基于IP 網絡的智能配電系統設計

邵軍

（江蘇廣播電視大學昆山學院，江蘇 昆山 215300）

在發電能力得到極大發展的今天，電力部門開始考慮如何將電能合理地進行分配，如何提高電力用戶的用電質量（包括電能的質量和供電可靠性等）的問題，以減少電力用戶對電力部門的不滿，考慮提高配電網絡運行的安全性和經濟性的問題，以避免、減少、迅速恢復配電網故障，減少負荷損失，其根本目的是在滿足社會生產和日常生活需要的前提下，提高電力企業的整體管理水平和經濟效益。

我國從上個世紀的80年代開始進行配電網自動化的研究工作，從90年代中期開始在國內的發達地區的城市中進行了多個方面的配電網自動化的試點工作，包括負荷管理、區域配電自動化、配電網設備管理、客戶服務等。

在過去幾年的配電網自動化發展過程中，國內眾多的設備、系統供應商提供了多種自動化的系統，每種自動化系統也都有一定數量的用戶，取得了一定的成就，基本達到了相應的目的，但也存在著幾個迫切需要解決的問題。其一是盲目拓展系統功能的問題。其二是盲目套用輸電網自動化的模式。其三是忽略不同配電網自動化系統之間的聯系。

這些問題的存在，影響了配電網自動化的發展，為解決這些問題，需著重做好下面的工作。

1 面向供電企業整體，把握電力體制改革的最終目標，充分考慮電力市場機制對供電企業提出的新的需求，研究在今后一階段配電網自動化系統產品基本或核心需求的整體框架，重點是界定在配電網自動化中不同的功能或系統之間的劃分。

2 通過對配電網自動化中不同部分之間信息交流需求的分析，研究各個主要配電網自動化系統對外部其他系統的界面，并對界面的實現方式進行研究和實施。目前在有關配電網自動化系統的行業標準（包括標準的草案）中，只提到系統應具有與外界通信的能力，而沒有涉及界面本身。

3 配電網自動化的根本是對配電網建設及配電網運行過程進行監管，在配電網中的牽涉的設備、用戶、信息較多，在配電網自動化實施過程中往往采用分層實施的方法。分層是簡化問題、提高效率的重要方法，但配電網自動化中的分層與輸電網自動化中的分層有很大的不同，分層的目的不同，分層以后不同層次之間的交互的復雜程度也不同。故必須對配電網自動化中的分層策略、層次之間的交互機制、分層的效果等多方面的問題進行研究，并具體研究實現的方法。

4 配電網自動化中，有相當一部分自動化系統具有相同或相似的系統模式，如果為不同的應用目的設計不同的產品，對用戶而言是增加了系統使用和維護的難度、成本，對系統供應商而言是降低了提供多種系統產品的能力。故應該針對SCADA 類型的系統產品進行結構上的深入解剖，并進行一定程度上的歸納總結，研究一種方案，以期能達到在同一SCADA 平臺上實現多種SCADA 應用的目的。

一般而言，配網管理系統應包含如下主要功能：

配電自動化DA。實現配網的運行、監控、故障診斷、故障隔離與網絡重構決策。

圖紙管理AM/FM/GIS。配電圖紙管理系統是基于地理信息系統(GIS)的自動作圖(AM)和設備管理(FM)系統。它把標明有各種電力設備和線路的街道地理位置作為配電網管理和維修電力設備以及尋找和排除設備故障的有力工具。

配電工作管理DWM。配網運行工作、統計報表管理；配電設計、施工、檢修管理。

故障投訴管理TCM。投訴電話處理、故障定位與恢復供電。

需求側管理DSM。提供用戶負荷采集、統計、計量和控制等功能。

配網分析系統DAS。網絡建模與網絡拓樸、狀態估計、配網潮流、網損與壓降分析、短路電流、電壓/無功控制、負荷預測等；

從系統結構上來說，配網管理系統從上到下分為：配網管理系統、配網控制中心（主站）、配網分（子）站、配電遠方終端（FTU，TTU 等），各部分通過通信系統連成一個整體，是一個層次型分布式系統。如下圖所示：

配網管理系統。實現配網管理的功能：圖紙管理AM/FM/GIS，配電工作管理，故障投訴管理，需求側管理，以及配網分析系統。是整個系統功能的最終體現。

配網控制中心（主站）。接收配網子站所有信息，并對配網。

配電子（分）站。根據系統規模決定是否設立配電子站。對于規模大的配網，配網監控設備點多面廣，不可能把所有的站端監控設備直接連到配電主站上，必須將信息分層分析、處理，才能提高效率和響應速度，因此必須增設中間一級，稱為配電子站。配電子站系統位于配電主站與配電終端層之間，置于變電站、開閉所內，具有對變電站、開閉所所轄饋電線路配電自動化管理功能，收集所管轄的終端信息并分析處理后送入配電主站，實現配電主站與終端之間的數據傳輸和交換，此外還具有所轄區域內故障診斷、隔離、恢復的功能。

配電子站要求可以與配電中心主站、所轄區域內FTU、開關站和環網柜FTU、配變TTU及其它智能設備通信，實現四遙數據的收集轉發、規約的轉換、完成所轄區域故障識別、故障隔離和恢復供電功能。

配網遠方終端。配網終端除了完成采樣數據上傳及下達命令外，還具有統計、分析、自動控制、保護等功能。在精度、抗干擾、高低溫特性等關鍵性能均需達到國家規定的指標。由于配網終端數量眾多，因此終端產品的穩定性、可靠性、以及是否具有遠方維護功能，都是很重要的。

抄表系統。為了適應目前供電部門“一戶一表、抄表到戶”的新的抄表模式要求以及電量計費改革的需要，作為用電的最終用戶，用電部門必需采集用戶的分時電量以及一些統計數據。

通信系統：目前在主站與子站之間一般采用光纖通信，分兩種：光纖以太網、光纖環網，這兩種光纖通信方式的造價相近。光纖環網更成熟一些，但光纖以太網是發展方向，光纖以太網目前技術實現及相關設備都已得到實踐檢驗，正在推廣應用。

子站與饋線之間目前一般采用光纖、雙絞線、電力線載波、無線等多種通信手段混合的方式。常見的結構為：以光纖構建干線通信網絡；通過雙絞線，采用現場總線技術（如LonWorks、Can、Profibus） 或 485，將干線 TTU、支線的FTUTTU，連接到干線FTU，由其通過高速光纖通道，將信息上傳到子站、主站，干線FTU 應具備這種集中轉發的能力。

本系統的主要技術創新之處：a.滿足電力市場的需要；b.考慮了系統的安全性；c.配網終端直接通過TCP/IP 與配網子站相連。d.以GIS 平臺為核心的圖形操控平臺，符合當前自動化系統的發展趨勢。e.實現了系統的跨平臺運行能力。

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[3]谷水清.配電系統自動化[M].北京：中國電力出版社，2004.