【摘 要】農(nóng)配網(wǎng)自動(dòng)化就是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通訊技術(shù)、 計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)配電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行及事故情況下的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制和用電管理的現(xiàn)代化。本文通過(guò)對(duì)農(nóng)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的研究，提出了提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，促進(jìn)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的建議。

【關(guān)鍵詞】農(nóng)配電網(wǎng)；自動(dòng)化；安全；經(jīng)濟(jì)

前言

為了貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，更好地服務(wù)于社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)，國(guó)家電網(wǎng)公司提出“新農(nóng)村、新電力、新服務(wù)”的農(nóng)電發(fā)展戰(zhàn)略，深入推進(jìn)農(nóng)配電網(wǎng)科技進(jìn)步，農(nóng)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的研制開(kāi)發(fā)與應(yīng)用也得到了大力發(fā)展，而農(nóng)配電網(wǎng)覆蓋國(guó)土面積90%以上，服務(wù)人口80%以上，用電量占全國(guó)總用電量不足40%，面對(duì)如此龐大而相對(duì)售電收入不高的群體，如何在提高服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，使自動(dòng)化系統(tǒng)本身所創(chuàng)造的效率大于其建設(shè)與運(yùn)營(yíng)成本，決定著農(nóng)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)是否有持續(xù)發(fā)展的能力。

通常，110kV及以下電力網(wǎng)絡(luò)屬于配電網(wǎng)絡(luò)，其中35kV及以上屬于高壓配電網(wǎng)；1kV及以上屬于中壓配電網(wǎng)；380/220V屬于低壓配電網(wǎng)。本文要討論的農(nóng)配網(wǎng)自動(dòng)化特指10kV及以下中、低壓配電網(wǎng)的自動(dòng)化。

1、面向用戶建立農(nóng)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)

面對(duì)龐大的用戶群體，我們首先應(yīng)當(dāng)對(duì)戶進(jìn)行安全經(jīng)濟(jì)需求分析，將用戶適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行分類，以選擇不同的通信、自動(dòng)化設(shè)備及功能配置，這樣才能最大限度的節(jié)約成本，提高自動(dòng)化系統(tǒng)的性價(jià)比。農(nóng)配網(wǎng)用戶常用分類及自動(dòng)化配置方案如下：

1.1大型專變用戶：可裝用基于負(fù)荷管理功能的專變采集終端，該終端通過(guò)與電表間的實(shí)時(shí)抄表通信，獲取并存貯電表的計(jì)量數(shù)據(jù)和信息，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量裝置進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)；通過(guò)對(duì)用戶用電開(kāi)關(guān)的直接監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)電量控制和負(fù)荷控制功能；通過(guò)遠(yuǎn)程通信與系統(tǒng)主站建立直接數(shù)據(jù)通信，接收?qǐng)?zhí)行系統(tǒng)主站的集中管理，向系統(tǒng)主站傳送現(xiàn)場(chǎng)采集的用戶用電信息；為用戶提供本地信息服務(wù)等。與系統(tǒng)主站之間的通信可采用的數(shù)據(jù)傳輸通道有：專用的光纖網(wǎng)絡(luò)、GPRS/CDMA[1]/3G[2]無(wú)線公網(wǎng)、230MHz無(wú)線專網(wǎng)。

1.2中小型專變用戶：可裝用專變采集終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量電表的遠(yuǎn)程抄表、強(qiáng)化計(jì)量工況和現(xiàn)場(chǎng)事件的信息采集、通過(guò)對(duì)用戶用電開(kāi)關(guān)的直接監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)控制管理；通過(guò)遠(yuǎn)程通信與系統(tǒng)主站建立直接數(shù)據(jù)通信，接收?qǐng)?zhí)行系統(tǒng)主站的集中管理，向系統(tǒng)主站傳送現(xiàn)場(chǎng)采集的用戶用電信息。與系統(tǒng)主站之間的通信可采用的數(shù)據(jù)傳輸通道有：專用的光纖網(wǎng)絡(luò)和GPRS/CDMA/3G無(wú)線公網(wǎng)。

1.3低壓?jiǎn)?、三相工商業(yè)用戶：納入配變臺(tái)區(qū)集中抄表范圍，以公用配變臺(tái)區(qū)為采集單位，先由臺(tái)區(qū)多功能終端（集中器）將該配變臺(tái)區(qū)的全部居民電表（包括該配電臺(tái)區(qū)的單相和三相工商業(yè)用戶電表）通過(guò)本地抄表通信，集中采集各電表的計(jì)量數(shù)據(jù)和該配變臺(tái)區(qū)總表的電能信息；上傳抄表數(shù)據(jù)等配電臺(tái)區(qū)所轄的用戶用電信息給系統(tǒng)主站，并接受主站的管理指令，完成對(duì)用戶計(jì)量電表的集中管理。臺(tái)區(qū)多功能終端（集中器）與系統(tǒng)主站的遠(yuǎn)程數(shù)傳通信可采用專用光纖網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線公網(wǎng)（GPRS/CDMA/3G）等。集中抄表本地?cái)?shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)有以下二種組網(wǎng)模式：一種是區(qū)多功能終端（集中器）+載波表（微波表）組網(wǎng)模式：即臺(tái)區(qū)多功能終端（集中器）與具有載波（微波）通信模塊的電能表直接交換數(shù)據(jù)。一種是臺(tái)區(qū)多功能終端（集中器）+采集器+RS-485表組網(wǎng)模式：即臺(tái)區(qū)多功能終端（集中器）、采集器和電能表組成二級(jí)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，采集器采集多個(gè)電能表電能信息，臺(tái)區(qū)多功能終端（集中器）與多個(gè)采集器交換數(shù)據(jù)。臺(tái)區(qū)多功能終端（集中器）與采集器的本地?cái)?shù)傳通信采用電力線載波（微波）方式，采集器與電能表之間的抄表數(shù)傳通信采用RS-485總線方式。

1.4居民用戶和公配變：實(shí)現(xiàn)居民計(jì)量電表的遠(yuǎn)程抄表和預(yù)付費(fèi)控制管理功能。實(shí)現(xiàn)對(duì)配變臺(tái)區(qū)考核總表的遠(yuǎn)程抄表和用電信息采集。組網(wǎng)模式同1.3。

2、分層分級(jí)防護(hù)，保障系統(tǒng)安全運(yùn)行

由于農(nóng)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)覆蓋面廣，使用環(huán)境復(fù)雜，從主站到終端需要分層分級(jí)進(jìn)行安全防護(hù)[3]，才能將各類安全風(fēng)險(xiǎn)降到最低，用較小的安全管控成本獲得較高的安全管理效益。

2.1主機(jī)系統(tǒng)安全防護(hù)：

（1）操作系統(tǒng)安全：選擇安全可靠的操作系統(tǒng)；制定用戶安全訪問(wèn)策略；限制管理員權(quán)限使用；及時(shí)升級(jí)操作系統(tǒng)安全補(bǔ)?。话惭b第三方防病毒安全軟件；做好數(shù)據(jù)備份。

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)安全：制定數(shù)據(jù)庫(kù)用戶認(rèn)證機(jī)制和安全策略；對(duì)重要和敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)加密；及時(shí)升級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)安全補(bǔ)??；數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)做到雙機(jī)熱備，數(shù)據(jù)庫(kù)的備份可采用天、周、月備份方案，數(shù)據(jù)庫(kù)的備份文件要考慮異機(jī)、異地的保存；對(duì)所有涉及安全的操作，記錄完整的操作日志；提供系統(tǒng)級(jí)和用戶級(jí)完備的數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)機(jī)制。

2.2數(shù)據(jù)傳送安全防護(hù)

（1）選擇安全可靠的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和組網(wǎng)方式：如無(wú)線公網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商（如移動(dòng)、電信、聯(lián)通）一般提供普通業(yè)務(wù)和無(wú)線專網(wǎng)業(yè)務(wù)兩種業(yè)務(wù)模式，簽定協(xié)議時(shí)應(yīng)明確選擇無(wú)線專網(wǎng)業(yè)務(wù)。

（2）增加網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備：如：增加路由器、交換機(jī)及防火墻、入侵檢測(cè)設(shè)備、防病毒工具、安全認(rèn)證芯片等。

（3）對(duì)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行加密：對(duì)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)信息流，首先通過(guò)安全認(rèn)證芯片進(jìn)行加密處理，如對(duì)于數(shù)據(jù)采集和保存采用AES加密方式，加上時(shí)戳和智能終端ID作為防重放攻擊手段然后發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上；對(duì)于開(kāi)關(guān)動(dòng)作和設(shè)備配置、定值管理等數(shù)據(jù)傳輸，除通過(guò)AES加密外，引入Kerberos協(xié)議，加強(qiáng)系統(tǒng)的安全性；接收端同樣通過(guò)安全認(rèn)證芯片進(jìn)行解密認(rèn)證。

（4）數(shù)據(jù)傳送信號(hào)增強(qiáng)：根據(jù)通信終端對(duì)信號(hào)強(qiáng)度的要求，對(duì)無(wú)信號(hào)或信號(hào)微弱的站點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)增強(qiáng)。信號(hào)增強(qiáng)的方法包括采用高增益天線（例如平面偶極子全向天線、八木定向天線等）、增建微型直放站等。

（5）終端數(shù)據(jù)分析異常告警：通過(guò)臺(tái)區(qū)智能終端對(duì)總表記錄電量與各用戶采集電量數(shù)據(jù)的比較分析，對(duì)線損異常進(jìn)行告警，通知用電管理人員到現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)核實(shí)并處理電量采集異?；蚋`電問(wèn)題。

（6）終端數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)校核：對(duì)電量采集異常的臺(tái)區(qū)，由用電管理人員到現(xiàn)場(chǎng)手持終端以紅外方式與電能表計(jì)進(jìn)行通信，采集電量數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)檢測(cè)和故障診斷處理。手持終端如果需要下傳定值和配置，也需要專用操作密碼和時(shí)戳、ID等加密處理。

2.3系統(tǒng)訪問(wèn)、數(shù)據(jù)交換安全防護(hù)

（1）在不同的系統(tǒng)之間進(jìn)行訪問(wèn)控制或?qū)Ρ鞠到y(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)，包括連接請(qǐng)求、通信流量、入侵檢測(cè)等；在接口數(shù)據(jù)連接建立之前應(yīng)進(jìn)行接口認(rèn)證，認(rèn)證方式可采用共享口令、用戶名/口令等方式，并對(duì)口令長(zhǎng)度、復(fù)雜度、生存周期等進(jìn)行強(qiáng)制要求，在認(rèn)證過(guò)程中所經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目诹钚畔?dāng)禁止明文傳送，可通過(guò)哈希（HASH）單向運(yùn)算、SSL加密、SSH加密等方式實(shí)現(xiàn)，也可通過(guò)專用的安全認(rèn)證芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)提供給外系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，要有相應(yīng)的數(shù)據(jù)校驗(yàn)和審核機(jī)制，對(duì)數(shù)據(jù)的流出做好記錄。

（2）建立嚴(yán)格的系統(tǒng)管理和操作的管理規(guī)章制度，確保系統(tǒng)操作的安全可靠。

（3）建立嚴(yán)格的基于用戶角色的權(quán)限管理和密碼管理，對(duì)操作人員設(shè)定不同密碼，并要求操作人員定期更換密碼。

（4）開(kāi)發(fā)測(cè)試系統(tǒng)與運(yùn)行系統(tǒng)嚴(yán)格分開(kāi)。

（5）系統(tǒng)對(duì)所有改變系統(tǒng)參數(shù)、終端參數(shù)等操作的都要記錄操作日志，記錄所有受控操作發(fā)生的時(shí)間、對(duì)象、操作員、操作參數(shù)、操作機(jī)器IP地址等信息。對(duì)于敏感的控制操作要求IP地址綁定，并進(jìn)行密碼校驗(yàn)。

2.4終端設(shè)備安全防護(hù)：

終端設(shè)備運(yùn)行環(huán)境惡劣，因此對(duì)裝置本身的防高溫、嚴(yán)寒、潮濕、雷電、強(qiáng)磁場(chǎng)等措施較室內(nèi)設(shè)備要高出很多，另還需考慮防竊、防破壞和用電安全措施。主要措施如下：

（1）選用專為電力行業(yè)設(shè)計(jì)的工業(yè)級(jí)通信終端產(chǎn)品，主要技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足：工作溫度-25℃ ～ +70℃，工作濕度10% ～ 95%，功率損耗≤5W，浪涌抗擾度：電源回路差?！?kV，共?！?kV，絕緣電阻不小于10M?（DC500V），并在受到強(qiáng)電磁干擾時(shí)仍能正常工作。

（2）采用電力專用的工業(yè)級(jí)SIM卡，主要技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足：正常工作溫度-40℃～+85℃；工作濕度10% ～ 90%無(wú)凝結(jié)；可擦寫次數(shù)：>50萬(wàn)次。

（3）終端設(shè)備進(jìn)出引線采用絕緣線、按電能計(jì)量表要求進(jìn)行防竊電打封，增加電能計(jì)量異常、裝置異常等遠(yuǎn)程告警和短信報(bào)警功能，用以防竊、防破壞。

3、充分應(yīng)用系統(tǒng)功能提升供用電安全

以安全管理、用電管理為基礎(chǔ)，充分應(yīng)用自動(dòng)化系統(tǒng)功能提升供用電安全，為社會(huì)為企業(yè)創(chuàng)造出最大效益，是增強(qiáng)系統(tǒng)本身可持續(xù)發(fā)展能力的重要途徑。

3.1增強(qiáng)漏電保護(hù)器的功能，提升用電安全防護(hù)

常規(guī)漏電保護(hù)器自動(dòng)跳閘定值應(yīng)按線路末端人體觸電的最小短路電流整定，且跳閘后需人工合閘送電，由于農(nóng)配網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境的復(fù)雜性，漏電保護(hù)器在非人身觸電的情況下跳閘頻繁，嚴(yán)重干擾了用戶的正常用電；特別是惡劣天氣時(shí)，大量的漏電保護(hù)器跳閘致使農(nóng)村供電所服務(wù)人員疲于奔走各現(xiàn)場(chǎng)合閘送電，但仍無(wú)法保障用戶的基本需求。這些問(wèn)題的產(chǎn)生，造成了大量的漏電保護(hù)器投運(yùn)不久后就被退出運(yùn)行，關(guān)鍵時(shí)刻無(wú)法起到保護(hù)作用。應(yīng)用農(nóng)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的臺(tái)區(qū)智能終端設(shè)備電流采集和保護(hù)功能，配用電動(dòng)開(kāi)關(guān)可實(shí)現(xiàn)并提升漏電保護(hù)器的功能，較大程度地緩解安全用電與可靠供電這一矛盾，通過(guò)電流采集，可監(jiān)測(cè)到各臺(tái)區(qū)正常供電時(shí)漏電流（即零序電流）的大小，在此基礎(chǔ)上加上線路末端人體觸電的最小短路電流值，既可以解決漏電保護(hù)器正常供電頻繁跳閘的問(wèn)題，又能在發(fā)生人員誤觸電時(shí)可靠動(dòng)作切除電源；同時(shí)還可根據(jù)人員安全脫離導(dǎo)電體時(shí)間（一般取10秒），設(shè)置自動(dòng)重合送電時(shí)間；應(yīng)用農(nóng)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的臺(tái)區(qū)智能終端設(shè)備遠(yuǎn)方遙控功能，還可以在惡劣天氣時(shí)或確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)已解除的情況下進(jìn)行遠(yuǎn)方合閘送電，定期對(duì)漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)，并根據(jù)季節(jié)、氣候變化對(duì)應(yīng)調(diào)整漏電保護(hù)電流值，確保漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)在線投入，靈敏可靠，在確保安全供電的基礎(chǔ)上，最大限度的滿足用戶需求。

3.2促進(jìn)有序用電，提升配電變壓器安全供電能力

農(nóng)配網(wǎng)臺(tái)區(qū)負(fù)荷分散且變化大、負(fù)荷高峰時(shí)段集中，形成配電變壓器輕載時(shí)間長(zhǎng)，重載、過(guò)載現(xiàn)象也頻繁，嚴(yán)重時(shí)還造成配電變電壓器燒損的問(wèn)題。應(yīng)用農(nóng)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的臺(tái)區(qū)智能終端設(shè)備重載、過(guò)載短信告警功能和臺(tái)區(qū)智能終端設(shè)備對(duì)用戶電能計(jì)量表計(jì)的管控功能，在配電變壓器重載、過(guò)載時(shí)及時(shí)通知臺(tái)區(qū)用電管理人員及對(duì)用電影響較大的用戶，通過(guò)避峰、錯(cuò)峰，促進(jìn)有序用電秩序的建立，提升配電變壓器安全供電能力。

4、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行策略

4.1統(tǒng)一配電、用電管理平臺(tái)，避免重復(fù)投資。

系統(tǒng)建立時(shí)宜采用分布式多層架構(gòu)，以配電、用電管理和客戶服務(wù)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)需求為基準(zhǔn)，統(tǒng)一配電、用電管理平臺(tái)，充分應(yīng)用現(xiàn)有資源，滿足業(yè)務(wù)增長(zhǎng)需求。

4.2合理選擇部署模式，有效降低投資成本，提高運(yùn)維質(zhì)量

遵循配電、用電用系統(tǒng)的部署模式，將低壓臺(tái)區(qū)配電、用電綜合管理系統(tǒng)的主站部署和配電、用電的一致起來(lái)，系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸和運(yùn)行維護(hù)均非常有利。

另外采用集中部署，經(jīng)濟(jì)投資成本較低，運(yùn)行維護(hù)統(tǒng)一，能夠提高系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)質(zhì)量。

4.3引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，有效節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本

加強(qiáng)系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和管理，做到系統(tǒng)內(nèi)各元件、通訊信道及現(xiàn)場(chǎng)終端無(wú)擾接入無(wú)憂退出，在此基礎(chǔ)上引入產(chǎn)品、服務(wù)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，可有效節(jié)約運(yùn)維成本，促進(jìn)系統(tǒng)發(fā)展與狀大。

4.4加強(qiáng)系統(tǒng)遠(yuǎn)程管理，減少現(xiàn)場(chǎng)工作量

選用具有遠(yuǎn)程網(wǎng)管功能的通信終端產(chǎn)品，當(dāng)需要調(diào)整通信參數(shù)或修正通信終端的軟件缺陷時(shí)，能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施遠(yuǎn)程配置和遠(yuǎn)程升級(jí)，減少現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作量。

4.5加強(qiáng)通信流量的管理，有效控制通信費(fèi)用

充分應(yīng)用計(jì)費(fèi)流量最高限制選擇信號(hào)傳輸頻率和信號(hào)傳輸數(shù)量，根據(jù)就地保護(hù)、遠(yuǎn)方控制，集中分析的原則，設(shè)置合理的通信參數(shù)，采用基于流量監(jiān)測(cè)、輔以ICMP探測(cè)的鏈路檢測(cè)機(jī)制，檢測(cè)各臺(tái)區(qū)智能終端鏈路狀態(tài)。在使用過(guò)程中，建立通信費(fèi)用監(jiān)控、預(yù)警與評(píng)估機(jī)制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)通信異常，杜絕終端費(fèi)用超標(biāo)現(xiàn)象發(fā)生。

5、結(jié)語(yǔ)

農(nóng)配網(wǎng)自動(dòng)化切實(shí)服務(wù)于農(nóng)網(wǎng)的配電、用電管理各項(xiàng)業(yè)務(wù)需求，為農(nóng)電企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理各環(huán)節(jié)的分析、決策提供支撐，提升企業(yè)集約化、精益化和標(biāo)準(zhǔn)化管理水平。本文通過(guò)對(duì)農(nóng)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的研究，對(duì)農(nóng)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)、系統(tǒng)運(yùn)行安全防護(hù)、應(yīng)用系統(tǒng)功能提升供用電安全和系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提出了一些措施和建議，旨在提高自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行所帶來(lái)的社會(huì)效益和企業(yè)效益，促進(jìn)自動(dòng)化系統(tǒng)本身可持續(xù)發(fā)展的能力，從而推動(dòng)農(nóng)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展，實(shí)現(xiàn)新農(nóng)村智能化電網(wǎng)。

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[3]田嘉.電廠二次系統(tǒng)安全防護(hù)方案的設(shè)計(jì)與規(guī)劃電力信息化，2011， （04）

作者簡(jiǎn)介

劉春艷（1972年）女，工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)自動(dòng)化及其應(yīng)用。 移動(dòng)：13707326971；電話：0731-58587396

周多思（1971年）男，工程師，主要研究方向：科技與企業(yè)同業(yè)對(duì)標(biāo)管理。