電力自動化管理系統(tǒng)技術(shù)探索

花捷軍

（無錫供電公司江陰檢修分公司，江蘇省 江陰市 214400）

電力自動化管理系統(tǒng)首先要有一個計算機平臺。該計算機平臺在操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、人機界面、通信規(guī)約上遵守現(xiàn)行的工業(yè)標準，應(yīng)是一個開放系統(tǒng)，是一個可以不斷集成和擴展的靈活的計算機系統(tǒng)。在這一點上，與調(diào)度自動化EMS系統(tǒng)的計算機平臺是一樣的。不同的是，它面對的是信息量特別大，而通信又較為薄弱的配電網(wǎng)。

1 電力自動化管理系統(tǒng)的特點

1.1 電力自動化管理系統(tǒng)的終端設(shè)備多，數(shù)據(jù)庫龐大，管理復雜。DMS的監(jiān)控對象為電源進線及變電站、10kV開閉所、小區(qū)變電站、配電變電站、分段開關(guān)、補償電容器、用戶電能表和重要負荷等，因此站點非常多，通常要有成百上千甚至上萬個。數(shù)量繁多的終端設(shè)備不但給系統(tǒng)組織帶來較大的困難，而且在控制中心的計算機網(wǎng)絡(luò)上，處理這么大量的信息并進行設(shè)備管理，比輸電網(wǎng)更繁瑣。特別是在圖形工作站上，若要較清晰地展現(xiàn)配電網(wǎng)的運行方式，困難將更大。

1.2 電力自動化管理系統(tǒng)的大量終端設(shè)備不在變電站內(nèi)，要求設(shè)備可靠性更高。輸電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的終端設(shè)備一般可以安放在被測控的變電站內(nèi)，行業(yè)標準中對這類設(shè)備按戶內(nèi)設(shè)備對待，只要求其在10℃-55℃環(huán)境溫度下工作即可。而配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的大量終端設(shè)備不能安置在室內(nèi)，如測控饋線分段開關(guān)的饋線RTU，就必須安放在戶外。其工作環(huán)境惡劣，通常要求在-25.75℃、濕度高達95℃的環(huán)境下工作，所以設(shè)備的關(guān)鍵部分就必須采用工業(yè)級的芯片，還要考慮防雨、散熱、防雷等因素，這類設(shè)備不僅制造難度大，而且造價也較戶內(nèi)設(shè)備高。此外，因配電網(wǎng)的運行方式需要經(jīng)常調(diào)整，對電力自動化管理系統(tǒng)的終端設(shè)備進行遠方控制的頻繁程度比輸電網(wǎng)的高得多，這就更要求電力自動化管理系統(tǒng)的終端設(shè)備具有較高的可靠性。

1.3 電力自動化管理系統(tǒng)的通信方式多樣復雜。承擔傳送數(shù)據(jù)和通話任務(wù)的配電網(wǎng)通信系統(tǒng)，由于包含有各種類型側(cè)控裝置，因而常常具有多種通信方式。配電網(wǎng)終端設(shè)備的數(shù)量非常多又比較分散，也大大增加了配電自動化通信系統(tǒng)的復雜性。但其通信速率，由于配電網(wǎng)不必考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題而不如輸電系統(tǒng)要求得那么高。

2 電力自動化管理系統(tǒng)的功能

2.1 配電網(wǎng)的SCADA功能

配電網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)是通過監(jiān)測裝置來收集配電網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)處理以及對配電網(wǎng)進行監(jiān)視和控制。監(jiān)測裝置除了變電站內(nèi)的RTU和監(jiān)測配電變壓器運行狀態(tài)的TTU之外，還包括沿饋線分布的FTU(饋線終端裝置)，用以實現(xiàn)饋線自動化的遠動功能。配電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)主要功能包括數(shù)據(jù)采集、四遙、狀態(tài)監(jiān)視、報普、事件順序記錄、統(tǒng)計計算、制表打印等功能。

由于配電SCADA系統(tǒng)的監(jiān)控對象既包含大的開閉所和小區(qū)變電站，又包括數(shù)金極多但單位容量很小的戶外分段開關(guān)，因此常將分散的戶外分段開關(guān)監(jiān)控集結(jié)在若干點(稱做區(qū)域站或集控站)以后再上傳至控制中心。若分散的點太多，還可以做多次集結(jié)。當配電網(wǎng)設(shè)備比較密集時，可按距離遠近劃分小區(qū)，將區(qū)域站設(shè)置在距小區(qū)中所有測控對象均比較近的位置，通信通道適合采用電纜或光纖。而當配電網(wǎng)比較狹長時，可將區(qū)域站設(shè)置在為該配電網(wǎng)供電的110kV變電站內(nèi)，此時最好采用配電載波通信方式傳輸信息。

2.2 配電變電站自動化

配電變電站自動化SA有以下基本功能:對配電所實施數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視和控制，與控制中心和調(diào)度自動化系統(tǒng)(SCADA)通信。

2.3 饋線自動化

饋線自動化FA是指配電線路的自動化，在正常狀態(tài)下，實時監(jiān)視饋線分段開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)的狀態(tài)和饋線電流、電壓情況，實現(xiàn)線路開關(guān)的遠方或就地合閘和分閘操作。在故降時獲得故障記錄，并能自動判別和隔離饋線故障區(qū)段，迅速對非故障區(qū)域恢復供電.

2.4 用戶自動化

用戶自動化主要包括負荷管理和用電管理。負荷管理是根據(jù)需要來控制用戶負荷，并能幫助控制中心操作員制定負荷控制策略和計劃。用電管理主要包括自動計量計費系統(tǒng)等。

2.5 配電網(wǎng)高級應(yīng)用軟件

高級應(yīng)用軟件(PAS)主要是指配電網(wǎng)絡(luò)分析計算軟件，包括負荷預測、網(wǎng)絡(luò)拓撲分析、狀態(tài)估計、潮流計算、線損計算分析、電壓/無功優(yōu)化等。高級應(yīng)用軟件是有力的調(diào)度工具，通過高級應(yīng)用軟件，可以更好地掌握當前運行狀態(tài)。配電自動化中的這些軟件與調(diào)度自動化的相類似，但配電網(wǎng)中不涉及系統(tǒng)穩(wěn)定和調(diào)頻之類的問題。當前電力自動化管理系統(tǒng)的高級應(yīng)用件可以分成三個層次開發(fā):①基本應(yīng)用軟件，即網(wǎng)絡(luò)分析軟件；②派生類軟件，如變電站負荷分配、饋線負荷分配等；③專門應(yīng)用軟件，如小區(qū)負荷預報、投訴電話處理，變壓器設(shè)備管理等。

3 電力自動化管理系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展

3.1 變電站自動化的新進展

變電站自動化是將變電站的二次設(shè)備利用計算機技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)，經(jīng)過功能組合和優(yōu)化設(shè)計，對變電站實施自動監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。變電站自動化系統(tǒng)可以收集較為齊全的數(shù)據(jù)和信息，利用計算機的高速計算能力和判斷功能，方便監(jiān)視和控制變電站內(nèi)各種設(shè)備的運行和操作。目前，我國的變電站自動化技術(shù)已經(jīng)很成熟，并廣泛地應(yīng)用于高、中、低壓變電站中，這大大提高了變電站的運行效率及可靠性。但與國外先進的變電站自動化系統(tǒng)相比，仍存在許多需要改進的地方。如國外無論是分層分布式的變電站自動化系統(tǒng)還是常規(guī)的RTU方式，均能可靠地實現(xiàn)變電站的無人值班監(jiān)控，這對國內(nèi)進行新、老變電站自動化系統(tǒng)的建設(shè)和改造很有啟發(fā)。

3.2 電網(wǎng)調(diào)度自動化的新進展

電網(wǎng)調(diào)度自動化是現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動化的主要組成部分和核心內(nèi)容，它是信息技術(shù)、計算機技術(shù)及自動控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。經(jīng)過近20年的發(fā)展，電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行中已經(jīng)起著不可或缺的作用。電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)隨著信息技術(shù)、計算機技術(shù)及自動控制技術(shù)的發(fā)展而日新月異，系統(tǒng)升級換代很快，當前電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的發(fā)展面臨著一些挑戰(zhàn)。網(wǎng)絡(luò)安全對于以實時運行為首要任務(wù)的電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)尤為重要，但隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和廣泛使用，網(wǎng)絡(luò)攻擊和病毒侵害不斷發(fā)生，對電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的安全運行構(gòu)成了威脅。一方面，從網(wǎng)絡(luò)安全的角度出發(fā)，需要將調(diào)度自動化系統(tǒng)隔離運行；另一方面，隨著自動化系統(tǒng)的規(guī)模日益擴大、應(yīng)用復雜度的日益提高，各個控制中心之間以及各個自動化子系統(tǒng)之間的交互大大增強，需要進行信息的一體化整合與集成。因此，需要對調(diào)度自動化系統(tǒng)的安全集成技術(shù)進一步研究，使得系統(tǒng)的開放性、穩(wěn)定性、可靠性、實用性，特別是安全性更強。

結(jié)語

電力自動化管理系統(tǒng)可以是集中式的，即由一個配電管理自動化主站，實現(xiàn)對整個配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集，并和饋線自動化、變電站自動化、用戶管理等集成為一個系統(tǒng)；電力自動化管理系統(tǒng)也可以是分層、分布式結(jié)構(gòu)的，如在變電站中設(shè)立二級主站，整個電力自動化管理系統(tǒng)由一個一級主站及若干個子系統(tǒng)(如負荷管理等子系統(tǒng))集成。這樣的信息收集和處理也是分層和分布的，適合采用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)。

【1】張麗英.電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)安全性評價（網(wǎng)、省調(diào)部分）[M].中國電力出版社，2003.

【2】韓富春.電力系統(tǒng)自動化技術(shù)[M].中國水利水電出版社，2003.

【3】陳化鋼.城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造實用技術(shù)問答[M].中國水利水電出版社，1999.