B類供電區域配電自動化建設方案的研究

蔡晉龍 林泓生 鄭文瑋

摘 要：近年來，國網公司在全國多個地市進行不同層次規模上的配電自動化試點工作。本文以B類區的龍巖配電自動化試點為例，遵循“經濟實用、差異區分、建改同步”的建設原則，依據地區配網結構、通信條件、系統規模等因素及特點，堅持技術先進，同時注重經濟性和實用性，建設以“三遙”和“二遙”終端互補，光纖通信、無線通信和電力寬帶通信等多種通信模式相結合的配電自動化建設典型模式，制定適宜的配網自動化技術方案，實現B類區配電自動化建設和運行的規范化，為同類型供電區域配電自動化建設改造提供經驗。

【關鍵詞】B類供電區域 配電自動化 主站系統 終端 通信

1 概述

配電自動化是提高配電網運行水平、管理水平和供電可靠性的一個重要手段。依據城市規模、可靠性需求、配電網目標網架等情況，合理選擇不同類型供電區域的配電自動化建設規模。建設內容主要包括：配電自動化主站建設、配電網一次設備改造、配電自動化終端、配電通信網絡建設等內容。

2 主站系統建設方案

配電自動化主站建設架構如圖1所示。配電主站系統是配電自動化系統的核心組成部分，主要實現配電網數據采集與監控等基本功能和配電網分析應用等擴展功能。應構建在標準、通用的軟硬件基礎平臺上，具備可靠性、適用性、安全性和擴展性。應突出信息化、自動化、互動化的特點，實現信息交互、數據共享和集成，滿足配電SCADA等要求。

2.1 主站系統建設原則

B類區配電自動化系統宜采用“主站+終端”的兩層構架，無需配置子站。依據配網實時信息量確定主站規模宜建設中型主站（實時信息量在10～50萬點）。遵循規范性、實用性、差異性和前瞻性的技術路線，建設同時滿足地縣一體化和調控合一的配電自動化主站系統，縣公司不單獨建設配電自動化主站系統。

2.2 主站系統建設方案

系統架構建設：采用開放性、分布式應用環境，網絡管理技術、中間件技術，面向服務架構的設計理念，保證系統的先進性，同時又滿足應用的實時性和擴展性要求。系統服務器采用雙機冗余熱備用及集群技術相結合，網絡采用雙網冗余配置，充分保證系統的可靠性。

基本功能建設：配電自動化主站系統應具備圖形繪制、拓撲連接、SCADA、饋線自動化和WEB數據發布等基本功能。

安全防護建設：配備安全接入認證服務器和縱向加密認證裝置。在前置機配置安全模塊，對下行控制命令與參數設置指令進行簽名，實現終端對主站的身份鑒別與報文完整性保護以及三遙信息加密防護。對于采用公網作為通信信道的前置機，采用防火墻等邏輯隔離措施，實現公網與主站的隔離。

信息交互系統建設：采用IEC870-5-104規約與調控技術支持系統數據接口模塊實現數據交互。通過在安全Ⅲ區與Ⅰ區分別搭建接口服務器，通過正反向隔離裝置，實現配電自動化從GPMS系統獲取配電網絡圖形模型，GPMS從配電自動化系統獲取配電設備實時狀態，實現配電自動化主站系統與GPMS系統信息交互。

3 終端建設方案

配電自動化終端是配電自動化建設的重要組成部分，主要用于采集配電線路實時運行數據、檢測識別故障、開關設備運行工況，進行處理及分析，通過有線/無線等通信方式，上傳信息、接收控制命令，實現對電網一次設備的實時監控。根據建設區域性質，自動化終端可采用“三遙”終端（DTU）及“二遙”終端。

3.1 終端建設原則

根據B類區域原則，配電自動化終端建設遵循“因地制宜、適當改造、經濟實用、分步實施、統籌兼顧”的指導原則，立足于現有一次設備，堅持重要站點“三遙”一步到位，終端站點及架空線路配置標準型“二遙”終端的模式，進行差異化、漸進式的改造。

3.2 終端建設方案

示范區以10kV饋線為單位，對于每條10kV饋線上的重要節點站所采用“三遙”終端，而在10kV饋線上存在的架空線路區域則通過安裝標準型“二遙”故障指示器，采用無線故障定位監測系統。確保每條饋線上所用節點的監控，為逐步開展智能饋線自動化奠定基礎。

“三遙”終端配置要求：依據站所的環境條件進行終端設備選型。終端設備應配置安全模塊，對來源于主站系統的控制命令和參數設置指令采取安全鑒別和數據完整性驗證措施，以防范冒充主站對子站終端進行攻擊，惡意操作電氣設備。

“二遙”終端安裝要求：安裝位置應根據線路距離、地形地貌選擇安裝地點，達到實用方便的效果。對于10kV主干線路根據負荷情況，一般每10基桿塔安裝一套；裝設有刀閘或斷路器，可在分段處裝設一組，如果支線較長時，可在該分支線路的1/2距離處再裝設一組。

4 通信建設方案

通信建設網絡拓撲結構如圖2所示。配電自動化通信系統可分為三個層次，第一層是主站與通信子站之間的骨干通信層；第二層是通信子站與饋線主干線上的終端設備（DTU）之間的接入通信層，第三層是各饋線分支線終端設備（DTU）的終端通信層。

4.1 骨干通信層建設方案

根據配電通信網規劃，配電生產控制數據屬于安全區I，需單獨組建一個具有獨立傳輸通道的基于計算機和網絡技術的配電網骨干通信網絡。該通信網絡依托地調數據通信網，采用IP技術體制，通過光接口實現網絡的互聯互通。在每個骨干節點上部署一臺路由器，并按需配置一臺三層交換機以便向相關業務接入。

4.2 接入通信層建設方案

接入通信層根據終端類型可選用光纖、無線等通信方式。對于環網及重要節點采用光纖通信，對于主干的架空線路“二遙”終端采用無線通信。

光纖通信采用以太網通信方式，每個環網上終端配置一臺二層交換機，與通信子站構成了一個以太網鏈路，通信協議采用基于TCP/IP基礎上的IEC104規約。

無線通信需租用移動運營商的通信專網，建立一條APN專網。“二遙”終端通過無線數據采集終端連接到APN網絡，主站系統通過一臺專線路由器連接到APN專網，在外網設置前置接收服務器，用于與“二遙”終端進行通信。

4.3 終端通信層建設方案

終端通信層可選用光纖、無線及電力寬帶等通信方式。對于重要站點可采用光纖通信，對于普通終端站所采用電力寬帶，對于架空分支線路“二遙”終端采用無線通信。

對于終端站所如果使用光纖通信方式，則太不經濟，這類終端一般可采用電力寬帶通信方式，通過卡接耦合器和配置寬帶網橋設備，與上級光纖通信網的二層交換機進行連接，然后再經由這些設備與主站進行通信。

5 結語

B類區配電自動化改造實施后將提供電網轉供電能力，減少停電范圍，縮短停電時間，改進供電質量，提高供電可靠性，為用戶提供更高質量的服務；通過實時監控配電網系統安全、經濟運行，提高配電網運行管理水平，減輕操作及運維人員勞動強度，提高工作效率，最終達到提高經濟效益和社會效益的目的；通過積極探討配電自動化建設與改造的有效模式，提高配網投資效益，為今后其它地區穩步開展配電自動化工作提供參考。

參考文獻

[1]賈俊國.農村電網配電自動化系統建設模式的探討[J].農村電氣化，2003（03）.

[2]曹玉華.配電自動化主站建設[J].廣東科技，2012（21）.

[3]林功平，徐石明，羅劍波.配電自動化終端技術分析[J].電力系統自動化，2003（12）.

[4]梁玉泉.配電自動化通信方式的選取[J].電力系統通信，2003，21（03）：19-21.

作者簡介

蔡晉龍（1983-），男，福建省惠安縣人。碩士學位。現為國網福建省電力有限公司龍巖供電公司工程師、運檢部專責。研究方向為配電自動化技術。

作者單位

國網福建省電力有限公司龍巖供電公司 福建省龍巖市 364000