浅谈自动化管理在配电系统运行的应用

谢升

摘 要：供电单位在过去日常设备管理、设备状态检测、用户用电管理等方面仍需要供电运行人员现场测量或操作，而今，电力抄表已经有部分电表实现远程集抄、配变台区的负荷已实现远程监控和历史数据的存储和统计、配电线路设备也已经实现GIS地理信息系统的定位和绘图，但现在的电力专业人员再也不仅仅要做电力线路的工作，还需要理解通信专业、计算机专业等其他专业的内容。

关键词：配电系统 信息技术 数据库；

概述

为了更好的运行管理和数据统计，根据信息系统建设的一般规律，结合供电企业的生产实际，提出了全局信息一体化的面向基础数据的数据库设计方法，给出了配电运行和生产综合信息系统的数据采集设备和应用软件设计与实现方法。

1 基础数据库的建立

目前，供电公司各个系统的底层，都可以理解成一个具有强大逻辑存储功能的数据库，如生产系统、资产管理系统、GIS地理信息系统、营销系统、计量系统，都是以数据库的形式存储用户信息，资产信息，设备信息和实时监测数据。配电网络的运行管理利用信息技术自动遥控和监测高压配电线上的开关设备和线路参数，对数据存储到数据库，并通过一定的逻辑关系关联起来，在根据管理的需求，对数据进行筛选并通过表格的形式呈现出来，方便管理者的统计和分析，以便及时发现并消除缺陷，并实现自动隔离故障区间、以最佳的方式恢复非故障区域供电的功能，为用户提供经济、可靠、稳定的电力供应。

2 配电自动化系统数据采集设备

配电自动化系统由主站系统层、变电站自动化系统层或配电子站层、通信系统层和站端系统层四个层次组成。按硬件和软件分包括以下部分：①智能开关；②通信网络；③监控、监测终端，FTU；④配网自动化SCADA；⑤配网自动化的基本高级应用软件；⑥SCADA 与地理信息系统（GIS）的一体化；⑦系统仿真软件；⑧配电工作管理系统（包括网络分析、运行管理、设备检修管理工程设计、施工管理、配电规划设计系统等）；⑨用电管理自动化（包括远程载波抄表系统、客户信息系统、负荷管理系统、用电营业管理系统、用户故障报修系统）；⑩配电网能耗管理系统（如能耗统计分析，配电网在线经济运行和变压器负荷管理）；和其它系统的接口（MIS 系统等）。

2.1 自动化开关

遥控接口可监视开关装置，正确指示开关的分/合/接地的位置。设有备用电池以便在失电时操作开关装置。遥控接口可通过一个开放的协议与控制中心通讯，也可与不同的通讯介质如PSTN 模块，无线电，光纤，DPLS 等进行通讯。合理选用通讯的方法是快速重组电网的一个重要因素。配电变压器的断路器必须能实现遥控，在故障时，保护装置将使线路上的馈电开关跳闸。

它既可以无须通讯线路实现电网的自动诊断故障、自动隔离故障段、自动恢复非故障段的供电，也可以与通讯系统相接，通过子站与主站的控制单元实现遥测、遥控自动化。分段模式的开关功能有：延时合闸，失电分闸，合闸闭锁等。联络模式的开关功能有：延时合闸，时限闭锁，脉冲闭锁，两侧来电闭锁，一侧来电闭锁，闭锁自动解除。对于供电安全性：自动化开关操作必须要通过密码验证才能动作，杜绝因信号干扰致使开关异常动作等情况发生。

2.2 监控、监测终端

包括出线开关终端、分段开关终端、联络开关终端、开闭所开关终端、小区划变开关终端等，其基本的功能是信息的采集和处理、接受并执行遥控指令、事件记录及上报、闭锁功能、电源失电保护、参数设置、自诊断、自恢复、通讯功能。监控、监测终端的主要特点：采用交流采集，可检测电压、电流、频率、功率因数、有功功率、无功功率、视在功率、电能等高精度的数据。具有强大的通讯功能，支持多种通讯规约，开放的通讯方式。

2.3 通信网络

为了提高系统的控制管理能力和减少通讯端口设备，提高系统的可靠性，将系统分为若干子群，每个子群由几十个监控终端组成，并由一个通讯控制器管理。通讯控制器起承上启下的作用，对于上位，它接收从后台发来的各种指令，对下位，收集数据和转发后台的指令，并控制上、下位的通讯对RTU、FTU 等监控终端通讯通道的状态及通讯质量进行监视，当主通道的通信出错率达到整定极限或此通道中断时，系统能自动切换到备用通道。可在线启停、切找通道，并进行运行监视报警，并对各通道的通讯出错次数进行统计。在网络接入方式时，也能进行正常的监视、报警提示。

如今，网络安全也是重中之重。不管是供电单位的计算机终端或者是遥控信号的保密设置，都必须设置安全密码权限，并由专业人员管理，防止操作权限被恶意盗取或者遥控信号被截取，致使电力设备被恶意操作，造成电力系统崩溃并对社会带来严重经济损失。

2.4 扩展SCADA 系统的功能

功能的投切：根据用电网的实际运行情况，由值班调度员通过控制方式进行远方微机装置的功能进行投入或退出的操作。

定值的修改：根据电网的运行方式，由值班调度员进行远方设备或修改微机装置的某些定值。SCADA 系统里的系统遥控操作必须按照顺序进行，因此提供防误操作的设置功能。

拓扑网络着色：通过网络拓扑分析，支持图形的线路动态着色功能和潮流方向标志功能。可实现线路检修停电着色，线路开关的分、合闸着色，线路带电着色，线路过压着色，线路电压等级着色，用动态流动的虚线或箭头等方式显示潮流方向。

故障录波分析：能搜集带有故障录波功能的FTU的数据，对其进行分析并给出波形。

故障分析模块：可以对各种方式进行故障计算，如：基于实时态的在线故障计算，确保开关的正常运行、基于研究态的离线故障计算，校验电气设备的性能。对称短路和各种不对称短路故障的计算。

各种断线故障的计算：同杆架设线路的跨线短路故障的计算、能处理电力系统的复合故障计算和分析研究、能处理线路瞬时接地故障分析研究。

故障隔离和恢复模块：适用于任意结构的配电网络，如辐射状、网络状、多环网络等；并可以处理系统的多重故障。能进行系统的实时分析，与故障分析、系统的在线潮流、防误操作等模块紧密集成，根据SCADA系统采集的实时信息，采用软件智能方式对全网进行实时分析和判断，准确判断故障位置，保证系统安全。根据网络的实际连接方式和负荷水平，对多种故障恢复方式进行安全性和网络线损坏等经济性的校核比较，在确保系统安全性的前提下，给出最佳的故障恢复方案，使配变负荷的分配尽可能平均、尽可能减少停电次数、电压质量尽可能优等多种目标。

3 结语

本文从供电企业的生产实际出发，在综合考虑输变电生产的特殊性、一般性及其规范性的基础上，从全局信息一体化规划设计的角度，论述了系统的设备功能组成和数据库与应用软件的设计实现方法。这些应用的实施为供电企业向规范化管理和电力市场运营提供了必要的手段，使管理和运营更方便更智能。电力系统在运行中会出现一些意想不到的问题，但通过深入的理论分析和实践，就能采取有效的措施，处理存在故障，为公司生产提供了良好的电力保障，同时也积累了许多现场的经验。

參考文献：

[1]许克明 熊炜 《配电网自动化系统》 重庆大学出版社

[2]华晔 《谈中国智能配电网》 科技与生活 2010年第24期

[3]黄佳宁 《我国配电自动化发展趋势的研究》 今日科苑 2010年第24期