浅析配电网自动化系统的技术特点及组成

摘要：配网自动化是对配电网上的设备进行远方实时监视、协调及控制的一个集成自动化系统。配电自动化主站系统是配电自动化系统的核心，监视整个配网实时运行状况，管理整个配网的运行设备。从而改进供电质量，与用户建立更密切更负责的关系，以合理的价格满足用户要求的多样性，力求供电经济性最好，企业管理更为有效。本文主要对配电网运行管理自动化系统技术特点及组成等方面进行了探讨。

关键词：配网自动化 运行管理 信息技术

一、配电网自动化的要求

（一）终端设备工作环境。对于输电网自动化系统的终端设备，一般安装在变电站里，运行环境温度在0℃至55℃范围，但是配电网自动化系统中，有大量的终端设备是安装在室外的，满足设备运行性能指标要求的环境温度在-25℃至65℃范围，湿度要求为95%。此外，还要满足防风雨、散热、防雷电等技术要求。

（二）可靠性。对于配电网自动化系统中的终端设备进行远方控制非常频繁，因此对其可靠性要求很高。

（三）组网。配电网自动化系统的测控对象为进线变电站、配电变电所、10kV开闭所、分段开关、并联补偿电容器用户电能表和重要负荷等，因此站点一般会有成百上千甚至上万个之多。在这种条件下，不仅对系统的组织带来较大的困难，而且在配电网自动化中心的计算机上处理的信息量也十分庞大。

（四）配套。需要与配电网的改造配套进行，例如配电网环网化、配电线分段化等。没有配电网的科学拓扑结构，配电网自动化的系统、组织方式也难以确定。

二、配电自动化系统的组成

配电自动化是指利用现代电子计算机、通信及网络技术，将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化。配电自动化系统包含以下四个方面：

（一）变电站自动化系统：指应用自动控制技术和信息处理与传输技术，通过计算机硬软件系统或自动装置代替人工对变电站进行监控、测量和运行操作的一种自动化系统。

（二）10kV馈线自动化系统：完成10kV馈电线路的监测、控制、故障诊断、故障隔离和网络重构。

（三）配电管理系统：是指用现代计算机、信息处理及通信等技术，并在GIS平台支持下对配电网的运行进行监视、管理和控制。主要功能有：数据采集和监控（SCADA）、配电网运行管理、用户管理和控制、自动绘图设备管理地理信息系统（AM/FM/GIS）。

（四）用户自动化系统：用户自动化即需求侧管理，主要包括负荷管理、用电管理、需方发电管理等。

三、配电自动化系统技术特点

一体化的配网自动化系统是一套包括数据SCADA、GIS、PAS在内的完整配电系统解决方案，是一个实时监控和离线管理相结合的系统，将电网设备数据和用户数据、实时数据和数据、电网接线图形和地理图形、图形与数据结合在一起，具有很高的安全性和集成度。系统具备软硬件隔离的功能，而且系统软件的运行跟网络硬件设备类型无关，能适应包括光纤、配电线载波、无线通信等多种通信方式或组成广域网的方式。在开放式支撑平台的基础上，系统具有开放性、可靠性和易用性。

（一）SCADA/GIS的一体化设计

城市配网自动化系统在设计阶段应充分贯彻SCADA/GIS一体化设计的思想，主要体现在2个方面：一是数据建设、处理的一体化，二是应用的一体化。特别是实时GIS应用与SCADA/DMS的紧密结合，真正做到实时应用。配电自动化系统底层数据建设的一体化，使得SCADA系统和GIS系统共享同一套数据，采用同一个底层数据库，无需再做额外的数据转换工作，保持SCADA系统和GIS系统数据的一致性，用户在任一平台上所作的编辑修改工作都可以自动表现在另一平台中，减少用户维护难度。

（二）UNIX/NT跨平台的完整系统

城市配网自动化系统应是UNIX/NT跨平台的完整系统，根据用户需求，可以在全Unix、全Windows NT环境、UNIX+Windows NT混合环境中完成基本相同的功能。Unix系统具有较高的安全性和稳定性，但造价昂贵，不适宜大范围配置，同时对人员的要求较高，培训难，推广不易，特别是在配电系统、用电系统等涉及部门、工作较多时较难实用化。而NT系统安全性也符合美国国家安全规定，尽管稳定性等方面稍弱，但造价合理，适宜于大范围使用，电力系统应用既要保证高度安全和可靠，又要能在各部门和科室中推广实用。在对造价和人员培训等方面作了充分考虑后，我们优推荐使用UNIX+NT跨平台的方案，服务器端在UNIX系统上实现实时数据库和网络管理功能，NT系统作为客户端的平台，既有好的性价比，人机交互更是友好，这样能较好地解决安全、稳定、实用等方面的问题。

（三）针对实际的配网电力高级应用软件

一体化配网自动化系统中的电力高级应用软件（PAS）是调度人员和规划人员对电力系统进行仿真分析和监视控制的强大工具，在监视电网运行状态、优化全网运行方式、分析电网安全性和降低或消除电网中不安全因素等方面都起着不可替代的作用。与高压输电网相比，配电网一般是辐射型树状结构，环网少或没有，支路参数R、X的比值较大，三相负荷不对称问题比较突出。许多在输电网络上使用的经典算法都不再适用。配电网故障检测、隔离与恢复系统是配电管理系统中新增的重要功能模块，能够直接反映配网系统的自动化水平。故障检测、隔离与恢复模块应具有以下特点：（1）适用于各种网络，对各种供电方式都能够进行准确的分析计算，迅速恢复供电；（2）先进智能软件完成系统全局性的分析判断，考虑系统的实际负荷和网络约束，对恢复方案进行相应的潮流校核，真实反映系统实际运行情况，确保系统安全；（3）软件的智能判断，对故障区段一次性定位、隔离，减少了断路器的分合次数，避免了短路电流对设备和电网的多次冲击，可延长设备的使用寿命；（4）人工智能与数值计算相结合，多种恢复方案搜索，在各种情况下都能够给出相应的应对策略；（5）多目标模糊评价方法，恢复方案依评价结果进行排序，可供调度员进行参考，确保得到优选的恢复方案；（6） 能直接在单线图上模拟故障隔离与恢复方案的全过程，能直接执行相应遥控命令。

（四）适合电力系统特点的地理信息系统（GIS）

地理信息系统是处理空间数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机信息系统，是近年发展起来的一门边缘科学。GIS系统的引入为电力系统应用提供了全新的表达方式，更具现实性，更直观易用，并对现有应用进一步扩展，使其具备空间管理、运算能力，实现更高一级的管理。一体化配网自动化系统在总体设计及实现过程中一直注意充分考虑GIS的最新技术及其发展方向，结合IT技术的主流趋势，注重电力系统GIS应用的特性，强调电力GIS建设不同于地理意义的GIS系统，应突出电力系统应用的特色，与电力系统的其他应用如SCADA、DMS等应能紧密结合，充分考虑数据共享、系统集成等关系，避免不必要的数据重复建设、接口不标准等潜在问题和安全隐患，这样才能突出电力系统特别是配电系统建设GIS的优点和特色。系统采用3层体系结构，C/S+B/S模式，提供Unix/NT跨平台支持，推荐服务器为Unix，工作站应用以NT为主。采用Client/Server+Browser/Server体系结构。C/S模式提供常规的客户/服务器应用，实现丰富而功能强大的客户软件，而B/S模式提供瘦客户端应用，实现统一浏览器风格的应用，可满足大量的查询分析、统计打印等功能，二者相结合则相得益彰，相互补充，具有较多的优点。

参考文献

[1] 陈赤培. 配电网自动化系统的监控信息 [R].南昌：江西省电力设计院， 2005

[2] 刘建. 配电网自动化新技术 [R].北京：中国水利水电出版社， 2004