縣域配電自動化技術的應用及優化

王再平，潘晉方，展宗權

（國網浙江余姚市供電有限公司，浙江 寧波 315400）

0 引 言

配電網身處電網供應鏈的終端，直接關系到社會和電力用戶的供電。隨著城鎮化進程的不斷推進，縣域經濟得以發展壯大。因此，人們生產生活過程中，對配電供電技術及其相關服務提出了更高要求。然而，傳統電網中的配電系統，基礎設施、線路回路、聯絡節點較多，錯綜復雜，問題頻發，加大了縣域供電風險。因此，為了更好地滿足人們生產生活的電力需求，更好地服務縣域經濟建設，提升人們的生活質量，國家大力倡導智能電網的開發和建設，而配電網的智能化是最關鍵的環節之一。智能配電網具有信息化、自動化和互動化等特點，無論是對配電服務還是供電安全，都具有至關重要的積極影響。本文基于配電自動化系統建設的現實作用和基本原理，深入淺出地剖析縣域配電自動化技術的應用情況及存在的問題，積極探索有效的優化策略，以推動智能電網的普及和發展。

1 配電自動化在智能電網中的作用

電網智能化是配電自動化成為現實的基礎，因此電網的智能化發展程度與配電自動化發展息息相關。推動配電自動化，對于電網的智能化具有至關重要的作用。

第一，配電自動化有助于提升供電安全和管理水平。一方面，配電自動化技術可以對供電故障進行快速識別和原因判斷，查明故障原因，為供電故障的快速處理和有效解決提供依據，提升供電的安全性和可靠性。故障發生的第一時間，可迅速將終端用戶的用電切換到備用電源上，既能隔離故障元件，保障供電安全，又能降低因用電故障帶給人們的損失。另一方面，自動化技術新增了遙信、遙測和遙控等功能，打破了地域和空間限制，進一步提升了對配電設施、線路的智能化管理的水平，且可以實現遠距離抄表，便于供電企業更好地管理客戶和終端用電。

第二，配電自動化有助于提升供電服務水平。智能電網的大環境下，配電自動化技術可以通過不斷升級與終端用戶進行互動，滿足終端用戶不同的用電需求。供電系統可以通過雙向實時通信，告訴客戶當前的電價、電力使用情況、電費剩余情況等，推動終端客戶科學合理地使用電力，確保電費及時繳納和用電情況的科學控制管理。同時，通過自動化技術可以站在用戶角度，根據用戶自身的電力使用情況和控制目標，擬定合理的用電方案，幫助終端客戶更好地用電，提高用電的生活體驗。

2 配電自動化的基本原理

2.1 配電自動化的運行模式

所謂的配電自動化，主要是指基于終端用戶的用電需求和供電企業的高效管理目標，將現代信息技術、通信技術、電子技術和網絡數字等技術，同供電企業、終端用戶之間的配電網結合，統一建設、檢測、維護控制和計量，實現整個供電網絡的自動化管理，從而不斷提高供電安全和服務水平。縱觀我國各級縣域的基本情況，配電網主要采用三層控制處理模式，設立電力調度分中心、配網主站層和配網終端層三個層次的控制中心。其中，配電終端層是整個配電自動化系統的基礎所在，主要包括配電自動化的終端設備和其他一次性設備，負責數據搜集、故障檢測分析和對整個電路開關的統一把控等。

2.2 各層級功能的逐一實現

縣域配電網主要采用三級控制模式，每一層的控制中心需實現自身功能。第一，調度控制分中心的主要功能是數據統計、數據分析和數據傳輸，通過檢測搜集相關數據，分析數據，分配任務，最終傳輸分析后的數據結果，實現人機互動。第二，配電主站屬于整個縣域配電網自動化系統的核心區域，主要功能是對電網中的一次設備如開關、變壓器、匯集環網單元等設備的自動化終端進行數據傳輸，匯總和傳輸配電網監控設備上的故障信息和電表上的數據讀取信息，相當于整個電網系統的“數據集中器”。同時，配電主站還可以對部分設備實現遠程控制。第三，配電網終端層是整個配電網自動化系統的基礎所在，處于最底層，主要功能是對一次設備上的信息進行搜集處理，同時監控設備故障，控制開關。概括而言，它可以分為自動化終端和一次設備兩個部分。

3 縣域配電自動化技術的應用及存在問題

3.1 縣域配電自動化技術的應用情況

3.1.1 配電自動化系統架構

縱觀我國各個縣級地區的配電自動化系統架構，主要分為配網主站層（主站）、電力調度分中心（分站）和配網終端層（底層）三個部分（詳見圖1）。第一，配網主站層（主站）系統。作為整個配電網自動化系統的最高層次，主要由計算機設備及其相關的配套硬件和軟件共同組成，一般設置在電力企業中的調度管控職能部門，便于對整個縣域的配電網絡運行情況進行實時動態監控、數據分析、指令發布和調度管理等。第二，電力調度分中心（分站）系統。所謂的分站系統主要是指整個配電自動化系統中的中間層級，包括無數個分站系統。配電系統中的分站系統主要設置在變電站基點的內部，便于實時連接和監控現場，促使自動化設備和主站系統更好更順暢地連接。第三，配網終端層（底層）。底層，顧名思義是配電自動化系統中的基礎，由變壓器監控終端、開關監控終端等一次設備組成。這些設備被統一安裝在電力設備上，便于實時監控電力設備的運行情況，及時采集設備上的數據信息，自動接收來自于主站系統的指令信息，保護和管控監控設備。

圖1 縣域配電自動化系統架構

3.1.2 主站設備

配電自動化系統中的主站設備主要由激光打印機、MIS網關機、網絡交換機、配調工作站、SCADA網關機和數據服務器等設備組成。不同的設備具有不同的功能：激光打印機主要負責數據接收和打印；MIS網關機主要負責與MIS系統連接，實現數據的雙向傳輸和互動，從而有效管控MIS系統；SCADA網關機的職能是與縣域中的SCADA總系統進行連接，雙向傳輸數據，交換信息；數據服務器的職能主要是對接收到的數據進行統一儲存和管理。

3.1.3 通信網絡

縱觀我國各大縣級地區使用的配電自動化系統，通信網絡的組成主要包含四個方面：一是現場的總線網絡，一般使用RS485接口，充分滿足了監控終端設備和載波網關的接入要求[1]；二是配電載波通信網絡，主要職能是對配電自動化系統中的所有設備進行連接，確保數據信息傳輸和通信的順暢；三是局域網絡，主要職能是借助光纖信道在配電自動化系統的主站和分站之間構建通信專用通道，將主站和所有分站進行有效連接；四是以太網絡，借助電纜，將系統內主站中的計算機設備與相關的所有電力設備進行有效連接，保障正常通信。

3.2 縣域配電自動化技術應用存在的問題

3.2.1 實時監控業務分布不均，導致存在信息孤島

就當前縣域配電網自動化技術的使用情況來看，雖然在基礎功能方面趨于完善，基本具備了實時監控、故障信息接收和分析判斷、隔離問題元件、迅速恢復供電等功能，但由于當前的配電網結構尚不健全，市供電企業和縣供電企業所管轄的配電線路尚沒有實現與智能電網的全面連接，致使各個區域的監控設備信息無法實時傳輸。監控設備和主站網絡之間相互分割獨立，不具備完整的連接網絡，導致部分信息無法及時傳輸和共享，存在信息孤島。

3.2.2 配電自動化系統的核心環節出現故障的可能性依然存在

配電自動化需要的實時數據，主要通過縣級電力公司主導的前端服務實現搜集。借助現有的市級電力公司-縣級電力公司這一既定的網絡渠道，將縣區前端服務采集的實時數據上傳到市級公司具備的SCADA服務器。經由這一環節的數據處理后，將相關數據傳給縣級電力的各個工作站點。如果市級公司的SCADA服務器出現功能故障，無法解釋和轉換數據，那么縣級公司原有的前端服務器則可以一并兼顧SCADA這一功能，但在無形中會降低縣級電力公司前端服務器的監測功能，增加事故風險。同時，一旦縣級工作站的服務器也出現異常，那么數據傳輸和轉換功能將無法實現，將造成主網數據接收異常，相關參數缺失，為現場監控造成諸多不變，從而埋下安全隱患。

3.2.3 配電自動化系統的承載性能不足

隨著城鎮人口數量的不斷增加，縣級電力系統承擔的監控責任更加重大。無論是信息儲存，還是信息傳輸，工作量都進一步增加，僅僅是遠景信息數量就高達50萬之多。對于縣級電力公司采用的前置服務模式而言，最核心的環節依然是信息采集和處理。一旦信息量居高不下，就容易給整個電力系統造成瓶頸。當前的電力系統建設主要偏向于市級電力公司，忽視了縣級公司的服務能力提升，使得管理業務需求和系統實際承擔的運行量脫節，無法實現風險平攤和分化。一旦市級電力公司系統出現問題，那么縣級電力公司將廣受波及，獨木難撐。

4 縣域配電網自動化技術運用的優化方案

4.1 完善硬件核心節點

增加專用的數據庫服務器，確保電力運行過程中的主要服務數據能夠得以長久保存和實時傳輸，并比照相關參數，及時比照和轉換實時采集的數據，確保在市公司數據服務環節出現障礙之際，不影響相關數據的接收、儲存和轉化。

4.2 創新軟件系統關鍵技術

積極引進分布式數據庫運行體系，分別在市級公司和縣級公司安裝映像數據庫系統，確保縣級公司搜集和上傳的數據可以實現異地本地同時運轉。同時，要注意將市公司和縣公司各自的數據系統分門而立，各自建立一個云系統，受市級公司的統一管轄和分配，增添統一檢索的功能[2]，確保數據的實時錄入和查詢，以滿足終端訪問需求。

4.3 實時監控的可靠性提升

利用縣級公司電力系統中重要的工作節點，賦予各個縣級公司自行搜集和處理區域內監控數據的權利。在市縣公司系統均保持正常時，實時上傳監控數據到SCADA服務器，儲存到市電力系統的數據庫中，保障市縣電力系統的正常運行。如果遇到市公司系統出現故障的情況，縣級公司則可以比照和轉換監控數據，確保實時反饋和數據流動的暢通性，提高配電網的自動化運行效率，降低市級公司在故障期間的工作復核。

5 結 論

縣域配電自動化系統是配電管理系統的重要組成部分，根據縣域配電網的實際需求，按照配電自動化原理，創建完善的配電自動化系統，能夠實現對整個縣域配電網絡的全面、動態監控，保證縣域配電系統運行的安全性和可靠性，提高供電服務質量，為智能電網的全面構建奠定基礎。