某地区配电自动化系统建设方案

牛保臣 靳 磊 徐 艳

（1.辉县市电业局，河南 辉县 453600；2.河南省轻工业学校，郑州 450001）

配电自动化系统的主要功能是实现配电网管理的自动化和现代化，通过融合信息技术、网络数据传输技术、在线及离线数据整合技术等完成了配电网内设备状态的监测、保护及控制[1]。通过构建配电自动化系统不但能够提高配电网供电的可靠性，而且有利于改善电网的电能质量，增强电网的自动化及科技化技术水平。国外发达国家在 20世纪 60年代末就已经开始对配电自动化系统进行广泛研究并开展了推广应用工作，而我国直至上世纪末才逐步完成配电自动化的相关规范和标准的构建[2]，随着我国经济的高速发展，用户对供电可靠性和电能质量的要求不断提高，配电自动化已经成为电力系统自动化技术发展及构建智能电网的必然趋势，本文研究了配电自动化原理，分析了配电自动化的实际构建方案。

1 配电自动化系统结构分析

通常采用三层网络结构构建配电自动化系统，即将整个配电自动化系统分为主站层、子站层和配电终端层三个子系统[3]，分阶段对各个子系统进行建设，如图1所示。

图1 配电自动化系统结构图

1.1 主站层面

主站子系统作为整个配电自动化系统的最高层面，其主要功能是从整体上实现配电网的监视和控制，通过分析配电网中各个设备的运行状态来协调局部子网之间的关系，保证整个配电网都处于最优运行状态中，对整个配电网实施有效的监督和管理，在配电自动化系统的监控和管理体系中处于核心地位。

配电自动化主站系统通常采用基于 Windows或者基于Unix的计算机系统作为硬件平台，同时选取大型的数据库作为数据存储和处理的媒介，采用一体化和开放式的设计思想来构建系统的软件支撑平台。

1.2 子站层面

配电子站是指配电自动化系统中的中间监控点，属于整个系统的中间过渡层，主要作用是承担本站馈线上各种终端的通信及其技术管理，采取双向通信的方式，通过汇集馈线 FTU和变电站 FTU所采集的各种信息上传来减小各中心监控点对于主站的依赖，同时将主站所发出的参数和遥控命令送至配电终端的DTU、FTU和TTU中，起着承上启下的作用。同时配电子站还具有多种智能功能，如对所管辖区域内的故障进行隔离和恢复等。

1.3 终端层面

配电终端是配电自动化系统具体功能的实施层，主要作用是采集并向上传送相关的数据，通过主站的调度控制来完成开关的操作。

2 配电自动化通信网络构建

由于配电网具有分散的特点，难以采用一种通信方式完成配电自动化系统的通信，因此在实际应用中往往采用接入层结合骨干网的网络结构，采取混合的通信方式[4]。骨干通信网络是指数据量较大的核心变电所和配电子站，配电网中的FTU、TTU等智能通信设备通过对它们的数据进行转发构建了配电网中的通信接入层，这种混合通信方式能够起到优化通信通道配置的作用，不但减少了通信设备的投资，而且使系统的层次更加明确，有利于通信通道的建设和维护。

目前配电自动化系统中骨干通信网络所采用的通信媒介有无限通信，电力载波通信及数字电台等多种通信方式，但这些通信方式的通信速度是比较低的，通常在350～8700b/s之间[5]，为了提高通信速度，许多有条件的电力企业在其所管辖地区已经建成了SDH光纤网络，其接口已经覆盖到了变电所内，通过SDH网络实现了变电所内自动化系统与主站系统的数据传输。

当前变电所内设备大多利用 PCM 设备来接入SDH网络，部分大型的供电企业也采用了 IP Over SDH的接入方式，后者对 RTU变电所内的自动化系统具有特殊的要求[6]，即其必须具备IP网络接口，这样才能由网络接口接入路由器，再通过路由器连接到传输网络的接口，最后接入到SDH网络，实现了路由器及主站端的点对点的连接和实时监控数据的传输，如图2所示。

图2 配电通信系统网络结构图

3 某地区配电自动化建设方案

3.1 主站建设

该地区所建设的主站系统硬件设备主要包括服务器、工作站、网络设备和采集设备。网络部分除了 DMS主局域网外还包括数据采集网、GIS网和WEB服务器网等，各局域网之间通过防火墙或物理隔离装置进行安全隔离。所有设备根据安全防护要求分布在不同的安全区中，从硬件结构来看，整个系统分布在两个安全区中，分别为安全区 I和安全区 III，主系统位于安全区 I，GIS子系统位于安全区III，WEB子系统位于安全区 III，安全区I与安全区III之间设置正向与反向专用物理隔离装置。

图3 所构建的主站系统结构图

3.2 子站建设

本次配电自动化系统建设中所构建的子站选用网络型的中断设备，对于局部具备了应用条件的配电室及环网单元加装站所终端设备（DTU），累计安装DTU装置17套，且每套DTU都具备至少四路遥控输出的遥控模件，并最终可扩展到八路；交流采样的遥测模件也是4路的，并可扩展至16路；在遥信模件中至少具备了八路的输入信号通道，并最终可扩展至32路。对DTU采取落地式的安装方式，直接将站内照明电源作为DTU的电源。

分支开关和调度开关每台都加装1套馈线终端（FTU），该地区累计安装了26套FTU，且每个分支开关FTU都应具备二路遥测，每个调度开关FTU都应具备一路遥控及二路遥测。每台配电变压器配备一套配变终端装置（TTU），该地区累计安装14套TTU，每TTU都具备了二路遥测功能。为了采集配电网主干线路的故障信息，每个电缆分支箱都配置一套故障指示仪，该地区累计安装40套故障指示仪，该地区完成配电自动化系统的建设后，环网单元及出线开关上所安装的 DTU都实现了“三遥”的功能，配电室出线柜及架空线路上所配置的FTU都实行了“二遥”的功能，电缆线路分支及辐射架空线路分支都实现了“一遥”的功能。

3.3 通信系统建设与改造

在构建配电自动化系统的通信系统时采用了EPON技术，该技术包括光线路终端（OLT）、光分配网络（ODN）及光网络单元（ONU）组成，实现了一点到多点的双向光纤接入。其中支路光缆和分光器构建了 ODN、多个光分配网络（ODN）和光线路终端（OLT）共同组成了光纤网络单元，不但对多个光分配网络进行了连接，而且提供了数据的双向传输通道，EPON在配网通信中的解决方案如图4所示。

图4 EPON在配网通信中的解决方案图

该通信系统不要求分光器的级数，但要求每个ONU的衰减应在24dB以内，若容量不足，则可采取多种芯片的方式进行扩容，同时可以采用无源的分光器来配置OLT或以双PON保护的方式进行组网，在配电通信终端用ONU接入汇接点，不但完成了主干线路的保护功能，而且也实现了多抗点的失效保护，保障了配电设备的可靠高效运行。

4 结论

本文以某地区配电自动化系统建设方案为实例，分析了配电自动化系统的整体架构及通信网络的组网方式。由于配电网是直接面向用户的，其自动化水平将直接影响用户供电可靠性和电能质量，因此，建设集成化及智能化的配对自动化系统有助于提高整个电网的科技水平，同时也为智能电网的建设奠定了基础。

[1]李骞.桂林市配网自动化系统实施方案[J].电工技术,2008(2): 13-15.

[2]刘健,倪建立.配电网自动化新技术[M].中国水利水电出版社, 2004: 33-42.

[3]宋卫东,叶华艺.浅谈配电网自动化系统的应用实效[J].广东电力, 2005, 18(12): 62-64.

[4]姚建国,周大平,沈兵兵等. 新一代配电网自动化及管理系统的设计和实现[J]. 电力系统自动化, 2006, 30(8): 89-93.

[5]白树忠,胡振国.配电网故障自动诊断、隔离与恢复软件的开发与应用[J].电力自动化设备, 2000, 20(4): 20-22.

[6]张建功,杨子强,王建彬,刘东.配电网自动化实用模式探讨[J].电网技术, 2003, 27(1): 80-83.