配电自动化系统的设计与实现

张 建

ZHANG Jian

（德阳电业局，德阳 618000）

0 引言

国民经济的进一步发展，工农业生产规模的扩大对电能总量需求及供电可靠性提出了更高的要求，构筑高效稳定的配电综合自动化系统已成为各级供电企业研究的重要方向。35kV及以下中低压输配电网是电能资源分配调度的重要枢纽，其继电保护系统的综合自动化水平高低直接决定着电能资源能否在输配电网中高效稳定传输分配调度，是供电区域社会经济发展重要影响因素之一。配电综合自动化系统是电能分配调度各部门高效稳定运行生产的重要技术基础保障，但由于我国对配电网综合自动化技术研究起步较晚，加上当时建设技术条件和综合投资等外部因素的影响，配电网普遍存在基础自动化设施简陋、综合自动化水平较低等问题。特别是在工农业生产大规模扩容、扩建过程中，配电网结构变得越来越复杂，需要检测控制的点面越来越多，整个配电网综合自动系统的建设和技术改造不仅需要大量的投资资金，而且工程整体工程量相当大，所涉及到的专业较多，也就是说要对配电网进行系统的技术改造难度十分大，很难实现一次性投资改造。因此，在进行配电网综合自动化系统改造时，许多市县级供电企业常采用分布分项配电综合自动化系统建设措施，通过逐段改造，分项投资的综合投资技术改造原则在配电网中逐步开展综合自动化系统建设改造工程。线损是电能在生产、传输、分配等过程中由于输电线路本身或其它外部原因所产生的电能损耗部分，也是国家对相关供配电企业进行经济技术考核的重要参考指标，同时线损也是配电综合自动化系统水平高低的一个体现因素。为了降低供电区域的线损，减少单位电能的输送成本，提高其运行调度的综合效率，各供电部门在对供电区域系统线损进行详细分析后，结合配电网拥有的相关基础自动化设施条件，通过采取相关先进技术措施和装备，从电能系统分配调度、有序用电、集中计量管理、以及运行模式实时调节等环节中，不断调整优化配电网结构，充分掌握配电网线损的构成及其发展趋势，从而构筑能够满足供电区域配电网高效稳定分配调度需求的综合自动化系统，保证整个配电网高效节能的稳定运营发展。在上述的多个电能分配调度运行管理环节中，任一方案措施的稳定开展均离不开配电网实时准确的用户用电信息数据，因此，要构筑配电网综合自动化系统首先要建立能够反映配电网综合运行工况特性的线损综合自动化管理系统（LAMS），也就是说构筑配电网综合自动化系统中的LAMS子系统是配电网自动化研究的一个重要课题。

1 配电线损综合自动化管理系统(LAMS)

1.1 LAMS系统分层分布式结构

各种用电信息是构筑配电网线损综合自动化系统的基础数据，是系统进行运算分析的重要依据，其采集、远程传输、综合运算分析是否实时准确直接影响到整个线损自动化管理系统能否高效稳定运算分析。为了获得能够反映配电网实时运行工况特性的准确电参量数据信息，需要通过安装在配电网现地的智能采集仪器采集各变配电设备实时运行电参量数据，并且还需要与需求侧电能营销系统进行实时数据通信共享。配电网线损综合管理系统主要包含电参量数据信息自动采集管理子系统、实时数据信息远程传输通信子系统、数据信息综合运算分析判断子系统、以及历史运行数据库管理子系统四大数据分析处理子系统，即通常所说的三个应用子系统加一个数据库子系统的分层分布式结构。从应用功能角度来看，三个应用子系统相互间是独立的，分别完成不同的功能；但从协调工作和数据信息共享角度来看，三个应用子系统间又是相互密切联系的，任一系统出现问题会直接影响到线损自动化管理系统的运行可靠性和精确性。配电线损自动化管理系统的拓扑结构体系如图1所示。

图1 配电线损自动化管理系统的拓扑结构体系

从图1可知，线损自动化管理系统采用分布对象特征数据监测技术和多层分布式事务处理的拓扑结构，主要以WEB为主要表现形式，便于供电企业线损管理多部门人员参与系统数据的共享和协调工作，以提高系统总体性能，降低各类数据信息数据库与网络的负担。系统通过网关服务器动态采集来自地区电网SCADA系统运行状态信息、用电营销系统中的供电信息、集中远程电能采集系统中的实时用电信息等，然后通过相应的通信通道ADO接口与数据库服务器进行实时数据信息交换。

线损自动化管理系统通过网关服务器实时采集用电负荷和配电台区的实时电参量数据信息，然后与配电网SCADA系统、用电营销系统等进行电参量数据信息的实时共享和相互协调工作。其中电能采集系统和用电营销系统是线损自动化管理系统中的两个核心子系统，因此，系统在设计过程中应充分考虑LAMS数据库服务器与这两个子系统间的接口设计，以提高线损自动化管理系统综合运行可靠性。

1.1.1 与电能采集系统接口

电能采集系统在实际运行过程中，会实时采集配电台区和电力用户用电终端的实时电参量数据。为了提高所采集到的电参量数据的实时准确性，同时保证整个数据通信网络高效稳定的运行。在系统设计时，设计电能信息采集间隔为30min，系统采集周期为24h。然后利用数据库服务器实时储存所获得的电量信息，并通过内部程序自动生成中间数据表。数据处理服务器、应用服务器、Web服务器以及网关服务器等可以根据用户需求定时从数据库服务器中读取相关的数据信息。

1.1.2 与用电营销系统接口

为了防止电力客户用电信息被非法利用，出于系统安全性因素考虑，数据库服务器与用电营销系统是无法直接互访的，但是可以通过访问供电公司台区图系统数据库的方式访问所需的用电营销系统数据。

从电力用户用电终端、配电台区以及用电营销系统中获取实时的电参量数据信息，为系统进行线损统计分析提供实时原始基础数据信息。

1.2 软件子功能结构

为了提高线损自动化管理系统的人性化服务水平，整个系统的软件功能按照常用功能需求主要划分为档案管理、线损管理、统计分析报表、系统自检异常报警、实时电量采集和可视化图形平台六大功能模块，其具体的功能模块结构如图2所示。

图2 线损自动化管理系统软件功能模块结构

六大功能模块是线损自动化管理系统正常运行的基础结构，现将其中四个功能模块进行详细的分析。

1.2.1 档案管理

在该功能模块中，主要记录配电网中各类变配电设备特性参数、计量设备的抄表方案、供电方式等资料信息，便于运行管理人员进行规范化管理和可视化查询与维护。档案管理功能模块还可以从LAMS数据库中提取实时的用电电量及其他数据信息，便于配电线损管理人员制定规范化、系统化、标准化的线损管理制度措施。

1.2.2 电量采集

电量采集功能模块主要为线损自动化管理系统提供实时准确的基础用电电量数据信息，主要包括：电参量数据信息远程集中采集、LAMS中间数据库的读取以及电参量数据完整性、实时性、准确性分析等。线损自动化管理系统在正常运行时，按照内部程序要求定时通过现地终端采集器自动采集配电台区、用户用电终端等各计量点的电量信息，并定时从中间数据库中读取用电营销数据信息。为了提高系统综合自动化水平，电量采集功能模块还具备停电损失智能分析、电量补采、负荷预测等功能。

1.2.3 线损管理

通过电量采集功能模块所获得的实时电量基础数据信息，经过内部程序进行理论线损和实时线损的统计计算，实现供电企业线损的自动汇总统计。线损管理可以按照分地区、分电压（10kV、0.4kV）等级、分供电线路、分配电台区等进行线损统计计算。且具有按月、季、年线损统计分析和负荷预测功能。基于实时电参量数据信息的线损自动化管理系统，除了可以实现线损的实时统计分析计算外，还具备线损指标方案和技术降损措施制度自动生成等功能。

1.2.4 统计报表

通过系统线损实时统计分析判断，并制定方便、灵活、完整的线损统计报表和负荷曲线，便于运行人员制定完整的电能分配调度和线损管理措施制度。

2 配电自动化线损管理系统应用效益分析

线损自动化管理系统在实现对配电网计量点电参量数据信息实时采集的基础上，通过与理论线损和实时线损计算软件接口进行有效连接后，实现对送变电损失、配电损失的实时统计分析计算，在工程实际应用中取得了良好的社会经济效益：

1）通过实时、准确地配电网线损统计分析计算，有效提高供电企业线损管理自动化水平；

2）利用计算机强大的数据分析判断功能，通过统计线损率与理论线损率的实时比较，可以及时发现供电异常的线路和配电台区，便于有针对性的打击窃电工作的展开，有效杜绝窃电现象的发生；

3）利用图形化矢量分析，可以动态发现配电网结构和电能分配调度过程中的薄弱点和薄弱环节，对配电网建设改造工作起到指导性功能作用。

4）可以通过计算机自动优化分析，获得配电网最优运行方式，合理调整供电方式，有效降低配电网线损率，保证配电网高效稳定、节能经济的运营发展。

3 结束语

线损自动化管理系统基于配电台区和电力用户终端实时电参量数据信息的采集，通过丰富的报表、曲线等可视化方式展示分析数据，并提供报表数据的WEB浏览，不仅可以提高线损分析的实时性、科学性和准确性，同时有利于供配电企业优化配电网结构，有针对性的制定具有实效性的节能降损措施制度。线损自动化管理系统利用计算机内部程序自动生成线损数据和分析报表，实现配电网线损单值、多值、全方位以及多约束性因素的实时在线监测和线损报表的自动分析生产。供电企业线损管理人员可以通过人机互通界面实时了解配电网运行情况，动态分析配电网结构、用电信息、电力负荷等特征电参量数据信息，便于其制定完善的节能降损措施方案，大大提高了供电企业配电网线损管理综合自动化水平。

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