基于GIS技术10kV配电网综合自动化系统研究

国网乐清市供电公司 刘 芳 温州市图盛供电服务有限公司乐清市分公司 徐 清

随着经济的发展与社会的进步，人们对于电力能源的需求也在随之不断提高，10kV配电网线路作为区域电能供给的重要基础，倘若出现故障问题，将会对区域内的电力能源供给造成极大的影响。因此，某公司技术人员借助GIS技术，对10kV配电网综合自动化系统进行分析，切实保证某公司负责区域内的电能供给安全。

1 基于GIS技术的配电网自动化通信方式

1.1 GIS系统

GIS系统也被称为地理信息系统，其将遥感技术、地理科学以及计算机技术等诸多技术进行有效整合，并在信息科学的发展基础上进行演化，从而形成完整的地理信息系统。基于计算机技术的不断发展，操作人员可借助计算机辅助设计技术对图形数据进行精细化处理，图形数据的显著特点便是图形元素具有明显的空间位置坐标，使得每个图形之间都具有多样化的拓扑结构。将配电网自动控制系统与GIS技术进行集成，可使得综合自动化系统信息变得更为直观、精准以及全面。使得当前配电调度工作以及系统管理工作变得更为轻松与科学。

1.2 通信技术

10kV配电网综合自动化系统中涵盖两种通信方式，分别为有线通信及无线通信，操作人员需要根据实际的使用场合来甄选通信方式。无线通信方式可以忽略布线问题，对其进行运用的难度相对较低，整体的使用成本相对较低。针对主站而言，一般会甄选光纤传输技术以及PLC通信技术，倘若使用光纤通信，操作人员需要对其传输线路进行布置，其投资成本相对较大，但是传输效率相对较高，可以保证相对较好的传输稳定性，其抗扰性相对较高。

光纤通信技术。根据传输技术类型而言，主要涵盖AON以及PON技术，AON与PON相比较而言，前者成本相对较低，并且接入速率相对较高，在未使用中继器的基础上，可以满足70km的传输需求[1]；电话线通信技术。该种通信技术的应用时间相对较早，其传输介质一般为租用公共电话线，能够满足当前配电网运行的实际通信要求，但是其需要借助电话线路进行传输，工程实践的局限性相对较大；无线公网通信技术。根据当前的配电网综合自动化系统，其需要借助移动通信网络来进行通信，当前，我国的移动通信网络技术相对较为成熟，覆盖面积相对较为广阔。总而言之，10kV配电网综合自动化系统会更加侧重于PLC通信技术、光纤传输技术以及无线公网技术。

2 基于GIS技术10kV配电网综合自动化系统设计

2.1 系统总体设计思路

由该种自动化系统进行控制与管理的电气设备，具有信息交互以及监控等自动化功能，能够对调度中心传输的控制指令进行执行，同时将系统运行指标，如电压以及电流等基础信息发送给调度中心。某公司会对通信线路进行设计，并在自动化系统的帮助下对通讯线路节点进行定位，从而在后续的运行故障中对其故障点进行精准定位，并对其进行全面排查，倘若误差数值小于3m，则不会影响维修工作的正常运行，所以一般会甄选GIS模块。

借助GIS模块系统可对不同设备的节点位置信息进行获取，因此技术人员需要切实做好优化升级工作，所有的设备在出厂后都需要进行密封。所以需要将GIS模组安装至现场通信节点之中，并对其进行科学合理规划，保证模组与电气设备之间的距离不会超过5m，从而对其定位精准度进行明确。

2.2 地理位置信息获取与通信传递

通过GIS技术可以对配电网的通信节点坐标信息进行获取，从而对配电网故障节点进行定位，切实提高自动化系统的运行水平。为了进一步提高地理位置信息获取与通信传递能力，操作人员可在功能模组中将卫星定位技术进行融入，从而使得自动化系统可以在日常的运转中，具有相对较高的定位精准性以及运行稳定性，同时对信号丢失问题进行有效解决，并根据实际要求对第一次的定位时间进行缩短。

2.3 通信单元架构设计

技术人员需要通过OLT环网模式，完成不同开关站智能终端的信息交互，在交换机设备的帮助下，将系统信息进行传输，并借助光纤网络站将IP地址等关键数据信息进行交互，同时在主站服务器的帮助下，对接收到的数据信息进行总结与处理，并在自动控制模组的辅助下，借助PON方式满足主站向诸多终端进行传输的基本要求[2]。在对通信单元架构进行设计的过程中，设计人员可借助LTE通信技术以及3G通信技术等多种通信技术。虽然LTE通信技术是当前我国移动通信技术的常青树，与WIMNAX技术存在一些相同之处，但是在实际的系统构建中大多会采用WIMAX通信技术，借助基站对数据信息进行转接，同时通过中心管理单元，以无线传输的方式，将数据信息传输至基站。

2.4 系统集成技术应用

2.4.1 系统集成技术要求

要想实现配电网自动化系统的正常运行，离不开电气设备的大力支持，所有每个电气设备都是综合自动化系统的控制节点，系统需要对不同的电力设备进行识别，同时将设备进行编码区分，为最大限度地加强系统通信质量，某公司技术人员提出在现场对通信节点进行设计。

2.4.2 系统集成技术分析

基于系统运行过程汇总，GIS技术所获取的信息会成为电网补充信息，同时被输入系统数据平台内部，进而实现自动化系统的有效运行。某公司技术人员需要将GIS技术与综合自动化系统进行有效集成，某公司技术人员立足于信息交互以及交流层面，对以下内容进行优化与满足。

将IEC模型作为系统中GIS信息的重要基础，并在其基础上完成数据补充以及整合，当数据补充完成后，可以借助总线将数据传输至系统之中，并转换成为10kV配网图形数据，并在系统中构建图形显示界面。借助主站终端将系统运行数据进行传输，保证GIS系统的正常运行。

信息交互共涵盖两种部分，分别为地理坐标以及配网实时信息。就地理坐标信息而言，操作人员可以对现场通信节点进行采集，并将其导入至GIS系统之中，借助反向隔离装置，通过安全I区以及III区，并借助正向隔离装置，传输至主站系统的通信服务接口，同时将系统中的地理图、单线图以及联络图转换成为配网单线图，并在DMS服务器中进行存储。根据设计的配电网信息运行情况来说，信息会从主站系统中发出，并以无线传输的形式传递给GIS系统。值得注意的是，该种传输形式与GIS信息传输相反，通过DMS服务器，在正向隔离装置的帮助下，对安全I以及III区进行穿过，最后借助反向隔离装置将其与GIS通信服务器进行数据连接[3]。

2.4.3 载波通信技术分析

PLC通信传输介质一般会将电力线作为传输线路，虽然其PLC通信技术属于有线通信范围，但是根据工程实践阶段而言，操作人员不需要对布线问题进行考量，从而使得投资费用降低。根据上述优势，使得该种通信方式具有良好的市场前景，但是该种通信方式具有一定的时变性以及选择性，对其进行应用的过程中，需要对以下注意事项进行着重关注：根据低压PLC通信特征，传输线路具有非均匀性的分布特点，低压线路上会存在多元化的负载类型，当电网进行调配时，低压线路会随机断开。因此，从通信通道的角度而言，会使得其时变性变得相对较为明显；低压电力线需要对电能进行传输，根据用电特点差异，线路负载并不是固定值，并且运行噪声相对较多，节点之间的阻抗不会轻易匹配，从而产生信息反射或是谐振等问题。

2.4.4 应用案例分析

以某公司所负责辖区内的部分农网10kV配电网系统改造工作为例，本次改造工作的主要内容为：某公司技术人员需要对两座10kV出线变电站以及6条10kV线路进行设计。现场通信节点部署如下。

10kV出线变电站中，每个控制节点的覆盖区域半径为10m，根据实际需求，一个10kV出线变电站共计配置通信节点16个，所有通信节点全部通过光纤通信的形式，借助一个24端口光交换机进入到站内控制系统之中。另一个10kV出线变电站共计配置18个通信节点，通信节点需要对可以通信控制的电气设备进行全面覆盖，并通过光纤传输方式，借助一个24端口光交换器进入变电站内部控制系统之中。

针对传输线路上的通信节点配置而言，需要保证通信节点与已有设备进行逐一对应，某公司技术人员需要对6条10kV传输线路上的24台变压器，以及与之对应的互感器配备通信节点。某公司技术人员可以以常见的通信方式作为当前现场通信，以及电气设备通信的主要形式，例如RS485通信方式。而交换机与通信节点之间的通信方式可以应用光纤通信方式。某公司技术人员会保证现场通信节点会使用同一个具有独立性的交换机设备，在二次接入后，某公司技术人员便可以通过WIMMAX技术对其进行操作，借助WIMAX基站对信息进行采集，并将采集的数据传输至站内监控系统之中。WIMAX与LTE通信技术对比见表1。

表1 技术对比表

系统集成技术功能需求如下：在实际集成过程中，某公式技术人员构建起完善的信息交互总线，共计跨越两个安全区域，并对IEC标准进行遵行，表2为基于GIS技术的10kV配电网综合自动化系统遥测配变数据表。

表2 遥测配电数据表（部分）

成效分析如下：某公式技术人员将配电网自动化系统与GIS技术进行整合后，同时将该系统在城关变上梁线路上进行试运行，该传输线路的故障跳闸次数比同年降低25次，故障跳闸率同比下降62.5%。除此之外，某公司技术根据配电网故障恢复技术对运行线路的网络拓扑及设备容量进行有效约束，从而辅助10kV配电网综合自动化系统进行安全运行，10kV配电线路可靠性损失计算公式如下：。

式中：Bl代表着配电线路的故障率，kl代表着配电线路的折损系统，kk代表着配电网线路中开关设备的折算系数，m代表着配电网系统中的开关数量，n代表着区段数量，Bl代表着开关设备的实际故障率。若借助其停电损失函数来对停电损失进行计算，其公式如下：。

式中：tj代表着第j次停电的时间，Pj代表着第j次停电的负荷损耗，m为总停电次数。某公司技术人员通过以上计算公式，来对试运行线路的配电网故障问题进行分析，以此来辅助GIS技术与综合自动化系统集成，从而降低某公司负责区域内的配电线路故障次数，保证配电线路的安全平稳运行。

综上所述，将GIS技术与10kV配电网综合自动化系统进行有效集成，不仅可以全面的提高区域供电质量，满足配电网的运行安全，满足区域受众的基本用电需求，还可在一定程度上提高企业市场口碑，推动区域经济发展，真正的实现多方共赢。