配網自動化系統建設方案探討

湯永成

（廣東順暢科技有限公司，廣東 江門 529000）

0 引 言

現階段，城市用電負荷越來越大，供電企業一方面要增加城網出線，縮短線路供電半徑，另一方面要開發和建設高品質的配電網絡自動化系統。配電網絡自動化融合了計算機技術和自動控制技術等，具有明顯的應用優勢。近年來，江門市的配電網絡結構日趨完善，為配電自動化系統建設工作奠定了堅實的基礎。

1 江門市配網自動化建設現狀

1.1 配電區域狀況

江門市配電網是大型配電自動化系統，如圖1所示，分為恩平供電局、鶴山供電局、江海供電局、開平供電局、蓬江供電局、臺山供電局以及新會供電局。根據城市總體規劃負荷密度大小，可以分為A、B、C、D、E不同的供電區域。其中，A類供電區指中心城區，B類指市區，C類指郊區，D類指遠郊區，E類指鄉村。當前，江門市有1 207條已經安裝自動化的10 kV饋線，配網線路的平均環網率較高，但是負荷過載問題嚴重，電源點建設落后，沒有建立數據監控機構，存在眾多薄弱環節。

1.2 配網自動化建設相關成就

近年來，江門市配網自動化建設取得的成就表現在三方面。第一，江門市供電局調度化系統不僅能夠提供遙控、存貯歷史數據、打印制表等常規服務，還支持無人值班變電站。第二，已經投入使用的GIS應用系統，能夠在局部地區內實現全狀態電網管理，業務管理人員可以參考電網基礎數據制定相關決策。第三，江門市目前的通信系統主要依賴于光纖，可提供多種接口線路，能夠傳輸安全的系統信息和繼電保護信息。

1.3 不同區域配網自動化建設現狀

A類供電區交通便利，經濟發達，但是土地資源十分有限，負荷以居民用電和商業用電為主，一旦出現大面積停電，將造成重大經濟損失。數據顯示，至2016年，30%的A類供電區線路存在過載運行，因此配網自動化建設勢在必行。B類供電區人口密度和負荷密度僅次于A類供電區，要求穩定度較高的供電。至2016年，20%的B類供電區線路存在過載運行。C類供電區土地資源相對豐富，負荷包括居民用電、商業用電以及工業類負荷。D類和E類供電區的平均負荷密度較小，應該逐步實現以遙信為主的配網監視功能。各類供電區截止到2018年8月的配網自動化建設情況如表1所示。

2 配網自動化系統的建設原則和目標

2.1 配網自動化系統的建設原則

江門市配網自動化系統建設應該堅持統一規劃的原則。首先，應該進行局部實施，取得明顯成果后再全面推廣；其次，要分析江門市各類供電區配網自動化建設現狀和建設需求，控制系統的建設成本；再次，整合系統信息，提高系統兼容性，優化配網系統。最后，借鑒其他區域的配網自動化系統建設經驗，完善配網管理流程，爭取早日建設一支高素質的配電自動化系統維護隊伍。

雖然配網自動化能夠提高配電網運行管理效率，但是前期建設投資力度大，需要花費較多人力資源和運行維護成本，要根據采集數據量和設計功能合理投資配網自動化。江門市配網自動化系統第一階段定位為局部實施階段，逐漸增加資金投入量；第二階段是選擇A、B類重要供電區域進行配電自動化建設；第三階段是將配電自動化擴展到供電可靠性要求高和配電網薄弱環節多的區域。

2.2 配網自動化系統的建設目標

技術人員可以通過配網自動化系統實時掌控配電網的運行情況，優化管理模式和系統運行方式，促進配網運行管理水平和工作效率的提升，最大限度地滿足不同供電區的用電需求。遙信、遙測為主，遙控為輔，是配電線路開關的建設目標，并結合系統資源采集配變遙測的信息[1]。

圖1 江門配電自動化系統

表1 江門配電自動化主站系統建設狀況

3 配網自動化系統配置方案

3.1 硬件配置原則

江門市配網自動化系統采用開放分布式結構，硬件設備采用冗余配置，配網采用冗余雙交換式，避免單網故障和網上節點內的單點網絡故障對配網自動化系統功能造成影響。配網自動化系統服務器包括數據采集服務器、數據庫服務器以及應用服務器。數據采集服務器的數據采集途徑是專用通道和網絡通道。數據庫服務器包括能夠管理靜態數據的歷史數據服務器和負責發布設備信息的WEB服務器。應用服務器包括SCADA服務器和GIS服務器等，能夠發布閉環網絡化業務。配網自動化系統工作站分為調度員工作站、維護工作站、短信告警工作站以及故障智能診斷服務器等。江門市各個調度中心均配置了2臺配調工作站，配電中心負責維護GIS數據。同時，配網自動化系統采用專網和公網方式，交換配網自動化系統和調度自動化系統之間的信息，設置專門的加密認證裝置進行聯絡。

3.2 軟件功能要求

配網調度自動化系統支撐平臺能夠快速分析處理實時數據，提供數據采集和權限管理等服務。配網自動化系統數據庫為Oracle、MS SQL Server，報表系統運行于Windows上，能夠跨越多種硬件平臺統一歷史數據。系統采用一體化設計作為圖模庫，配電高級應用分析和配電仿真等都用同一個數據庫和畫面。根據各供電區域的生產需求，要加強配電自動化系統和其他應用系統數據之間的交換。交換數據分為實時類數據和查詢類數據。查詢類數據沒有時間限制，實時類數據要確保連接的永久性。

3.3 網絡安全方案

配網自動化系統包括SCADA和配網故障處理等。根據安全等級的不同，各個系統可以放在3個安全區域內，其中I、Ⅱ之間配置防火墻以防護網絡安全，I、Ⅲ之間配置橫向物理隔離裝置以交互信息。配網調度自動化系統和調度自動化系統都屬于安全I區，通過調度數據網交換信息。在采用調度數據網時，需要在兩端安裝縱向加密認證裝置。

4 配網自動化系統的結構規劃

要想促進配網自動化系統的發展，必須確定一種穩定且實用的體系結構。考慮到江門市配電系統網架結構復雜，分布范圍廣，屬于特大型配電系統，所以配電自動化主站系統必須接入大量配網終端。供電局可以按照“統一平臺，分散應用”的建設思路選擇兩層體系結構[2]，利用計算機信息技術和通信網絡技術，支撐江門市配網自動化系統結構。該配電自動化主站系統的中心數據庫負責集中管理配網采集終端的數據，在管轄權限范圍內，下屬各供電區域子站能夠遠程訪問數據，以加強各個供電區域配電網的監控和維護。目前，江門市配網自動化主站系統統一了接口模型，技術人員能夠同時掌控配電調度自動化系統和計量自動化系統的信息數據。

4.1 兩層體系結構組成

主站層和終端層組成了江門市配網自動化系統的兩層體系結構，其中主站層設在江門市供電局，局內的中心數據庫涵蓋了配網采集終端的數據，包括計算機網絡服務器、輸入輸出設備和多媒體等設備。兩層體系結構能夠有效分離業務和數據，使各供電區域子站在管轄權限范圍內突破時間和地點等客觀因素限制，并及時進行操作。配網終端層的主要功能是采集數據，安裝范圍包括配電房和環網柜等。另外，由于江門市供電局和各個供電區域的通信基礎已經成熟，可以利用現有配電調度數據網實現各供電區域子站和配電主站網絡的通信，通過新建通信通道將電房的配電終端設備數據采集到主站。

4.2 兩層體系結構的優缺點

通過遠程工作站，各供電區域能夠實時查詢相應業務的數據，確保市局服務器端和區局子站數據保持一致。無需在所在區局的通信通道上建設終端，控制通信建設成本。通過在主站中心數據庫設置和各個相關系統的接口，可以集中管理數據，降低各區域電網維護成本。兩層體系結構分割了供電區域，避免市局主站系統過于集中引發的風險，符合配網自動化系統的分區域逐步實施原則。但是，兩層結構采用集中采集方式，對市局主站的可靠性和數據采集能力提出了嚴格要求，且隨著配電主站系統采集數據量的不斷增大，配電自動化主站系統需要更加優秀的數據處理能力。

5 結 論

綜上所述，簡要分析了江門市供電局配網現狀，包括配網自動化建設相關成就和配網運行過程中存在的問題，論述了配網自動化系統的建設原則和目標，要求技術人員堅持統一規劃的原則，分三個階段逐步建設配網自動化系統。最后，從硬件配置原則和軟件功能要求兩方面確定了配網自動化系統配置方案。江門市配網自動化系統結構劃分為系統主站和配電終端兩個層次，能夠有效降低通信建設的成本和各區域電網維護成本。