配网自动化系统的应用及研究
摘要: 本文就对地区电网为例，详细提出了配电网自动化工作中的一些问题，如配电系统平台、gis系统中的具体应用及改进，旨在为电网调度提供可靠的科学分析手段。

进行了以下探讨。

关键词:配电网自动化系统规划
1配电自动化的功能范围
目前对于配电自动化还没有严格的定义,各个系统的功能也差
异很大。

习惯上把属于配电调度管理方面的自动化称为配电自动化。

根据当前实际需要,一般可包含以下功能:
1.1基本功能
①配电网scada:中压以下配电网的数据采集、监视控制。

②配电网故障处理:中压馈线的故障定位、隔离和恢复供电。

③配电网网络分析:包括配电网网络建模、网络结线分析和动态跟踪着色、负荷预报、网络监视、配电网潮流、短路电流、网络重构和操作票管理等。

1.2增强功能
①无功电压控制:无功实时控制是根据实时负荷的变化,系统电压的变化,确定带负荷调压变压器分接头的位置、可分组投切的电容器电抗器的投切方案、无功静止补偿器的补偿量,以达到网损最小、或运行费用最小、或能耗最小、或以上综合目标最小为目标。

无功实时控制可以是根据实时运行状态,计算出最优控制方案,供
调度员参考,进行控制调节。

也可以通过调度自动化系统或者专用
的无功电压调节装置或者二者相结合的办法实现自动调节。

②电能计量与计费:它可能是一个分离的系统,但也可作统一的考虑,如电量采集的集中器可以单独设置,也可以和配电scada系统中的ftu,dtu,ttu合并起来,通讯通道也可以综合考虑。

主站功能也可以综合进scada系统中,节约投资而且可靠。

③投诉电话管理:它本身是一个相对独立的系统,但是由于它要用到配电自动化系统中的图形接口、网络分析、故障诊断等功能,同时它也可以为调度提供故障处理的补充信息,特别是在馈线自动化还未实现的地区,因此是dms的一个有机组成部分。

④地理信息系统在配电自动化中的应用:主要是指在网络分析,故障定位,网络着色,网络重构等实时功能以及在用户服务中的应用。

在整个配电管理中,配电自动化系统是实时信息系统,它和配电管理信息系统的综合和一体化将构成配电信息系统(dis)。

2配电自动化系统的结构
我国和世界上多数国家一样,把终端变电站的馈线及其以下划归配电系统。

这样划分的好处是,具有远动终端rtu的变电站,不管是枢纽变电站或是终端变电站统属于输电系统,便于远动化管理；和用户有关的馈线纳入配电系统,便于商业化运营。

因此,配电系统大多为中压和低压两级。

配电网结构复杂,测量点较多,如果按照传统scada的集中式系统结构,一个系统只设置一个中心站(主站),所有测控终端(rtu,ftu)都与中心站通讯,这样使得中心站容量过大,造成维护量大而且冗余数据多。

另外,必然使得通讯线路冗余,浪费
通讯资源。

合理的系统应采用分层结构,即分为主站层、子站层和终端层。

在配网自动化系统管辖区域下分为几个子区域,每个子区域设立一个区域控制中心,或者称为子站。

在区域范围内的测控终端与子站通讯,子站再与主站通讯。

采用这种分层结构,首先有效减轻了主站负荷,提高了系统效率,测控终端采集的数据先经过子站的处理,子站可以只上送重要信息,主站可以只处理它所关心的数据；其次,它使我们可以合理构筑系统的通讯拓扑结构,从而节省通讯资源并提高利用率。

下面我们分别讨论这几个层次。

2.1终端层
2.2子站层
2.3主站层
3配电自动化系统的主站平台
关于主站平台问题,是大家所熟悉的,这里仅就工作中遇到的两个问题进行讨论。

3.1关于地调和配调的设置
目前除了省会以上的大城市外,在地调中心所在城市开展配电自动化工作的是数量最多的,在关于地调和配调主站平台的设置有三种模式:
3.1.1一体化系统
地调与配调完全合在一起,仅分别有自己的调度员工作站。

好处是可以节约一些投资,数据管理集中,只需要一套维护人员。

缺点是
地调输电网相对稳定,而配电网的变化相对频繁,需要对数据库和
画面经常修改维护,有时会产生相互干扰。

3.1.2分离系统
即地调与配调是独立的两套系统,通过数据通信交换数据。

好处是系统分离没有干扰。

当然会增加一些投资和维护工作量。

3.1.3混合系统
即地调与配调的某些部分合在一起,可以有层次上的不同(如数据采集分开,而其他合在一起；或数据采集和scada分开,而其他合在一起)。

主要根据具体情况决定。

我们认为地调与配调是面向不同特点、不同对象的控制系统,两者间有数据交换,以分布式来处理,达到数据共享,但各自分别运行、维护较为合理。

所以在系统结构上,应采用分离系统结构或者混合系统结构。

下面是两种系统结构,包括gis在内的配电管理平台的例子:
①采用混合模式时的系统平台如图1,整个系统采用三层结构模式。

图中地调系统简化为一个方框。

地调与配调分别具有自己的数据采集子系统(未表示出)和scada服务器,而共享历史服务器和高级应用服务器。

这种方案具有历史数据的统一管理,并便于在dms
计算中用到ems计算的某些结果。

但两者的报文均需在同一网段上广播传送,当各自的数据量都很大时,会对网络通信带来一定影响。

图中配调scada服务器为系统提供配网实时信息,为dms应用提供基础数据。

系统的另一个特点是把配电调度和配电管理通过交换机综合在一个配电信息管理平台上,图中的地图服务器为整个系统提
供图形服务。

根据配置的不同,可以是文件方式,也可以是数据库方式(如采用空间数据引擎sde)提供服务。

这有利于配调系统人机界面和gis的一体化数据服务器主要为整个系统提供配电管理的信息,如各种台账信息,运行维护信息等,是实现信息管理的基础。

可以采用各种流行的关系数据库。

地图维护工作站主要完成地理图、各种结线图的维护,同时维护设备的地理信息与属性信息、动态信息的关系。

应用系统工作站包含了系统的各种应用,一般由多个应用程序组成,主要完成设备信息的查询统计、设备的运行管理、停电管理、故障信息处理、网络着色、网络重构等。

信息web服务器提供地调、配调系统和外部系统(包括mis系统)通信和浏览器的功能。

mis系统用户可以用浏览器方式浏览实时数据和实时画面(免维护)。

②采用分离模式时的系统平台这是一种较好的配置模式,地调
与配调各自有自己的完整系统,分布在不同的网段上。

但可通过网络交换数据。

较上一种模式并未增加太多设备,地调与配调的运行维护均不受干扰。

它也不受地调与配调地理位置上的限制。

3.2在操作系统上的混合平台问题
在工作中,众多用户都提出了在操作系统上的混合平台问题。

主要因为在大中型配电自动化系统中,出于对运行可靠性的考虑,多
采用unix操作系统平台。

unix平台具有运行稳定,抗拒病毒能力强的特点。

然而windows操作系统为广大运行维护人员所熟悉和喜爱。

特别是在人机工作站上,操作方便,维护简单,排除故障容易。

因此
都希望能够提供同时具有两种操作系统的人机工作站。

而且两种工作站具有一致的画面和操作界面,同时只需对一种系统的画面进行维护,另一种系统的画面自动同步变化。

一般的选择,多是调度员工作站采用unix操作系统工作站。

而其他工作站采用windows工作站。

这是值得开发商注意的。

4配电自动化系统的gis
4.1采用gis的模式
如前所述,配电自动化系统中使用地理信息,将提高系统性能。

它能给予调度员以直接的地理概念,提高运行操作的准确性,定位处理故障和恢复正常的正确性。

几乎所有的配电自动化系统均要求配置gis功能。

因此如果可能,应尽量考虑采用统一的系统平台。

目前在配电自动化系统中,采用gis有以下的模式:
①分离模式:配电调度系统和gis系统是完全分开的两个系统,在配电调度系统中仅用到地理图形作为显示实时信息的背景画面；
②数据共享模式:两个系统共享空间数据、实时数据。

最好能共享拓扑结果。

但各有自己的图形平台,包括图形编辑器、显示管理和人机交互；
③一体化模式:达到数据共享、应用共享和图形共享。

有统一的人机界面。

在gis的画面上可以直接生成或修改系统接线图。

目前,国内的系统集成商,多能够实现数据共享模式,并正在开发一体化模式,但尚不够成熟。

根据我们的实践经验,gis功能最好与scada 系统构成统一的配电管理系统的平台。

而且最好能由一个厂商集
成。

因为国内两个厂商很少能配合得很好的,责任不易分清。

最好能采用国外成熟的通用gis平台,开发面向电力系统gis平台。