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1、配网自动化的体系结构及其实现技术龙岩电业局 张克维 【摘要】目前正在进行的城市电网改造和农村电网改造，对提高城市配网自动化 技术与可靠性水平提供了良好的机遇。文章针对目前城市电网现状并结合城市电 网建设规划，提出了建设适应现代化需求的城区配网自动化系统的解决方案并介 绍配电网自动化的目的、适用范围、基本概念、配电网的基本结构和实施配电网 自动化的技术原则和设计原则，研究了配电网自动化系统的主站系统、远程终端、 配电 GIS 应用、通信系统。【关键词】配电网自动化；基本结构；主站系统；远程终端；配电GIS应用；通 信系统； 一 引言随着电力体制的改革和电力市场的建立，各种新电器广泛应用于生活、生
2、产 中，给人类带来了巨大的便利，但同时，也使人类社会对电的依赖日益加深。没 有持续、稳定、高效的电能供应，无法想象人类社会将会怎样?电力作为一种特 殊商品进入了市场，接受用户的监督，甚至会出现因停电而追究供电企业的责任。 同时，随着城市的社会、经济的飞速发展，早期建成的配电网和电力设施已经不 能适应经济发展和满足人民生活用电的需要，跟不上时代的步伐，大量对电力扰 动敏感的电器设备和装备对供电可靠性和电能质量提出了更高的要求。供电网的 供电可靠性和电能质量已成为电力市场下电力企业面临的重要课题。随着配网自 动化技术的发展，能有效地解决供电企业面临的这些问题，因此，配网自动化的 实施已经成为供电企
3、业一项十分紧迫的任务。那么,什么是配网自动化呢?我们知道，配电自动化是电力自动化中一个新的 发展方向，它包括变电站自动化、馈线自动化、用户自动化和配电管理自动化等 内容。其中，对10 kV及以下电压等级的配电网络（简称配网），包括馈电线路、 开闭所、小区配电所、配电变压器和电容器组等的自动化就称为配网自动化。 配 网自动化是配电自动化中涉及新的研究课题较多，工作量较大而又刚刚起步的新 领域。要实施配网自动化，实施方案是关键。因此，在实施配电网自动化之前， 必须结合电网实际提出最优方案。下面，就向大家介绍一下配网自动化的体系结 构及其实现技术。二配网自动化的基本概念（一） 配电的概念：是指电力系
4、统发电、输电、供电和用电中直接面向电力用户的环节。（二）配电网概念：是指 10kV 及 10kV 以下电压等级的电网。（三） 配电系统概念：是由馈线、降压变压器、断路器、继电保护装置、测量和计量仪表以及通信和控制设备等构成。（四）.广义配网自动化的范畴包括：馈线自动化、AM/FM/GIS应用、变电站自动化、需求侧管理。（国内配网自动化通常不包括“变电站自动化”和 “需求侧管理”）（五）. 配电自动化系统的概念：利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术，将配电网实时信息、离线信息、用户信息、电网结构参数、 地理信息进行集成，构成完整的自动化管理系统，实现配电系统正常 运行及事故情况下的监测、
5、保护、控制和配电管理。它是实时的配电 自动化与配电管理系统集成为一体的系统。（六）.配电自动化范围：配电自动化涉及的范围主要是指10kV中压系统及0.4kV级低压，一般是从变电站的主变低压10KV侧和10KV母线开始， 直至电力用户为止。三配网自动化的体系结构（一）配网自动化的基本问题：1. 功能单一，实用性差，造价昂贵。前几年引进国外的重合器、断路器或电压 型开关建设的就地控制模式的馈线自动化，仅能进行故障处理，且不能检出 中性点小电流接地电网的单相接地故障。2. 缺乏统筹规划，自动化“孤岛”林立，资源不能共用，信息不能共享。3. 对适应国情的基本功能模式认识不一致，标准不统一，软硬件不兼容
6、，通信系统不完善。配电网络结构和设备不适应4. 目前存在的误区之一：过分强调自动化及软件功能，忽略电网的根本需求。5. 在实施配网自动化工程中，存在着另一误区：以GIS代SCADA（如ARCINFO）, 实时处理图形，增加了计算机工作负担，人为地降低了系统安全可靠性。以 提高供电可靠性为第一目标的架空网，SCADA实时监控为重点，确保主站信息处理及时，GIS在线管理为次；而以运行管理为主要目标的电缆网，应区别对待。（二）配网自动化的体系结构:MIS网或其他网络I调度员工作站GIS工作站计 算 机A计 算 机B故事分析工作站维护工作站浏览工作站SCADASCADAGISWEB电量调抄电量管理调节
7、器主服务器备用服务器服务器服务器工作端工作站主站系统I通信光纤、DLC、电话、双绞线、微波通信系统I至变电站 通信处理机当地维护 通信处理机通信处理机子络系统；厂设备Ii集中器ADTUTTU电度表米集终端载压配电载波一数据收集器载波电度表通信系统I网络FTU或TTU 10KV中压载波、光纤环网PSIN或其它交换网载压配电载波丿米集终端自动抄表系统配网自动化系统组成层次：1. 配电主站；2. 配电区域主站；3. 配电子站；4. 配电远方终端（FTU、TTU等）；5. 通信网络。配网自动化是一项系统工程，完整的配电网自动化系统应包含以下几个主要 环节：供电网络、主站系统、远程终端、通信系统、主站网
8、络。由于现有配网自动化系统平台不统一，功能单一，各系统间很难实现互联和 信息共享，造成重复建设、信息资源浪费，这些现状都极大的限制了电力系统的 发展。为此，需要推出一种全新的一体化的配网自动化系统体系结构一一就是把 数据采集与监控系统（SCADA）、配电管理系统（DMS）、地理信息系统（GIS）、 管理信息系统（MIS）、高级应用软件包（PAS）以及变电站综合自动化、馈线自 动化、通信系统集成为一个体系结构良好、平台统一、信息共享、高效灵活的信 息系统。（见图1）（三）实施配网自动化的设计原则和技术原则：1. 配网自动化的设计原则：1.1市配网自动化系统遵循以下各项开放式国际标准（包括硬件平台
9、标准，软件 平台标准，通信协议标准，数据库标准以及应用程序接口标准等）：操作 系统接口符合IEEE、P0SIX及OSI国际标准； 数据库接口符合SQL结构 化查询语言标准；人机界面符合Motif, Windows标准；计算机通信 协议：TCP/IP，X.25。1.2资源利用、信息共享的原则。1.3系统的可扩展性原则。主站系统的规模、容量、处理速度、CPU负荷应有充 足的裕度。1.4系统实时性原则。满足电力系统实时性的要求。1.5可靠性原则。软、硬件都要相对成熟、稳定、可靠。1.6安全性原则。实时、管理、网际间要有安全保护措施和防病毒措施。1.7可维护性原则。可维护性良好，提高了系统可利用率。1
10、.8简化原则。在不影响功能需求的前提下，一、二次设备应尽量简化，以减 少投资，提高可靠性。1.9信息就地处理的原则。1.10因地、因网制宜的原则。2. 配网自动化的技术原则：2.1可靠性原则：实施配网自动化的首要目标是提高配电网的供电可靠性，实现 高度可靠的配网自动化系统要遵循以下原则：具有可靠的电源点（双电源 进线、备自投、变电所自动化）。具有可靠的配电网网架（规划、布局、线 路）。具有可靠的设备（一次智能化开关、二次户外FTU、TTU）。具有可 靠的通信系统（通信介质、设备）。具有可靠的主站系统（计算机硬件、软 件、网络）。2.2分散性原则：由于配电网的地域分布性特点，建立配网自动化系统希
11、望功 能分散、危险分散，采用具有智能的一次设备（如重合器），故障就地解决。 对于县级规模的配电网，复杂性并不高，提高可靠性供电，通常双电源即能 满足实际要求，推荐重合器方案，并且在10KV干线适当配置开关数量，使 保护配合能够实现。为进一步提高整体系统的安全可靠性，主站软件功能 分散，以SCADA为主体的实时监控功能独立运行，以GIS（地理信息系统）为 主体的在线管理功能独立运行，电网分析计算功能独立运行，各功能间内核 （数据库、微内核调度等）一体化设计，保证信息的可靠、高效、优质共享。四配网自动化的实现技术（一）供电方式及一次设备：受地域与经济发展因素的影响，我国的配电网在管理上划分为城市电
12、网（大 中城市）与农村电网（乡村、县城），城市电网以电缆网方式为主，农村电网以架 空线方式为主。配电网的供电方式由电源点、线路开关设备、网架（线路联结）三部分决定， 电源点、网架的不同方式组合，架构了多种多样的供电方式，如单电源辐射状供 电、双（多）电源互备供电、双（多）电源环网供电、网格状供电等，而线路开关设 备如环网柜、重合器、分段器、断路器、负荷开关等提供了功能各异的供电配合 方案。城市电缆网多采用环网柜（配负荷开关、真空断路器、SF6断路器等）作为 配电线路主设备，农电架空线网多采用重合器、分段器、断路器、负荷开关等作 为配电线路主设备。与线路开关设备区分的供电方案主要有：电缆环网柜方
13、案、架空重合器方案、 分段器（自动配电开关）方案、断路器方案、负荷开关方案等。下面仅说明几个重 要问题：1、评价架空网配网自动化供电方案优劣的首要依据是供电可靠性，包括故障下 停电范围、停电次数、停电时间、恢复供电时间。2、在架空线网中，重合器方案具有现实的和技术的优点：实际中，架空线路故 障的80%是瞬间故障，采用重合器隔离瞬间故障，能大幅度提高供电可靠性； 由于强电的危险性，线路发生故障时，希望现场问题就地解决，不宜扩大， 减少人为复杂化；重合器的智能化程度高，使供电网络能独立运行，不依赖 于通信系统、主站系统，同时可以统一规划，分步实施；由于故障多发生在 分支线低压台区，支线可以用智能分
14、段器与干线重合器保护配合。3、县级城市配电网的特点是架空线网、供电半径在5km以内，推荐双电源环网 供电，并采用三开关四分段重合器方案。4、无论是依靠智能开关设备保护配合隔离故障还是通过通信、主站软件隔离故 障，均希望简化电网联结的复杂性，对一般的城区和农网，采用双电源环网 供电，完全能满足用户的供电可靠性要求。（二）主站系统：1. 主站系统设计主站系统设计层次化、模块化。所谓层次化是指软件分为基础平台和应用模 块两层，对功能扩充和修改仅需在功能模块进行，不改变基础平台层，这样保证 系统的可靠性和扩充性。模块化是指在基础平台上尽可能按功能模块化，便于增 加、修改功能以适应不同的投资规模。网络结
15、构在硬件上设计为双网平衡，互为 备用模式，增加带宽与通信的可靠性。软件上设计为C/S模式和B/S模式。运行 管理和维护工作站采用C/S模式，可授权控制和修改各类数据库，浏览查询性工 作站采用B/S模式，采用IE浏览器，访问各类数据和画面，没有修改权限。这 样减轻了配电自动化主站系统的网络负担，提高了主站系统的数据安全性，最大 限度 地扩大了主站系统网络覆盖范围。2. 主站系统方案设计原则：2.1 良好的性能/价格比和实用性，考虑使用的方便性和可维护性；2.2 系统结构、软硬件配置上的开放性，可升级、扩充、方便维护；2.3 软件模块化设计、硬件按功能的划分；2.4 系统运行的高度可靠性，连续稳定的运行；2.5 重要的硬件设备和软件模块冗余设计；2.6 系统接口的开放性，先进性和标准性；2.7 TCP/IP、标准接口规范、通用标准的数据库、WEB方式的运用；2.8 硬件软件平台的选择既要保证可靠运行，又要考虑实际规模；2.9 硬件设备、软件操作系统根据实际需求考虑。2.10 自动化主站系统的电源必须稳定、可靠，应由两路来自不同电源点的供电 线路供电，为
