試論城區(qū)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的配置及技術(shù)要求

隨著近年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)的發(fā)展,10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)作為提高城市電網(wǎng)供電可靠性和電能質(zhì)量的主要手段之一,逐漸得到了應(yīng)用和發(fā)展。本文對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)論述與總結(jié)。
一、技術(shù)原則及技術(shù)要求
在配電自動(dòng)化實(shí)施范圍選擇上,首先對(duì)一次電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃、改造,確保電網(wǎng)在各種方式下,能滿(mǎn)足n1的可靠性,同時(shí)相應(yīng)考慮負(fù)荷性質(zhì)重要、互聯(lián)程度較強(qiáng)的雙端供電配電站環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)、分段合理的架空線網(wǎng)絡(luò)或上述兩者的混合網(wǎng)絡(luò),如因中壓電系網(wǎng)絡(luò)實(shí)際條件所限,則改造后一次系統(tǒng)中每組饋線電源點(diǎn)一般不宜超過(guò)四個(gè),以簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渎酚膳潆娮詣?dòng)化系統(tǒng)遵循分層、分布式體系結(jié)構(gòu)及集中控制的設(shè)計(jì)思想,即:在系統(tǒng)層次上分為調(diào)度主站層、變電站分控中心層、配電子站及配電終端設(shè)備層;每一層均采用分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),電網(wǎng)信息的采集、邏輯判斷及設(shè)備控制均由分控中心層集中進(jìn)行,主站及分控中心系統(tǒng)具備相應(yīng)的擴(kuò)展能力。配電自動(dòng)化主站與分控中心的通信連接為光纖以太網(wǎng)方式;現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層通信系統(tǒng)的主干網(wǎng)均基于光纖,在通訊協(xié)議上根據(jù)FTU及現(xiàn)場(chǎng)條件的不同分別選擇網(wǎng)絡(luò)通信方式（TCP/IP）及串口規(guī)約通信方式（DNP3.0）。配電自動(dòng)化主站及分控中心的操作系統(tǒng)遵循POSIX1003.1操作系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)和POSIX內(nèi),1003.4實(shí)時(shí)性擴(kuò)充標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于主站系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)具有支持標(biāo)準(zhǔn)查詢(xún)語(yǔ)言的訪問(wèn)機(jī)制;對(duì)于主站系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)采用流行的商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理功能,以便于異構(gòu)系統(tǒng)間的互聯(lián),用戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)采取統(tǒng)一的接口,數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式和物理結(jié)構(gòu)對(duì)用戶(hù)完全透明。為便于維護(hù)使用,系統(tǒng)具備跨操作系統(tǒng)平臺(tái)的應(yīng)用功能,其核心處理軟件應(yīng)基于UNIX操作系統(tǒng),而系統(tǒng)的運(yùn)行界面及管理功能可運(yùn)行在其它通用的操作系統(tǒng)平臺(tái)（如WINDOWSNT等）。配電自動(dòng)化主站的計(jì)算機(jī)基本配置為多機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),根據(jù)應(yīng)用的分類(lèi),主控機(jī)應(yīng)采用基于UNIX的小型機(jī)或工程工作站,外圍應(yīng)用可采用基于通用操作系統(tǒng)的微機(jī)工作站構(gòu)成。分控中心及設(shè)備層FTU由于運(yùn)行于實(shí)際配電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng),采用針對(duì)10kV開(kāi)閉所、環(huán)網(wǎng)柜、柱上開(kāi)關(guān)、配電變壓器等一次設(shè)備而開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用于配電網(wǎng)信息采集的具備成熟運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的微電子采樣設(shè)備或?qū)崟r(shí)監(jiān)控單元。
二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及配置
配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)由數(shù)據(jù)服務(wù)器、調(diào)度工作站、工程師工作站、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、WEB服務(wù)器及相關(guān)外設(shè)構(gòu)成,如圖1所示。
(實(shí)時(shí)和歷史)數(shù)據(jù)服務(wù)器根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模的大小及配電自動(dòng)化遠(yuǎn)景規(guī)劃選用單機(jī)或雙機(jī)配置,在硬件上一般配合數(shù)據(jù)庫(kù)軟件的類(lèi)型選用工作站系列或微機(jī)系列的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。
虛框中設(shè)備配置于分控中心(或稱(chēng)區(qū)域主站)配電自動(dòng)化主站與分控中心通過(guò)光纖以網(wǎng)絡(luò)方式予以互聯(lián)。
WEB服務(wù)器、報(bào)表服務(wù)器一般各配置一臺(tái)微機(jī)工作站。WEB應(yīng)用發(fā)布功能基于客戶(hù)服務(wù)器模式,在應(yīng)用要求上,除對(duì)于客戶(hù)端要求安裝IE4.0以上版本的瀏覽器外,不應(yīng)有其它方面的軟件要求。在安全性方面,采用必要的技術(shù)手段防止客戶(hù)端通過(guò)WEB服務(wù)器對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)中其它節(jié)點(diǎn)的訪問(wèn)。
GIS工作站一般配置一臺(tái)微機(jī)工作站,在應(yīng)用功能上提供與標(biāo)準(zhǔn)GIS平臺(tái)（如Arcinfo或Mapinfo）的數(shù)據(jù)接口,實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化實(shí)時(shí)控制和GIS離線應(yīng)用有機(jī)結(jié)合,構(gòu)成一個(gè)具有空間概念(地理環(huán)境信息)、基礎(chǔ)信息(電網(wǎng)資料及用戶(hù)資料)及實(shí)時(shí)信息的分層管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。并在配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ蜕?實(shí)現(xiàn)GIS系統(tǒng)向配電自動(dòng)化的自動(dòng)轉(zhuǎn)換,以實(shí)現(xiàn)中壓配電網(wǎng)圖形、拓?fù)潢P(guān)系及設(shè)備屬性信息的一次性維護(hù)。
調(diào)度工作站一般根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模的大小及配電自動(dòng)化遠(yuǎn)景規(guī)劃配置一臺(tái)或二臺(tái),選用工作站系列或微機(jī)系列機(jī)型,顯示器配置為21′雙屏。在軟件應(yīng)用上除根據(jù)權(quán)限實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控各種功能外,兼能實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)潮流計(jì)算（包括合環(huán)潮流計(jì)算）及短路電流計(jì)算功能。
工程師工作站選用一臺(tái)工作站系列或微機(jī)系列機(jī)型。在軟件應(yīng)用上除根據(jù)權(quán)限實(shí)現(xiàn)所有監(jiān)控功能及系統(tǒng)維護(hù)功能外,兼可實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)調(diào)度仿真功能及結(jié)合GIS進(jìn)行供電可靠性分析管理功能。
配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)配置兩臺(tái)打印機(jī),一臺(tái)用于事故記錄打印及系統(tǒng)事項(xiàng)打印（一般采用針式打印機(jī)）；另一臺(tái)用于報(bào)表及系統(tǒng)畫(huà)面打?。ㄒ话悴捎眉す獯蛴C(jī)）。
與其它系統(tǒng)的互聯(lián)目前主要針對(duì)區(qū)調(diào)的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng),在互聯(lián)范圍上主要針對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用層,采用DL476-92電力系統(tǒng)控制中心之間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信協(xié)議。
三、配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)
鑒于配電自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)于通信可靠性、通信速率、雙向通信能力、停電對(duì)通信的影響、通信系統(tǒng)的使用與維護(hù)方便性及通信系統(tǒng)擴(kuò)充能力等方面的要求,并結(jié)合考慮通信系統(tǒng)的總體投入產(chǎn)出比,配電自動(dòng)化的通信系統(tǒng)遵循全面規(guī)劃、分析現(xiàn)狀、優(yōu)化設(shè)計(jì)、信息共享的設(shè)計(jì)原則,在具體設(shè)計(jì)上采用光纖通信系統(tǒng),按配電自動(dòng)化的體系結(jié)構(gòu),通信系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)、星形結(jié)構(gòu)及環(huán)形結(jié)構(gòu),由下列三個(gè)層次組成：
1、第一層次為配電自動(dòng)化主站至分控中心之間,通信上為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或環(huán)形連接。采用單模光纜,網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)直接建立在光纖之上或經(jīng)光端機(jī)的以太網(wǎng)口,采用基于TCP/IP的局域網(wǎng)連接方式。
2、第二層次為配電自動(dòng)化分控中心與設(shè)備層FTU光纖環(huán)網(wǎng)之間,通信物理路由采用星形或環(huán)形。分控中心與設(shè)備層FTU之間如采用問(wèn)答式的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,則通過(guò)光MODEM方式實(shí)現(xiàn)分控中心與設(shè)備層FTU光纖環(huán)網(wǎng)之間的低速數(shù)據(jù)通信,通信速率小于4800bit/s;分控中心與各FTU之間如直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式以TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信,通信帶寬為10m以上,則通過(guò)FTU加裝光卡予以實(shí)現(xiàn)。
3、第三層次為設(shè)備層FTU之間的連接及FTU與配變采集裝置TTU之間的通信連接。若FTU與分控中心之間基于數(shù)據(jù)鏈路層采用傳輸規(guī)約進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,同時(shí)FTU之間以光纖環(huán)網(wǎng)方式連接,則一個(gè)環(huán)網(wǎng)內(nèi)的FTU數(shù)量一般以6-8個(gè)以下為宜;如FTU與分控中心之間基于網(wǎng)絡(luò)傳輸,則FTU之間采用光纖環(huán)網(wǎng)方式。配變采集裝置TTU之間的通信連接利用雙絞線電纜,采用共線RS-485方式以串口就近接入臨近的FTU,其TTU間最大間距為1000m以?xún)?nèi),數(shù)量一般以12個(gè)以下為宜。
總之,配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)配電網(wǎng)實(shí)際設(shè)備的地理分布位置,結(jié)合通信網(wǎng)絡(luò)的中期規(guī)劃,合理進(jìn)行通信設(shè)備的布局及網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。