對(duì)10 kV配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的探討

王 凱

（國網(wǎng)陜西省電力公司華陰市供電分公司，陜西 華陰 714200）

0 引 言

智能電網(wǎng)的建設(shè)中，配電網(wǎng)是基礎(chǔ)，配電網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)于智能電網(wǎng)建設(shè)具有顯著的現(xiàn)實(shí)意義。配電網(wǎng)自動(dòng)化利用現(xiàn)代電子信息技術(shù)、電力通信技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)等，主要保證配電網(wǎng)的正常運(yùn)行以及故障情況下的保護(hù)、檢查及控制等，進(jìn)一步提高供電可靠性。

1 10 kV配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)概述

1.1 關(guān)于配電網(wǎng)自動(dòng)化的簡(jiǎn)述

例如，某金融新區(qū)試點(diǎn)了智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)。基于該技術(shù)的運(yùn)用，該區(qū)供電可靠性高達(dá)99.999%，每年平均停電時(shí)間只有0.51 min。

目前，在國內(nèi)已經(jīng)形成了以SCADA為主的自動(dòng)化系統(tǒng)，包括RTU服務(wù)器（前置機(jī)服務(wù)器）、SCADA服務(wù)器、MMI（調(diào)度工作站）、報(bào)表工作站、DA服務(wù)器及GIS服務(wù)器等。根據(jù)Q/GDW11184—2014《配電自動(dòng)化規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》的規(guī)定，配電網(wǎng)自動(dòng)化至少要包括主站、子站、配電終端及通信網(wǎng)絡(luò)，主要面向?qū)ο缶褪?0 kV及以下中低壓電網(wǎng)。系統(tǒng)框架如圖1和圖2所示。

在具體的配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)中，一般需要保證電源點(diǎn)可靠，配電網(wǎng)布局、規(guī)劃及線路可靠，F(xiàn)TU、RTU等設(shè)備可靠，通信系統(tǒng)可靠，軟硬件可靠[1]。

1.2 配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)方面的問題

一方面，我國配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)方面起步較晚，目前主要還是試點(diǎn)推廣階段。實(shí)際上，配電網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)于供電可靠性意義顯著，但是因?yàn)橛?jì)劃性檢修停電的比例在增加，如果單純從供電可靠性上說，配電網(wǎng)自動(dòng)化下的DA+SCADA已經(jīng)出現(xiàn)了瓶頸。具體地，DA即自愈，是對(duì)配電網(wǎng)故障的自動(dòng)隔離，并保證非故障段的供電可靠性，降低停電時(shí)間。實(shí)際上，因?yàn)闆]有配備完全覆蓋日常變配電及調(diào)度工作的系統(tǒng)，DA+SCADA功能上還比較單一，即示范性很強(qiáng)，但實(shí)用性則需要考慮。

圖1 系統(tǒng)功能架構(gòu)

圖2 系統(tǒng)功能模塊

另一方面，在配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)中主要考慮的還是供電可靠性。在實(shí)際的建設(shè)過程中，雖然功能性相對(duì)單一，但是要考慮到配電網(wǎng)生產(chǎn)、調(diào)度、運(yùn)行以及服務(wù)的全過程，從供給和需求來說，配電網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)該是涵蓋了供給側(cè)和需求側(cè)所有信息的。目前，信息孤島問題也是一個(gè)比較大的問題。例如，用電側(cè)的實(shí)時(shí)信息由采集和監(jiān)控系統(tǒng)收集并存儲(chǔ)，GIS則主要收集和存儲(chǔ)設(shè)備信息，用戶信息則主要依靠CIS系統(tǒng)，而這3個(gè)系統(tǒng)實(shí)際上是分屬不同部門的。現(xiàn)在正在探索執(zhí)行抄核收和賬務(wù)一體化營(yíng)銷管理，就是為了解決信息孤島問題。實(shí)際上，因?yàn)轫攲釉O(shè)計(jì)還不完善，信息孤島在客觀上還是存在的[2]。

此外，因?yàn)榕潆娋W(wǎng)自動(dòng)化還是比較新的一個(gè)技術(shù)體系，現(xiàn)在主站系統(tǒng)的技術(shù)壁壘比較高，國網(wǎng)系的主站開發(fā)商的優(yōu)勢(shì)還十分明顯，有一定的壟斷性質(zhì)，但是子站倒是非常豐富。集成度高的主站系統(tǒng)比較少，如集成GIS、SCADA、CIS及MIS的主站系統(tǒng)。

2 10 kV配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)思路

目前，10 kV配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)雖然存在一些問題，但是對(duì)配電網(wǎng)自動(dòng)化的探索是非常關(guān)鍵的項(xiàng)目。目前也有一些比較成功的成果值得借鑒。

2.1 案例分析

某供電公司要實(shí)現(xiàn)DMS（配電網(wǎng)管理系統(tǒng)）系統(tǒng)支持配電網(wǎng)規(guī)劃、運(yùn)行、設(shè)計(jì)、檢修及調(diào)度，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，完善故障報(bào)修。因此，該供電公司在配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)上考慮配電網(wǎng)絡(luò)建模和拓?fù)洹⒇?fù)荷建模以及校準(zhǔn)、配電潮流及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面來實(shí)現(xiàn)DMS的高級(jí)應(yīng)用，并且預(yù)留CIS接口、PTI接口、大屏顯示接口、FTU接口、子站結(jié)構(gòu)及SAP接口等。該公司DMS中DA+SCADA以及配電高級(jí)應(yīng)用有SPIDER系統(tǒng)平臺(tái)支撐，GIS系統(tǒng)則有GE SMALLWORLD系統(tǒng)平臺(tái)支撐，TCM系統(tǒng)則有CADOPS系統(tǒng)平臺(tái)支撐。3個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)遵循IEC61968標(biāo)準(zhǔn)，但是GIS相對(duì)獨(dú)立。GIS有AM、FM功能，可作為DMS的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)系統(tǒng)。電氣元件的拓?fù)潢P(guān)系全部由GIS來建立，然后在SPIER平臺(tái)運(yùn)行。GE SMALLWORLD平臺(tái)收錄GIS系統(tǒng)的地理地圖、設(shè)備屬性及電網(wǎng)拓?fù)涞葦?shù)據(jù)，然后輸出到數(shù)據(jù)工程平臺(tái)，完成RTU、FTU及SCADA的參數(shù)定義和SPIDER平臺(tái)的參數(shù)定義，最后輸出到SPIDER平臺(tái)應(yīng)用[3]。表1為ABB公司的解決方案示例。

表1 ABB公司的解決方案示例

2.2 建設(shè)思路

通過分析可知，關(guān)鍵性的問題是系統(tǒng)的集成問題，DMS提供了系統(tǒng)集成的可行性。DMS是一個(gè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)際上就是頂層設(shè)計(jì)上的一個(gè)集成系統(tǒng)，集成變配電到用電過程的控制、監(jiān)視及管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)的全面自動(dòng)化管理，整套系統(tǒng)涵蓋生產(chǎn)、用電、配電網(wǎng)、調(diào)度及WEB查詢等管理功能，具體實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)運(yùn)行管理、工程建設(shè)管理、計(jì)費(fèi)、營(yíng)業(yè)電費(fèi)、用電檢查、用電分析、用戶信息、配電自動(dòng)化、饋線自動(dòng)化、SCADA自動(dòng)調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及網(wǎng)絡(luò)分析等。

2.2.1 關(guān)鍵技術(shù)

結(jié)合案例，現(xiàn)階段要實(shí)現(xiàn)DMS，需要依靠如下3個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。

（1）分布式對(duì)象技術(shù)，如COM、DCOM.NET、Java、CORBA及Oracle等。

（2）中間件技術(shù)。中間件就是在計(jì)算機(jī)硬件和系統(tǒng)之間構(gòu)造的支撐應(yīng)用軟件開發(fā)和運(yùn)行的一個(gè)軟件環(huán)境，并且這個(gè)軟件環(huán)境是獨(dú)立的，對(duì)于系統(tǒng)的集成非常關(guān)鍵。

（3）在分布式環(huán)境下，Agent（智能體）能夠自主發(fā)揮作用，是一種計(jì)算實(shí)體，在智能信息搜索上屬于一個(gè)全新的概念。

2.2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思考

DMS關(guān)鍵要從統(tǒng)籌規(guī)劃上發(fā)力，因?yàn)镈MS不僅是一個(gè)信息管理系統(tǒng)，也是一個(gè)執(zhí)行各種高級(jí)服務(wù)的開放式平臺(tái)，通過應(yīng)用程序接口API來實(shí)現(xiàn)封裝底層通信和數(shù)據(jù)庫訪問控制權(quán)限，滿足各種需求的應(yīng)用。

具體設(shè)計(jì)中要考慮3個(gè)重要的要素。

首先，要考慮好DMS的集成，一般要遵循IEC61970、IEC61968等標(biāo)準(zhǔn)，要規(guī)劃好該地區(qū)的建設(shè)問題。因?yàn)椴煌貐^(qū)在管理模式上存在差異，所以一些地區(qū)僅設(shè)立一個(gè)配調(diào)中心，有些地區(qū)需要一體化管理，有些地區(qū)則希望集控和配電網(wǎng)調(diào)度結(jié)合。必須要在相應(yīng)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)下，考慮DMS的適應(yīng)性，用模塊化組建的方式來進(jìn)行設(shè)計(jì)，增強(qiáng)適應(yīng)性，可考慮AM、FM、GIS、SCADA、FES、DA、CIS、TCM、LMS及D—NAS等。

其次，DMS的信息主要來自AM、FM、GIS及SCADA，數(shù)據(jù)要必須有效，不能出現(xiàn)冗余，且數(shù)據(jù)要唯一、一致。因此，必須要打破信息孤島，實(shí)現(xiàn)信息共享。GIS、SCADA之間的集成可以用內(nèi)嵌的形式來實(shí)現(xiàn)（外掛也可以）。目前，外掛是比較常用的模式，但是因?yàn)镚IS和SCADA之間的業(yè)務(wù)存在非常大的差異，聯(lián)系起來的難度大，所以可以考慮CIM、SVG及XML等來實(shí)現(xiàn)靜態(tài)數(shù)據(jù)的交互，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)方面則可以利用UIB技術(shù)[4]。

最后，要注意一次網(wǎng)架來實(shí)現(xiàn)規(guī)模化效應(yīng)。要考慮管理方面的重難點(diǎn)，把管理重點(diǎn)放在停電申報(bào)、檢修、操作票生成、用戶管理及數(shù)據(jù)收集與統(tǒng)計(jì)方面，以促進(jìn)DA向OMS（停電管理）轉(zhuǎn)換。

3 結(jié) 論

10 kV配電網(wǎng)自動(dòng)化關(guān)鍵性的問題是信息的共享問題，建設(shè)過程中要重點(diǎn)考慮系統(tǒng)的集成問題。本文提出了DMS系統(tǒng)來解決配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)問題，僅供參考。