配网自动化系统应用和改造难点问题的探讨

刘立英 蔡超 王玮

【摘要】本文主要阐述了配网自动化系统现状和作用，重点分析了配网自动化系统主站应用和站端自动化设备建设难点问题，提出了系统扩展方案通过扩展部分高级应用功能，实现配电网运行状态分析和优化运行，提升配网运行的智能化化水平。

【关键词】配网自动化;系统应用;解决方案

配电自动化系统，亦称配电管理系统（DMS）或配电自动化/需求方管理系统（DA/DSM），是包括110/10kV变电所的10kV馈线，开闭所、二次 配电站和用户在内的配电系统的整体数字自动化与能源管理系统，通过这一系统来完成对配电同一用户（尤其是城市电网—用户）的集中监视、优化运行控制与管 理，达到高可靠性、高质量的供电，降低供电成本和为广大用户提供优质服务的目的。廊坊供电公司配电自动化系统主站硬件为IBM P550服务器+磁盘阵列，UNIX操作系统，工作站采用unix、windows、Linux系统，采用Oracle数据库软件，系统实现SCADA功能、馈线自动化功能、智能操作票功能、调度日志功能、GIS和配电工作管理功能。

1.配网自动化系统作用

1.1 配网SCADA功能

配网SCADA功能是对市、区内10kV馈线上各个监测点（如分段开关、电容器开关、手拉手开关等）线路上运行参数进行 遥测，对开关进行遥控，以便实现集中监控和实施配网自动化功能（DMS），配网SCADA是配网自动化的基础，是实现DMS的先决条件，它与地区调度系统 的主要区别在于采用大量智能仪器分散放置在室外10kV线路的杆上，通过高可靠有效的数据通讯设备将它们同主站连在一起，再通过运行一整套DMS软件来实 现所要达到的目标，因而总体来说配网自动化系统较电网调度自动化系统更为复杂。

1.2 对10kV馈线的快速故障诊断、隔离和自动恢复供电功能

配网自动化系统是一套对10kV馈线故障区段进行自动判别、隔离自动恢复供电的程序，分由变电所监控机来实现和由控制中心主控计算机来完成两种方案，所要达到的目标 是在馈线发生故障后的数十秒钟内完成对故障线路区段的分离和完成部分的恢复供电，程序还应完成最佳供电路径的选择，以保证恢复供电后的电压水平和运行安全 性。根据需要，可以开发故障点定位算法，以便快速确定故障点的具体位置。

1.3 无功/电压控制，配网潮流分析计算

开发适用于配电网的潮流计算方法，结合10kV馈线配置的电容器组实现电压/无功自动控制，以便提高电压合格率和降低配网网损。

1.4 网络拓扑分析及最优开关程序，在满足安全性的前提下，通过配网网络的最优潮流分析，确定出在各种条件下对应的最佳运行方式。

1.5 GIS/AM/FM的联网、应用与开发

GIS是基于地理坐标的信息系统，在配网自动化中占有重要地位，GIS技术的开发目标主要是以地理图为背景的动态实时监控系统，这为配网的实时监控和管理提供了极大的方便。

2.配网自动化系统应用的难点

近几年来，我国输电网的自动化程度已有很大的提高，地调系统已基本普及，县调系统、无人值守变电所和变电所综合自动化的建设也发展很快，但是，配电网的自动化程度和水平仍然很低。

2.1 配电网仍然得不到足够的重视，管理水平低，投入少

在我国，人们往往形成一种错觉，觉得配电自动化系统比输电网自动化系统简单，重要程度低，所以投资少。而实际上恰恰相反，配电自动化系统不但比输电网自动化系统对于设备的要求高，而且规模也要大得多，因此建设费用也要高得多。在发达国家，发电配电的投资比例是1：0.7，而我国只有1：0.12，因此，观念上的滞后是制约配电自动化发展的主要因素。

2.2 现场情况复杂，测控点多

输电网自动化系统的测控对象一般都是较大型的110kV以上变电所以及少数35kV和10kV变电所，因此站点少，而配电 自动化系统的测控对象为进线变电所、10kV开闭所、小区变电所、配电变电所、分段开关、并联电容器、用户电能表和重要负荷等，因此站点非常多，这不仅会 给系统的组织带来较大困难，而且在控制中心的网络上，要处理这么大量的信息，特别是在图形工作站上，要清晰地展现电网运行方式，困难将非常大;另外如此众多的终端设备，一但可靠性不够高、或不方便维护，则将会使电力局陷入大量烦琐的维护工作中;此外点多量大，系统造价也将是一个很大的问题。

2.3 工作环境恶劣

和输电网自动化系统不同的是，配电网自动化系统绝大部分设备均需在户外运行，工作环境恶劣，温度要求通常在-25～75℃，耐湿度要求高达95%，另外还要考虑防雨、防晒、防雷、防风沙等因素，挂在现场的二次设备还要考虑振动、干扰等影响，另外，在配电系统中设备的投切也比输电网系统频繁得多，因 此，设备的可靠性、寿命、质量等要求都较户内的高，造价也增大。

3.系统存在的主要问题

3.1 系统不满足配电网优化运行的需要

廊坊地区现有系统具备配电自动化系统基本功能，主要为SCADA和馈线自动化功能，实现了配电网的实时监控和故障处理，但无法对配电网运行状态进行有效分析，进而实现配电网的优化运行，需要扩展配电网高级应用功能。

3.2 系统不满足《配电网二次系统安全防护方案》

现有系统通过有线和无线方式与配电自动化终端通讯，目前无线通讯位于安全I区，不符合《配电网二次系统安全防护方案》要求，应在安全III区扩展公网采集子系统，实现安全I、III区控制的安全加密。

3.3 系统不满足地县一体化建设要求

目前，现有系统主要提供廊坊地区配电自动化系统主站功能，未考虑地县一体化支撑，需要通过系统升级，满足涵盖廊坊1地8县的地县一体化配电自动化系统主站功能。

4.系统扩展方案

4.1 硬件架构

4.1.1 公网数据采集子网功能扩展

现有系统公网数据采集位于安全I区，采用终端服务器背靠背通讯实现网络隔离。根据配电自动化系统安全防护要求，需对现有系统进行公网数据采集子网的构建，使之运行于安全III区，实现控制命令的加密认证。公网数据采集子网功能扩展如图4.1所示。

图4.1 公网数据采集子网功能扩展示意图

4.1.2 地县一体化功能扩展

目前，现有系统只具备廊坊城区配电自动化系统功能，在此基础上实现地县一体化功能的总体思路是：采用集中式建设模式，即统一的数据采集、数据处理、数据存储，集中地应用部署，实现基于地区、县域的责任区管理与调控功能。

地县一体化功能扩展如图4.2所示。

图4.2 地县一体化架构示意图

4.1.3 高级应用功能扩展

目前，现有系统具备了基础平台功能和实时监控与馈线自动化功能，本方案通过扩展部分高级应用功能，实现配电网运行状态分析和优化运行，提升配网运行的智能化化水平。

高级应用功能扩展如图4.3所示。

图4.3 高级应用功能扩展架构示意图

4.2 软件功能

4.2.1 责任区管理与信息分流

4.2.1.1 责任区管理

在县域分公司分别设立不同权限的工作站，各县域分公司可操作对象相互独立，互不干涉，实现信息分流、报警分流、权限分流等。各县域分公司在使用上必须是严格的相互独立、互不干扰，如报警窗只显示各配电工区相应信息，不致混淆，以实现区域化监控和管理。

4.2.1.2 信息分区分流

应用信息的分流技术对所有的实时信息（全遥信、遥信变位、全遥测、变化遥测、厂站工况、越限信息以及各种告警信息）能够按照责任区管理进行有效的分流和分层处理，减轻网上的报文流量，提高响应速度，提高整个系统的性能和信息吞吐量。