淺談配網(wǎng)自動化中終端設(shè)備的選用與通信技術(shù)應(yīng)用

成樂蓉

摘要：配網(wǎng)自動化是實(shí)施智能配電網(wǎng)的重要手段，配網(wǎng)自動化建設(shè)也是提高電網(wǎng)整體性能和效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文主要對配網(wǎng)自動化終端設(shè)備現(xiàn)狀進(jìn)行簡述，重點(diǎn)針對配網(wǎng)自動化終端設(shè)備的選用和配網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)。配電自動化作為提高供電可靠性、供電質(zhì)量和供電能力，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段，是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)之一。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)自動化；終端設(shè)備；通信網(wǎng)絡(luò)

一、配網(wǎng)自動化終端設(shè)備的現(xiàn)狀研究

配網(wǎng)自動化終端設(shè)備指的是用于配電網(wǎng)監(jiān)控的饋線配電終端（FTU）、配電變壓器配電終端（TTU）、開閉所遠(yuǎn)方監(jiān)控終端（DTU）以及中壓遠(yuǎn)方站控終端。配網(wǎng)自動化終端主要是針對城區(qū)內(nèi)所轄的開關(guān)站、環(huán)網(wǎng)柜、饋線回路柱上開關(guān)等處進(jìn)行監(jiān)控，對現(xiàn)有不滿足自動化要求的環(huán)網(wǎng)柜、開關(guān)站、柱上開關(guān)進(jìn)行改造，加裝電動操作機(jī)構(gòu)、CT、PT、輔助觸點(diǎn)，通過與DTU/FTU配合實(shí)現(xiàn)“三遙”功能，實(shí)現(xiàn)對故障識別的控制，對城區(qū)配網(wǎng)運(yùn)行檢測、優(yōu)化運(yùn)行以及電網(wǎng)故障隔離、非故障區(qū)域的恢復(fù)供電等。

二、配網(wǎng)自動化中終端設(shè)備在實(shí)施改造中設(shè)計(jì)選用

目前配網(wǎng)自動化終端設(shè)備的建設(shè)是結(jié)合配電設(shè)備改造進(jìn)行的，在選擇終端設(shè)備時應(yīng)充分考慮配電網(wǎng)規(guī)模發(fā)展的需要，選用具有高可靠性，高環(huán)境適應(yīng)性，模塊化產(chǎn)品，便于今后功能擴(kuò)展和現(xiàn)場升級。

對配網(wǎng)自動化終端選擇的總體要求是：1、用于對環(huán)網(wǎng)單元、站所單元、柱上開關(guān)、電纜分支箱等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測或控制，具體功能規(guī)范應(yīng)符合Q/GDW514的要求；2、滿足高可靠、易安裝、免維護(hù)、低功耗的要求，并應(yīng)提供標(biāo)準(zhǔn)通信接口；3、供電電源滿足數(shù)據(jù)采集、控制操作和實(shí)時通信等功能要求；4、根據(jù)可靠性需求、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和設(shè)備狀況，合理選用配網(wǎng)終端類型。

（一）開關(guān)站改造設(shè)計(jì)

1、加裝PT柜，為開關(guān)電動操作機(jī)構(gòu)、配電終端及通訊設(shè)備等提供電源，以及提供電壓遙測量，實(shí)時監(jiān)視線路運(yùn)行情況。

2、加裝DTU等配電終端裝置，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)量采集、模擬量采集和處理、數(shù)字量采集和處理等功能；DTU柜采用落地或掛墻形式，根據(jù)開關(guān)站具體布局采用。

3、加裝后備電源裝置，作為開關(guān)直流電動操作機(jī)構(gòu)電源以及配電終端、通信設(shè)備的后備電源。電池：DC48V，單節(jié)40AH；具備為蓄電池充放電，為DTU提供直流電源，配合DTU實(shí)現(xiàn)告警和活化等功能，具備整流、濾波和處理諧波功能，具備數(shù)字顯示功能。

（二）環(huán)網(wǎng)柜改造設(shè)計(jì)

環(huán)網(wǎng)柜加裝PT、CT、電動操作機(jī)構(gòu)和站所終端：柜體內(nèi)預(yù)留DTU安裝位置的采用內(nèi)置式。沒有預(yù)留DTU安裝位置的環(huán)網(wǎng)柜，可選擇采用外置式DTU。

1、終端箱外置方案

加裝DTU等配電終端裝置，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)量采集、模擬量采集和處理、數(shù)字量采集和處理等功能；加裝電壓互感器，為開關(guān)電動操作機(jī)構(gòu)、配電終端及通訊設(shè)備等提供電源，以及提供電壓遙測量，實(shí)時監(jiān)視線路運(yùn)行情況；加裝后備電源裝置，作為開關(guān)直流電動操作機(jī)構(gòu)電源以及配電終端、通信設(shè)備的后備電源。

2、終端箱內(nèi)置方案

該方案適用于現(xiàn)有環(huán)網(wǎng)柜柜體內(nèi)原先預(yù)留自動化終端間隔的情況，需要加裝DC48V電動操作機(jī)構(gòu)，改造二次小室，各間隔加裝三相電流互感器，加裝電纜終端溫度監(jiān)測系統(tǒng)，加裝DTU配電終端裝置，加裝電壓互感器，加裝后備電源裝置等。

（三）柱上開關(guān)改造改造設(shè)計(jì)

1、更換開關(guān)本體，采用智能型柱上開關(guān)，使之具備電操機(jī)構(gòu)，根據(jù)《配電自動化建設(shè)與改造標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》操作電源采用DC24V；具備提供開關(guān)位置、接地刀閘位置、儲能狀態(tài)等相關(guān)狀態(tài)量采集接口；具備三相電流互感器和零序電流互感器，實(shí)時監(jiān)視線路運(yùn)行情況。

2、加裝兩組單相電源PT，為開關(guān)電動操作機(jī)構(gòu)、配電終端及通訊設(shè)備等提供電源，以及提供電壓遙測量，實(shí)時監(jiān)視線路運(yùn)行情況；

3、加裝FTU等配電終端裝置，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)量采集、模擬量采集和處理等功能；

4、加裝后備電源裝置，作為開關(guān)直流電動操作機(jī)構(gòu)電源以及配電終端、通信設(shè)備的后備電源。電壓等級滿足開關(guān)直流電動操作機(jī)構(gòu)要求，線路停電后至少能夠保證配電終端和通信設(shè)備工作12小時，并完成開關(guān)的3次分—合操作。

通過以上方案的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了對開關(guān)站、環(huán)網(wǎng)柜、柱上開關(guān)等終端設(shè)備的自動化改造。基本實(shí)現(xiàn)了縮短搶修時間，輔助線路人員快速判斷線路短路故障區(qū)段；減少盲調(diào)情況，輔助調(diào)度人員在故障發(fā)生后，快速準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)；提高工作效率，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)實(shí)時監(jiān)控和故障自動處理，縮小故障范圍，減少停電時間全面提高了電能質(zhì)量和供電可靠性。

三、配網(wǎng)自動化配電主站系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)

根據(jù)《配電自動化建設(shè)與改造標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》的要求和南京供電公司配電網(wǎng)的實(shí)際情況，南京供電公司配電自動化系統(tǒng)采用主站+配電終端”的兩層結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用分層、分布式架構(gòu)模式，遵循全開放式的統(tǒng)一平臺系統(tǒng)解決方案。軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)面向配電網(wǎng)需求，以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)能量流、信息流、業(yè)務(wù)流的雙向運(yùn)作與高度整合為目標(biāo)，充分考慮系統(tǒng)的功能和接入容量的擴(kuò)展要求。

配電主站系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)

基礎(chǔ)平臺層

基礎(chǔ)平臺層主要包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等。所有的服務(wù)器和工作站的操作系統(tǒng)均采用國產(chǎn)操作系統(tǒng)；商用數(shù)據(jù)庫采用國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫支持?jǐn)?shù)據(jù)的快速訪問和處理，支持冗余雙服務(wù)器熱備用機(jī)制，冗余服務(wù)器之間自動鏡像保持?jǐn)?shù)據(jù)一致性等要求。

支撐平臺層

采用分布式系統(tǒng)和運(yùn)行中間件、基于CIM的數(shù)據(jù)庫訪問中間件以及圖模庫一體化管理中間件三部分的構(gòu)成配電自動化應(yīng)用的支撐平臺。

1、分布式系統(tǒng)和運(yùn)行中間件，可以動態(tài)的分配任務(wù)，分散的物理和邏輯資源通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換。不同的應(yīng)用運(yùn)行在不同的服務(wù)器上，對于用戶是透明的。

2、基于CIM 的數(shù)據(jù)庫中間件平臺。采用基于IEC61970/61968 CIM模型的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)技術(shù)，為各應(yīng)用間的信息共享提供一個平臺，減少各應(yīng)用之間所需的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換器的數(shù)目，保證配電自動化主站系統(tǒng)具有開放的數(shù)據(jù)訪問接口，實(shí)現(xiàn)地調(diào)EMS、配電網(wǎng)GIS、生產(chǎn)管理PMS、營銷采集等系統(tǒng)的信息共享。

3、圖模庫一體化管理中間件。配電自動化系統(tǒng)通過建立基于CIM標(biāo)準(zhǔn)的圖模庫一體化管理軟件，通過生產(chǎn)管理系統(tǒng)PMS和配網(wǎng)GIS系統(tǒng)獲得這些信息資源。采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)繪圖、編輯、瀏覽、圖形轉(zhuǎn)換及運(yùn)行測試等功能，支持網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蛣討B(tài)著色等功能。

四、結(jié)束語

實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動化可以使運(yùn)行人員實(shí)時掌握配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，在事故停電時可自動進(jìn)行開關(guān)操作，實(shí)現(xiàn)故障定位等功能，從而提高配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)的合理化水平。配網(wǎng)自動化設(shè)計(jì)和應(yīng)用，提高了整個配電系統(tǒng)的管理水平、工作效率，改善了用戶服務(wù)水平。

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