基于配电网自动化系统建设和管理模式研究

摘 要：本文对配网自动化体系结构进行阐述，并深入探讨配电自动化终端典型设置， 分析配网自动化通信系统结构， 并提出配网管理方式及优势。

关键词：配网自动化；系统建设；主站系统；馈线终端

0 引言

在城市配网自动化管理模式得到广泛应用的同时，信自、系统的快速流通，使得城市电网的运行更加安全和稳定.从而保证了供电质量和用电需求，解决了供需矛盾。研究配电网自动化系统建设，目的在于完善、提高现有电网运行管理水平，提高供电服务质量，推动电网建设，获取更大的经济效益。

1 配网自动化体系结构

配网自动化系统（DAS） 指的是能够远方监控、协调配电设备的自动化系统。配网自动化的结构根据配网规模以及通信网络结构，可设置成二或三层结构。三层结构中，现场终端为底层，变电站或供电所作为中间子站将底层信息进行加工和处理，然后按照要求上报给主站。主站包括配电 SCADA、配电故障处理系统、用电负荷管理、自动抄表等。底层终端使用RS485 串行总线方式或光纤与主站通信。

2.1 配电主站系统主要功能

1）配电SCADA功能

SCADA是配网自动化系统的基础，主要包括：数据采集、数据处理、事项及告警处理、数据库管理、人机联系、报表管理、系统时钟和对时、系统管理及打印等功能。

2）配网故障处理功能

根据各配电终端或故障指示七检测到的故障报警，结合变电站、开关站等的继电保护信号、开关跳闸、故障指示器等故障信息，启动故障处理程序，确定故障类型和发生位置。

3）历史数据管理功能

历史数据管理定期采集实时数据库和应用数据库的数据，进行统计、累计、积分等综合数据处理，对实时数据库和应用数据库中的每一个点可选定存储周期实现历史数据记录，历史数据库存储具有定时存数数据和在异常状态下存储历史数据的功能；提供访问历史数据库的接口并可随时检索和使用；保存的数据可用报表和画面显示。

4）报表管理功能

报表管理应有专门的报表管理系统，提供报表生成工具，具有全图形的人机界面、所见即所得的功能、电子制表功能，能方便生成各种表格。报表系统的功能和操作完全与微软Excel兼容，能够实现二者文件随意转换。

5）事件顺序记录、事故追忆功能

事件顺序记录，记录配电终端上传的事件顺序，可按需进行查询，并实现实时和召唤打印。事故追忆，事故追忆应至少记录追忆触发前1分钟至后5分钟本次事故模拟量和状态量的变化。

6）系统和网络管理功能

系统和网络管理，显示配电主站各服务器、工作站、应用软件及网络的运行状态、CPU负载率和硬盘剩余空间等信息，对于异常节点具有报警功能，具有完善的权限管理功能。

2.2“集中采集、分区应用”模式优点

1）易于扩展，符合分阶段建设的需要

“集中采集、分区应用”模式具有足够的可扩展能力。地市级供电公司建立集中主站系统平台，实时数据分流给各区不同的监控工作站使用。在配网自动化的整个发展过程中，只需在所辖县级供电公子司增加监控工作站，主站系统不需再重新建设。所以，该模式可以灵活适应各种管理模式，系统升级改造成本低。

2）实现业务与数据隔离

各县级供电分子公司通过远程工作站方式实现对相应业务的数据进行浏览查询，在业务应用的过程中，地市级供电公司服务器端的数据对于下辖供电分子公司客户端来说是透明的。

3）符合配网发展和管理的需要

采用“集中采集、分区应用”模式可以实现各县级供电分子公司对所辖区域内配网运行状况的资源共享，加强对所辖区域内配网自动化系统的管理，方便供电企业对配网设备状态进行实时监控，同时减轻地市级供电公司调度部门的工作量。

3 配电自动化终端典型设置

配电自动化终端是中压电网的各种远方监测、控制单元的总称，包括架空开关监控终端FTU、配电变压器监测终端TTU、开闭所及用户监控终端DTU等。

配电自动化终端典型设置参见图3-1、3-2所示。

4 通信系统结构

配网自动化通信系统的结构框架如下图所示。

1）对于采用电力专用光纤通信的配电终端，尽量建立光纤环网。对于不在光纤环网的配电终端，以链式方式接入光纤环网上的配电终端。

2）对于采用配电载波方式的配电终端，以链式方式连接至汇接设备或光纤环网。

3）对于采用公用无线通信方式的配电终端，将在中国移动公司（或中国联通公司）和主站通信机房之间的铺设专用光纤，建立APN数据通道。

4.1配网自动化系统信息传输组织

4.1.1传输信息组织原则

信息在信道上的传输组织，應具备以下基本原则：

1）信息优先传送原则

由于通信通道大多为共享信道，为保证重要信息实时传送，避免信息在信道传送时竞争突出，必须对传送信息定义优先级，优先级高的信息可以中断当前优先级低的信息，插入传送。

2）信息可靠原则

在各种信道传送信息，须采用相应的信息检错或纠错机制，处理超时、重发等错误。重要信息应该采取“发送—确认”方式，保证信息正确性。

4.1.2传输信息类型

配电通信网的传输数据类型分为以下几类：

状态量：主要包含开关的分合状态、设备运行状态、电网运行状态和故障信息（根据测量数据和开关状态通过计算和分析得出的电网故障状态，如相间短路故障、接地故障）。

控制信息：包含由控制中心下发的遥控、遥调、设点等控制命令。

测量信息：通过变送器和采样等手段获得的线路电压、电流信息以及功率、频率等派生计算量。

其他业务数据：包括计量等。

4.1.3多介质通道信息传输组织方式

由于通信方式的多样性和复杂性，无法采用单一的通信方式传递所有信息。对于多介质信道的信息传输，主要依靠多介质通讯控制器作为信息在不同介质传输的网关。多介质信道传输应遵循以下原则：

1）全网同一地址规划

由于不同介质采用不同通讯协议，使用不同传输地址，所以信息到达网关后必须由通讯控制器解决地址映射问题。对配电终端除了通讯协议特定地址外，应建立全网的公共地址作为其唯一标识。

2）路由规划

多介质信息传输应考虑信息流在不同介质传输时路由选择。对于遵循TCP/IP协议的网络，由路由器选择。在多介质信息传输网中，由通讯控制器完成在不同介质之间传输信息的路由选择。路由选择一般遵循路径最短原则，此外还应考虑流量的控制，避免阻塞。

4.2 新技术应用

当前无线技术正在引领新一轮通信系统的建设，无线通信技术作为方便的 接入、灵活的安装，得到大规模的应用。可根据实际条件适当开展无线宽带专网的试点科技项目等新技术应用。

4.3 配电网通信技术应用分析

配电网作为直接面向客户需求的环节，通过对用户用电情况的实时监控，采取削峰填谷，通过有效转移负荷，在现有网架基础上配送更多电量，实现对电网保护和控制优化，提供电网的工作效率，它在电网安全、可靠、稳定运行中起着重要作用，更是智能化电网后台应用系统的数据源。

相对于骨干电网，配电网特别是 10kV 及以下电压等级网络具有结构复杂、电压等级多、配电设备数量多、支线多、分布广的特点。由此也决定了配电网数据业务具有接线复杂、分布分散、通信点多、通信设备工作环境较差、单个通信点信息量仅几百波特但基础数据库的信息量非常庞大的特征。采用 McWiLL/WiMAX 电力无线专网可以较好地解决智能电网对低压配网业务所要求的双向通信问题。

5 配网管理方式及优势

1） 配电自动化系统能够大大提高电网运行稳定性，在电网

发生故障后，能够迅速将故障隔离，恢复健全区域的供电，縮短

停电时间，改善了电能质量。

2） 配电自动化系统能够让运行人员时刻掌握配网的运行状态，对开关的状态、线路电压、线路电流实时监控。在故障发生后，配电自动化系统能够指示故障区域，在恢复供电过程中可以远程操作，极大地减轻了运行人员的工作强度。

3） 线路停电时，配电自动化系统能够将停电状况显示出来，并计算出恢复送电的步骤，自动对开关进行操作，对用户的需求做出迅速反应，提高了运行人员的工作效率，简化了配电网的运行和维护过程。

6 结语

配网自动化普及之后，配网管理模式得到极大提升。利用配网管理系统，能够在非常短的时间内定位故障位置，通过控制电容器和电抗器的投切，对配网的无功分布进行动态控制，极大地提高了功率因数，降低了网损，优化了电力系统的运行。配电管理系统能够为保证电力系统稳定运行提供有效的解决方式，研究本课题具有重要意义。

参考文献

[1] 凡广宽；昌平地区配网自动化系统的建设及运维模式研究[D]；华北电力大学（北京）；2011年.

[2] 黄劲峰.浅析配网自动化的运行管理模式田.科技与企业[J].2013.32（24）.

[3] 常大泳；南阳电力配电自动化及通信系统的发展[J]；电力系统通信；2005.01（6）.

[4] 曲毅，魏震波，向月，等. 智能电网配电自动化技术的发展[J].南方电网技术，2013，7（5）.