淺析配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用

◎王輝

如今，隨著數(shù)據(jù)采集與控制（SCADA）、地理信息系統(tǒng)（GIS）等網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的引進(jìn)，配電自動(dòng)化系統(tǒng)（DAS）就開始逐步向配網(wǎng)智能化階段發(fā)展。本文即詳細(xì)闡述了配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，對(duì)其組成進(jìn)行了重點(diǎn)技術(shù)分析，最后提出了技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)注意的問題。

一、應(yīng)用配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的必要性

1.傳統(tǒng)供電方式不能滿足供電需求。

在我國，配電網(wǎng)的供電受到諸多制約、包括負(fù)荷的分布、經(jīng)濟(jì)條件、地理位置等。根據(jù)特點(diǎn)的不同，大致可以分為環(huán)狀式、網(wǎng)格式和放射式，這幾種傳統(tǒng)的供電方式根本滿足不了實(shí)際供電要求，實(shí)行配電網(wǎng)自動(dòng)化勢(shì)在必行，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化的主要目的在于改善供電質(zhì)量、降低供電成本、推動(dòng)電力商業(yè)化進(jìn)程等。

2.保質(zhì)保量地完成供電要求，全面提升管理水平。

全面實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化可以保質(zhì)保量地完成供電要求并且全面提升運(yùn)行中的管理水平，最大限度減少線損、避免因過高的負(fù)載量導(dǎo)致供電質(zhì)量下滑，順應(yīng)了當(dāng)前國際供電的無功潮流，利用遠(yuǎn)程即可對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控、修復(fù)，避免了人力損耗且提高了工作效率，為配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)真正意義上對(duì)配電網(wǎng)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，為電網(wǎng)建設(shè)提供了有力的技術(shù)支持。

二、配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

1.管理中心。

管理中心分兩個(gè)部分，一是配電管理主站系統(tǒng)部分，二是配電監(jiān)控監(jiān)測(cè)終端設(shè)備部分。兩個(gè)部分共同完成對(duì)配電網(wǎng)及各FTu、CCU、TTu 的監(jiān)視、管理、分析、控制及對(duì)各類電量及非電量信息的采集、轉(zhuǎn)發(fā)以及主站控制指令的接收、執(zhí)行等任務(wù)。

2.管理主站。

配電網(wǎng)管理主站是整個(gè)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)視、分析、控制和管理的中心，由硬件和軟件兩個(gè)系統(tǒng)組成。硬件系統(tǒng)主要有處理服務(wù)器、管理工作站、GIS工作站、調(diào)度工作站、通信前置機(jī)、GPS對(duì)時(shí)設(shè)備等，軟件系統(tǒng)由GIS平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、人機(jī)交互界面等組成。

3.通信系統(tǒng)。

通信系統(tǒng)是配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中重要的部分。配電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集及主站指令下發(fā)、運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視、優(yōu)化控制和管理等均通過具備雙向通信能力的通信系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。中心基站至FTU和CCU之間采用無線通信和CCU至TTU之間采用雙絞通信電纜通信，是通信網(wǎng)兩個(gè)最基本的方式。

4.終端設(shè)備。

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的終端設(shè)備運(yùn)行于戶外自然環(huán)境中，安裝地點(diǎn)分散又互為關(guān)聯(lián)，為保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)其在可靠性方面的要求很高。

三、配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)分析

1.CSDA的技術(shù)架構(gòu)。

根據(jù)國內(nèi)電網(wǎng)的運(yùn)行特點(diǎn)及實(shí)際需求，自主研發(fā)了CSDA系統(tǒng)，其技術(shù)特點(diǎn)主要有四方面：一是通過對(duì)數(shù)字載波原理的發(fā)展，研發(fā)出網(wǎng)絡(luò)化配電數(shù)字載波通信技術(shù)（NDLC），引進(jìn)了DSP、現(xiàn)場(chǎng)總線等技術(shù)；二是選擇先進(jìn)的智能化算法——配電自動(dòng)化終端（FTU），使得DAS系統(tǒng)的抗干擾能力大為增強(qiáng)，穩(wěn)定性和精度均有所提高；三是為破解小電流接地的制約，研制出小電流接地智能架構(gòu)；四是通過引入標(biāo)準(zhǔn)化主站支持系統(tǒng)，達(dá)到了開關(guān)技術(shù)的智能化。

2.CSDA配電中心技術(shù)分析。

CSDA配電中心由多臺(tái)計(jì)算機(jī)構(gòu)成全分布式體系結(jié)構(gòu)，其軟件設(shè)計(jì)在技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下六個(gè)方面：一是面向大對(duì)象的宏觀設(shè)計(jì)，所建立的配電網(wǎng)模型和數(shù)據(jù)庫、所生成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系和接線圖都非常清晰，方便了擴(kuò)充功能和連接EMS、MIS系統(tǒng)；二是在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫上選擇了核心設(shè)計(jì)；三是采取了消息驅(qū)動(dòng)機(jī)制；四是運(yùn)用了控件、多媒體等先進(jìn)技術(shù)；五是所采取的前置通信設(shè)計(jì)為該系統(tǒng)所獨(dú)創(chuàng)；六是在軟件的設(shè)計(jì)理念上選擇了跨平臺(tái)式的完全開放技術(shù)。

3.數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)分析。

該系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱SCADA）是配電自動(dòng)化的核心組成部件，SCADA的技術(shù)特點(diǎn)主要包括三方面：一是采取配電自動(dòng)化終端（FTU）智能化算法，使得DAS系統(tǒng)的抗干擾能力大為增強(qiáng)，穩(wěn)定性和精度均有所提高；二是創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)出小電流接地智能架構(gòu)，破除了小電流接地的制約；三是通過引入標(biāo)準(zhǔn)化主站支持系統(tǒng)，達(dá)到了開關(guān)技術(shù)的智能化。

4.光纖通信技術(shù)技術(shù)分析。

自承式光纜：當(dāng)前電力通信領(lǐng)域中ADSS是應(yīng)用比較成熟與廣泛的一種產(chǎn)品，這類光纜有很強(qiáng)的抗張能力，可直接掛于2電力桿塔間，跨度最大能在1km左右，常見的24芯自承式光纜具有以下特點(diǎn)：自承式光纜應(yīng)用的是非金屬材料，光纜口徑小、重量輕、絕緣性能良好、抗拉強(qiáng)度大，線膨脹系數(shù)較小，適應(yīng)溫度范圍比較廣。

光纖環(huán)網(wǎng)：同步數(shù)字體系是世界通信領(lǐng)域在傳輸技術(shù)發(fā)展中的一項(xiàng)關(guān)鍵突破應(yīng)用。SDH光纖環(huán)網(wǎng)應(yīng)用的是統(tǒng)一網(wǎng)關(guān)管理系統(tǒng)，應(yīng)用了光纖信道完成多個(gè)節(jié)點(diǎn)（即網(wǎng)元）之間的同步信息傳輸、分叉、復(fù)用以及交叉連接等網(wǎng)絡(luò)。光纖環(huán)網(wǎng)不僅在電力系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，且對(duì)于未來智能電網(wǎng)更多技術(shù)推廣具有一定的技術(shù)支持。

四、配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)注意的問題

1.建立有效的硬件支持系統(tǒng)。

用于市場(chǎng)預(yù)測(cè)的硬件支持系統(tǒng)：其功能是通過科學(xué)的收集數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)數(shù)據(jù)同比、環(huán)比的增長(zhǎng)趨勢(shì)進(jìn)行分析，較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出用電地區(qū)在一定時(shí)期的電力負(fù)荷需求及其變化情況，同時(shí)預(yù)測(cè)出該地區(qū)各行業(yè)的電量在未來的分布情況。

2.重視關(guān)鍵技術(shù)，強(qiáng)化遠(yuǎn)方監(jiān)控的功能。

重點(diǎn)研究DMS電力系統(tǒng)，在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，不但研究信息一體化，還要研究配電信息引擎的實(shí)時(shí)制，在IEC61970CIM和IEC61968UIB系統(tǒng)支持互聯(lián)模擬的同時(shí)，還需要滿足電力二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全框架順利運(yùn)行。要加強(qiáng)突破遠(yuǎn)方通訊的關(guān)鍵技術(shù)，要RTU符合配電網(wǎng)使用，強(qiáng)化誤碼率小、功能強(qiáng)、速度快的分布式分散式通訊特點(diǎn)。

五、結(jié)束語

隨著社會(huì)進(jìn)一步的發(fā)展，配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在電力市場(chǎng)及用電水平提高的狀況下，將會(huì)得到進(jìn)一步提升。配電網(wǎng)自動(dòng)化更是建設(shè)電網(wǎng)工程中的重中之重，為了電力供應(yīng)更加穩(wěn)定、可靠、高效，需要不斷探究?jī)?yōu)化配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)，這是一個(gè)復(fù)雜、龐大的工程，需要統(tǒng)籌規(guī)劃、循序漸進(jìn)，進(jìn)而最終實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)的全面自動(dòng)化。