其將遙感技術(shù)、地理科學(xué)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等諸多技術(shù)進(jìn)行有效整合，并在信息科學(xué)的發(fā)展基礎(chǔ)上進(jìn)行演化，從而形成完整的地理信息系統(tǒng)?；谟?jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，操作人員可借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)化處理，圖形數(shù)據(jù)的顯著特點(diǎn)便是圖形元素具有明顯的空間位置坐標(biāo)，使得每個(gè)圖形之間都具有多樣化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。將配電網(wǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)與GIS技術(shù)進(jìn)行集成，可使得綜合自動(dòng)化系統(tǒng)信息變得更為直觀、精準(zhǔn)以及全面。使得當(dāng)前配電調(diào)度工作以及系統(tǒng)管理工作變得更為輕松與科學(xué)。

1.2 通信技術(shù)

10kV配電網(wǎng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中涵蓋兩種通信方式，分別為有線通信及無線通信，操作人員需要根據(jù)實(shí)際的使用場(chǎng)合來甄選通信方式。無線通信方式可以忽略布線問題，對(duì)其進(jìn)行運(yùn)用的難度相對(duì)較低，整體的使用成本相對(duì)較低。針對(duì)主站而言，一般會(huì)甄選光纖傳輸技術(shù)以及PLC通信技術(shù)，倘若使用光纖通信，操作人員需要對(duì)其傳輸線路進(jìn)行布置，其投資成本相對(duì)較大，但是傳輸效率相對(duì)較高，可以保證相對(duì)較好的傳輸穩(wěn)定性，其抗擾性相對(duì)較高。

光纖通信技術(shù)。根據(jù)傳輸技術(shù)類型而言，主要涵蓋AON以及PON技術(shù)，AON與PON相比較而言，前者成本相對(duì)較低，并且接入速率相對(duì)較高，在未使用中繼器的基礎(chǔ)上，可以滿足70km的傳輸需求[1]；電話線通信技術(shù)。該種通信技術(shù)的應(yīng)用時(shí)間相對(duì)較早，其傳輸介質(zhì)一般為租用公共電話線，能夠滿足當(dāng)前配電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際通信要求，但是其需要借助電話線路進(jìn)行傳輸，工程實(shí)踐的局限性相對(duì)較大；無線公網(wǎng)通信技術(shù)。根據(jù)當(dāng)前的配電網(wǎng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，其需要借助移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行通信，當(dāng)前，我國(guó)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相對(duì)較為成熟，覆蓋面積相對(duì)較為廣闊?？偠灾?0kV配電網(wǎng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)更加側(cè)重于PLC通信技術(shù)、光纖傳輸技術(shù)以及無線公網(wǎng)技術(shù)。

2 基于GIS技術(shù)10kV配電網(wǎng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路

由該種自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行控制與管理的電氣設(shè)備，具有信息交互以及監(jiān)控等自動(dòng)化功能，能夠?qū)φ{(diào)度中心傳輸?shù)目刂浦噶钸M(jìn)行執(zhí)行，同時(shí)將系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)，如電壓以及電流等基礎(chǔ)信息發(fā)送給調(diào)度中心。某公司會(huì)對(duì)通信線路進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在自動(dòng)化系統(tǒng)的幫助下對(duì)通訊線路節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位，從而在后續(xù)的運(yùn)行故障中對(duì)其故障點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并對(duì)其進(jìn)行全面排查，倘若誤差數(shù)值小于3m，則不會(huì)影響維修工作的正常運(yùn)行，所以一般會(huì)甄選GIS模塊。

借助GIS模塊系統(tǒng)可對(duì)不同設(shè)備的節(jié)點(diǎn)位置信息進(jìn)行獲取，因此技術(shù)人員需要切實(shí)做好優(yōu)化升級(jí)工作，所有的設(shè)備在出廠后都需要進(jìn)行密封。所以需要將GIS模組安裝至現(xiàn)場(chǎng)通信節(jié)點(diǎn)之中，并對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理規(guī)劃，保證模組與電氣設(shè)備之間的距離不會(huì)超過5m，從而對(duì)其定位精準(zhǔn)度進(jìn)行明確。

2.2 地理位置信息獲取與通信傳遞

通過GIS技術(shù)可以對(duì)配電網(wǎng)的通信節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)信息進(jìn)行獲取，從而對(duì)配電網(wǎng)故障節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位，切實(shí)提高自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行水平。為了進(jìn)一步提高地理位置信息獲取與通信傳遞能力，操作人員可在功能模組中將衛(wèi)星定位技術(shù)進(jìn)行融入，從而使得自動(dòng)化系統(tǒng)可以在日常的運(yùn)轉(zhuǎn)中，具有相對(duì)較高的定位精準(zhǔn)性以及運(yùn)行穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)信號(hào)丟失問題進(jìn)行有效解決，并根據(jù)實(shí)際要求對(duì)第一次的定位時(shí)間進(jìn)行縮短。

2.3 通信單元架構(gòu)設(shè)計(jì)

技術(shù)人員需要通過OLT環(huán)網(wǎng)模式，完成不同開關(guān)站智能終端的信息交互，在交換機(jī)設(shè)備的幫助下，將系統(tǒng)信息進(jìn)行傳輸，并借助光纖網(wǎng)絡(luò)站將IP地址等關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息進(jìn)行交互，同時(shí)在主站服務(wù)器的幫助下，對(duì)接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行總結(jié)與處理，并在自動(dòng)控制模組的輔助下，借助PON方式滿足主站向諸多終端進(jìn)行傳輸?shù)幕疽骩2]。在對(duì)通信單元架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員可借助LTE通信技術(shù)以及3G通信技術(shù)等多種通信技術(shù)。雖然LTE通信技術(shù)是當(dāng)前我國(guó)移動(dòng)通信技術(shù)的常青樹，與WIMNAX技術(shù)存在一些相同之處，但是在實(shí)際的系統(tǒng)構(gòu)建中大多會(huì)采用WIMAX通信技術(shù)，借助基站對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)接，同時(shí)通過中心管理單元，以無線傳輸?shù)姆绞?，將?shù)據(jù)信息傳輸至基站。

2.4 系統(tǒng)集成技術(shù)應(yīng)用

2.4.1 系統(tǒng)集成技術(shù)要求

要想實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行，離不開電氣設(shè)備的大力支持，所有每個(gè)電氣設(shè)備都是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的控制節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)需要對(duì)不同的電力設(shè)備進(jìn)行識(shí)別，同時(shí)將設(shè)備進(jìn)行編碼區(qū)分，為最大限度地加強(qiáng)系統(tǒng)通信質(zhì)量，某公司技術(shù)人員提出在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)通信節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.4.2 系統(tǒng)集成技術(shù)分析

基于系統(tǒng)運(yùn)行過程匯總，GIS技術(shù)所獲取的信息會(huì)成為電網(wǎng)補(bǔ)充信息，同時(shí)被輸入系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺(tái)內(nèi)部，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)的有效運(yùn)行。某公司技術(shù)人員需要將GIS技術(shù)與綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行有效集成，某公司技術(shù)人員立足于信息交互以及交流層面，對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化與滿足。

將IEC模型作為系統(tǒng)中GIS信息的重要基礎(chǔ)，并在其基礎(chǔ)上完成數(shù)據(jù)補(bǔ)充以及整合，當(dāng)數(shù)據(jù)補(bǔ)充完成后，可以借助總線將數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)之中，并轉(zhuǎn)換成為10kV配網(wǎng)圖形數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)中構(gòu)建圖形顯示界面。借助主站終端將系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，保證GIS系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

信息交互共涵蓋兩種部分，分別為地理坐標(biāo)以及配網(wǎng)實(shí)時(shí)信息。就地理坐標(biāo)信息而言，操作人員可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)通信節(jié)點(diǎn)進(jìn)行采集，并將其導(dǎo)入至GIS系統(tǒng)之中，借助反向隔離裝置，通過安全I(xiàn)區(qū)以及III區(qū)，并借助正向隔離裝置，傳輸至主站系統(tǒng)的通信服務(wù)接口，同時(shí)將系統(tǒng)中的地理圖、單線圖以及聯(lián)絡(luò)圖轉(zhuǎn)換成為配網(wǎng)單線圖，并在DMS服務(wù)器中進(jìn)行存儲(chǔ)。根據(jù)設(shè)計(jì)的配電網(wǎng)信息運(yùn)行情況來說，信息會(huì)從主站系統(tǒng)中發(fā)出，并以無線傳輸?shù)男问絺鬟f給GIS系統(tǒng)。值得注意的是，該種傳輸形式與GIS信息傳輸相反，通過DMS服務(wù)器，在正向隔離裝置的幫助下，對(duì)安全I(xiàn)以及III區(qū)進(jìn)行穿過，最后借助反向隔離裝置將其與GIS通信服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)連接[3]。

2.4.3 載波通信技術(shù)分析

PLC通信傳輸介質(zhì)一般會(huì)將電力線作為傳輸線路，雖然其PLC通信技術(shù)屬于有線通信范圍，但是根據(jù)工程實(shí)踐階段而言，操作人員不需要對(duì)布線問題進(jìn)行考量，從而使得投資費(fèi)用降低。根據(jù)上述優(yōu)勢(shì)，使得該種通信方式具有良好的市場(chǎng)前景，但是該種通信方式具有一定的時(shí)變性以及選擇性，對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用的過程中，需要對(duì)以下注意事項(xiàng)進(jìn)行著重關(guān)注：根據(jù)低壓PLC通信特征，傳輸線路具有非均勻性的分布特點(diǎn)，低壓線路上會(huì)存在多元化的負(fù)載類型，當(dāng)電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)配時(shí)，低壓線路會(huì)隨機(jī)斷開。因此，從通信通道的角度而言，會(huì)使得其時(shí)變性變得相對(duì)較為明顯；低壓電力線需要對(duì)電能進(jìn)行傳輸，根據(jù)用電特點(diǎn)差異，線路負(fù)載并不是固定值，并且運(yùn)行噪聲相對(duì)較多，節(jié)點(diǎn)之間的阻抗不會(huì)輕易匹配，從而產(chǎn)生信息反射或是諧振等問題。

2.4.4 應(yīng)用案例分析

以某公司所負(fù)責(zé)轄區(qū)內(nèi)的部分農(nóng)網(wǎng)10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)改造工作為例，本次改造工作的主要內(nèi)容為：某公司技術(shù)人員需要對(duì)兩座10kV出線變電站以及6條10kV線路進(jìn)行設(shè)計(jì)?，F(xiàn)場(chǎng)通信節(jié)點(diǎn)部署如下。

10kV出線變電站中，每個(gè)控制節(jié)點(diǎn)的覆蓋區(qū)域半徑為10m，根據(jù)實(shí)際需求，一個(gè)10kV出線變電站共計(jì)配置通信節(jié)點(diǎn)16個(gè)，所有通信節(jié)點(diǎn)全部通過光纖通信的形式，借助一個(gè)24端口光交換機(jī)進(jìn)入到站內(nèi)控制系統(tǒng)之中。另一個(gè)10kV出線變電站共計(jì)配置18個(gè)通信節(jié)點(diǎn)，通信節(jié)點(diǎn)需要對(duì)可以通信控制的電氣設(shè)備進(jìn)行全面覆蓋，并通過光纖傳輸方式，借助一個(gè)24端口光交換器進(jìn)入變電站內(nèi)部控制系統(tǒng)之中。

針對(duì)傳輸線路上的通信節(jié)點(diǎn)配置而言，需要保證通信節(jié)點(diǎn)與已有設(shè)備進(jìn)行逐一對(duì)應(yīng)，某公司技術(shù)人員需要對(duì)6條10kV傳輸線路上的24臺(tái)變壓器，以及與之對(duì)應(yīng)的互感器配備通信節(jié)點(diǎn)。某公司技術(shù)人員可以以常見的通信方式作為當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)通信，以及電氣設(shè)備通信的主要形式，例如RS485通信方式。而交換機(jī)與通信節(jié)點(diǎn)之間的通信方式可以應(yīng)用光纖通信方式。某公司技術(shù)人員會(huì)保證現(xiàn)場(chǎng)通信節(jié)點(diǎn)會(huì)使用同一個(gè)具有獨(dú)立性的交換機(jī)設(shè)備，在二次接入后，某公司技術(shù)人員便可以通過WIMMAX技術(shù)對(duì)其進(jìn)行操作，借助WIMAX基站對(duì)信息進(jìn)行采集，并將采集的數(shù)據(jù)傳輸至站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)之中。WIMAX與LTE通信技術(shù)對(duì)比見表1。

表1 技術(shù)對(duì)比表

系統(tǒng)集成技術(shù)功能需求如下：在實(shí)際集成過程中，某公式技術(shù)人員構(gòu)建起完善的信息交互總線，共計(jì)跨越兩個(gè)安全區(qū)域，并對(duì)IEC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行遵行，表2為基于GIS技術(shù)的10kV配電網(wǎng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)遙測(cè)配變數(shù)據(jù)表。

表2 遙測(cè)配電數(shù)據(jù)表（部分）

成效分析如下：某公式技術(shù)人員將配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)與GIS技術(shù)進(jìn)行整合后，同時(shí)將該系統(tǒng)在城關(guān)變上梁線路上進(jìn)行試運(yùn)行，該傳輸線路的故障跳閘次數(shù)比同年降低25次，故障跳閘率同比下降62.5%。除此之外，某公司技術(shù)根據(jù)配電網(wǎng)故障恢復(fù)技術(shù)對(duì)運(yùn)行線路的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼霸O(shè)備容量進(jìn)行有效約束，從而輔助10kV配電網(wǎng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行安全運(yùn)行，10kV配電線路可靠性損失計(jì)算公式如下：。

式中：Bl代表著配電線路的故障率，kl代表著配電線路的折損系統(tǒng)，kk代表著配電網(wǎng)線路中開關(guān)設(shè)備的折算系數(shù)，m代表著配電網(wǎng)系統(tǒng)中的開關(guān)數(shù)量，n代表著區(qū)段數(shù)量，Bl代表著開關(guān)設(shè)備的實(shí)際故障率。若借助其停電損失函數(shù)來對(duì)停電損失進(jìn)行計(jì)算，其公式如下：。

式中：tj代表著第j次停電的時(shí)間，Pj代表著第j次停電的負(fù)荷損耗，m為總停電次數(shù)。某公司技術(shù)人員通過以上計(jì)算公式，來對(duì)試運(yùn)行線路的配電網(wǎng)故障問題進(jìn)行分析，以此來輔助GIS技術(shù)與綜合自動(dòng)化系統(tǒng)集成，從而降低某公司負(fù)責(zé)區(qū)域內(nèi)的配電線路故障次數(shù)，保證配電線路的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

綜上所述，將GIS技術(shù)與10kV配電網(wǎng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行有效集成，不僅可以全面的提高區(qū)域供電質(zhì)量，滿足配電網(wǎng)的運(yùn)行安全，滿足區(qū)域受眾的基本用電需求，還可在一定程度上提高企業(yè)市場(chǎng)口碑，推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，真正的實(shí)現(xiàn)多方共贏。