王雪鋒

（廣州供電局有限公司，廣東 廣州511400）

0 引言

由于配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)和改造的發(fā)展時(shí)間比較晚，以及受到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等因素的影響，我國在配網(wǎng)自動(dòng)化方面的建設(shè)工作還存在故障檢測能力弱、系統(tǒng)集成程度低、環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、應(yīng)用水平低等問題。分析配網(wǎng)自動(dòng)化的體系結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各項(xiàng)功能，增強(qiáng)系統(tǒng)集成性和靈活性的基礎(chǔ)工作。

1 配網(wǎng)自動(dòng)化的概念和整體功能目標(biāo)

1.1 配網(wǎng)自動(dòng)化概述

配網(wǎng)自動(dòng)化是為了充分提升輸電質(zhì)量和系統(tǒng)可靠性，同時(shí)在建設(shè)過程中綜合利用電子信息技術(shù)、通信技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)等以實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)隔離、有效供電管理、設(shè)備管理和實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控等功能目標(biāo)。配網(wǎng)自動(dòng)化相對(duì)于一般意義上的電能輸送過程而言具有系統(tǒng)監(jiān)控、綜合管理和自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，其技術(shù)性意義主要在于：在系統(tǒng)正常工作情況下，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，優(yōu)化配網(wǎng)的無功負(fù)荷和運(yùn)行方式；在系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，能夠通過快速故障定位和自動(dòng)隔離將故障區(qū)段的影響范圍降到最小；在供電企業(yè)的日常管理中，配網(wǎng)自動(dòng)化也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表計(jì)費(fèi)過程的自動(dòng)化，提升供電企業(yè)的服務(wù)效率和工作準(zhǔn)確性。

1.2 配網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)施原則

在實(shí)施配網(wǎng)自動(dòng)化改造以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，必須遵循以下基本原則：第一，系統(tǒng)性原則。從系統(tǒng)架構(gòu)的角度出發(fā)，增強(qiáng)方案設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性和統(tǒng)一性，從整體上對(duì)數(shù)據(jù)資源、硬件資源和系統(tǒng)功能分配進(jìn)行有效把握。第二，適用性原則。增強(qiáng)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的可維護(hù)性以及長期改造目標(biāo)的適用性，通過提升主站系統(tǒng)、配電網(wǎng)網(wǎng)架、FTU/TTU 等設(shè)備的協(xié)調(diào)性提升系統(tǒng)的供電質(zhì)量，滿足技術(shù)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。第三，安全性原則。系統(tǒng)的安全性和可靠性直接影響配網(wǎng)自動(dòng)化改造后的日常使用和供電能力。因此，充分研究配網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和物理特點(diǎn)，通過冗余設(shè)計(jì)、分散性設(shè)計(jì)、一體化設(shè)計(jì)可以提升系統(tǒng)的可靠性和安全保障能力。

1.3 配網(wǎng)自動(dòng)化整體功能目標(biāo)

在考慮配網(wǎng)自動(dòng)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)，首先要確定整體的功能目標(biāo)：第一，通過饋線自動(dòng)化的改造和建設(shè)以及輸電線路的合理調(diào)整，保證城鎮(zhèn)地區(qū)供電質(zhì)量，減小故障線路的影響范圍。第二，通過配電自動(dòng)化對(duì)電力負(fù)荷設(shè)備及其狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、配電負(fù)荷的動(dòng)態(tài)優(yōu)化，減少配網(wǎng)的綜合線損并滿足供電安全準(zhǔn)則。第三，增強(qiáng)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)在配電SCADA 系統(tǒng)以及配電GIS系統(tǒng)支持下的集成性、數(shù)據(jù)資源傳輸?shù)陌踩砸约翱删S護(hù)性。第四，采用多層次和分布式的自動(dòng)化架構(gòu)方式，保證系統(tǒng)具有一定的可擴(kuò)充性，保證采用分期建設(shè)和分階段改造方式的可能性，靈活選用系統(tǒng)可擴(kuò)展的軟硬件方案。第五，采用雙網(wǎng)、雙機(jī)等冗余設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的故障排查能力和系統(tǒng)可靠性，減小電網(wǎng)故障區(qū)段的影響范圍。

2 配網(wǎng)自動(dòng)化體系結(jié)構(gòu)

2.1 配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)

配網(wǎng)主站系統(tǒng)具有非常重要的地位，在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中發(fā)揮核心的功能。其體系結(jié)構(gòu)主要分為硬件體系結(jié)構(gòu)和軟件體系結(jié)構(gòu)。硬件體系結(jié)構(gòu)包括SCADA 系統(tǒng)、配電工作管理系統(tǒng)、用電管理系統(tǒng)以及支撐保障硬件系統(tǒng)等，其中各個(gè)部分通過主干網(wǎng)絡(luò)以及局域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)交換、通信傳輸和系統(tǒng)維護(hù)等功能。由于主站的數(shù)據(jù)處理量大，實(shí)時(shí)性要求比較高，所以主站系統(tǒng)必須有非常高的硬件質(zhì)量來完成巨大的數(shù)據(jù)交換和存儲(chǔ)任務(wù)，通常采用高速三層交換機(jī)、具有較快數(shù)據(jù)傳輸接口的交換機(jī)以及計(jì)算性能超強(qiáng)的計(jì)算機(jī)等。同時(shí)，在硬件設(shè)備的選型方面，為了充分滿足配網(wǎng)自動(dòng)化的擴(kuò)展性要求，SCADA 服務(wù)器一般采用小型機(jī)并通過傳輸速度較快的光纖網(wǎng)絡(luò)或千兆以太網(wǎng)連接雙網(wǎng)和雙機(jī)處理架構(gòu)，提升系統(tǒng)的綜合監(jiān)控能力。

主站系統(tǒng)的軟件配置方案主要有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)任務(wù)監(jiān)控和管理系統(tǒng)、GIS 應(yīng)用平臺(tái)以及圖像界面管理系統(tǒng)、DAMMI框架和支撐平臺(tái)等。主要完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的管理和維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)任務(wù)監(jiān)控和管理、地理信息系統(tǒng)顯示和報(bào)表處理、配電管理、用電管理以及其他高級(jí)應(yīng)用等。

2.2 配網(wǎng)自動(dòng)化變電站分站系統(tǒng)

變電站分站系統(tǒng)主要完成的功能是局部狀態(tài)監(jiān)控、分站數(shù)據(jù)匯集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、主站通訊、故障定位和恢復(fù)等。其硬件配置的關(guān)鍵為連接智能多串口卡的工控CPU 主板。利用ODT2200自愈式光端機(jī)可將分站和光纖通道端點(diǎn)進(jìn)行連接。同時(shí)分站系統(tǒng)必須采用RS－232以及RJ－45網(wǎng)絡(luò)接口和主站完成監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)通訊，完成局部狀態(tài)監(jiān)控的功能和任務(wù)。在對(duì)變電站分站系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)有必要強(qiáng)調(diào)配網(wǎng)輸電能力和輸電質(zhì)量的根本需求，分站自動(dòng)化建設(shè)和改造必須在滿足電網(wǎng)基本需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行。

2.3 饋線自動(dòng)化和通訊系統(tǒng)

饋線自動(dòng)化也叫配電線路自動(dòng)化，通過饋線自動(dòng)化過程能夠完成故障定位和故障隔離、配電線路的電壓和電流實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能，在系統(tǒng)正常供電和出現(xiàn)故障時(shí)都能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、提升供電質(zhì)量的目標(biāo)。當(dāng)前采用比較多的饋線自動(dòng)化方式主要是基于FTU 的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)，和基于通信網(wǎng)絡(luò)的饋線自動(dòng)化相比具有運(yùn)行方式優(yōu)化、信息化程度高、自動(dòng)化更強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。FTU為饋線自動(dòng)化的核心設(shè)備，主要通過對(duì)電壓、電流、儲(chǔ)能信息等進(jìn)行實(shí)時(shí)采集的功能實(shí)現(xiàn)信息傳輸和狀態(tài)監(jiān)控任務(wù)，通過配電自動(dòng)化用電控制系統(tǒng)可對(duì)FTU 的傳輸信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)處理，確定系統(tǒng)的供電狀態(tài)以及線路發(fā)生故障的位置。其中FTU 又包括柱上FTU、環(huán)網(wǎng)柜FTU 以及DTU 等類型。通訊系統(tǒng)或者說是通信系統(tǒng)將主站、子站、功能單元等以物理方式進(jìn)行連接，相對(duì)完整的配電自動(dòng)化通信方案包括主站和變電站分站之間的通訊連接、變電站分站和現(xiàn)場功能單元之間的通訊連接。由于和實(shí)際的系統(tǒng)規(guī)模大小、地域情況以及局部配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的技術(shù)水平有非常大的關(guān)系，因此通訊系統(tǒng)的建設(shè)有非常大的靈活性，且難度較高。目前采用較多的有光纖、有線電纜等方式。一般來說，對(duì)于通信傳輸要求比較高的干線多采用光纖傳輸方式，而對(duì)于通信要求較低的支線主要采用電纜傳輸方式。采用光纖傳輸通信時(shí)，主站需要配有專用接口的光端機(jī)。

3 配網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)施以及關(guān)鍵問題

實(shí)施配網(wǎng)自動(dòng)化改造和建設(shè)能夠產(chǎn)生非常明顯的經(jīng)濟(jì)效益、管理效益和社會(huì)效益，為了完成這些效益目標(biāo)，我們需要對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)施過程中的關(guān)鍵問題進(jìn)行分析。第一，在《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案》公布實(shí)施以后，在配網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)和改造中，要突出安全認(rèn)證和訪問控制等安全防護(hù)措施，包括縱向的安全防護(hù)以及橫向的安全防護(hù)等。第二，系統(tǒng)改造建設(shè)項(xiàng)目要與實(shí)際的技術(shù)要求相對(duì)應(yīng)，尤其是考慮到實(shí)際設(shè)備在戶外運(yùn)行時(shí)要保證一系列的安全技術(shù)指標(biāo)，如抗風(fēng)化、濕度指標(biāo)等，以此加強(qiáng)安全設(shè)計(jì)中硬件方案的合理性。第三，在系統(tǒng)性建設(shè)方面，要加強(qiáng)整體的設(shè)計(jì)和規(guī)劃，避免出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、硬件兼容性差、資源共享程度低等問題。第四，在技術(shù)層面上，要綜合考慮各種建設(shè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)。如在優(yōu)化饋線自動(dòng)化時(shí)要綜合考慮分布智能模式、重合器模式等不同模式的優(yōu)缺點(diǎn)，合理選擇與使用。

4 結(jié)語

從配電自動(dòng)化體系結(jié)構(gòu)中我們可以看出配電自動(dòng)化建設(shè)是一項(xiàng)綜合性、技術(shù)性、系統(tǒng)性和復(fù)雜性兼具的整體工程，涉及諸多電路設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)以及配網(wǎng)架構(gòu)等技術(shù)性問題。所以在實(shí)際的方案設(shè)計(jì)中必須符合統(tǒng)一規(guī)范的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，必須和實(shí)際的環(huán)境條件和功能目標(biāo)相一致，以提升配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性和規(guī)范性。

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