浅析配电自动化及管理系统集中控制措施

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摘要：该文结合实际工作，介绍正在实施的自动化工程的方案、系统结构、实现的功能和特点，讨论了配电自动化工程实施中的一些关键问题，介绍了配电SCADA系统与GIS系统的集成要求、网络式保护技术、集中制和分布式智能相结合控制方案，提出了实施配电自动化工程应注意的问题。

关键词：配电自动化系统；网络式保护；集中控制；分布式智能；

配电自动化及管理系统是一个多层次、多系统的集成。本文结合望奎县电业局配网自动化工程实践，介绍了已经实施的一些自动化工程方案、系统结构、功能和特点，讨论了配电自动化工程实施中的一些关键问题，并就某些方面的实施方法提出一些建议，以供电力部门在配电自动化工程实施时参考。

1 配电自动化工程中的某些关键问题

1.1 配电SCADA和GIS系统的集成

SCADA系统和GIS系统一直是沿着各自的技术路线独立发展的。他们各自拥有独立的数据库、独立的人机界面、独立的电网分析算法。GIS擅长空间数据的处理、显示、表现和查询等功能，直接面向配电设备，特别适合于配电设备的管理、维护，配电系统的规划和工作管理。SCADA系统面向的主要是配电系统的调度和运行人员，对配电系统进行监视、控制以及安全经济调度。配电系统设备的维护和更改非常频繁，如果SCADA和GIS运行在不同的数据库上，通常需要两次输入或维护。这样不仅增大工作量，而且会导致数据不一致、不完整。

在工程实践中，一般通过提供实时数据库的标准接口来共享实时数据，通过在关系库共享网络结构数据。

1.2 故障清除、隔离和恢复供电的控制问题

本文提出几个原则：以停电范围最小、停电时间最短为控制的最优目标；分层控制，凡是能就地完成的事情，就地完成；局部故障局部处理，集中控制和分布式控制相结合的原则。

1.2.1 网络式保护和控制技术

根据选用的分段开关和联络断路器的种类不同，采取的自动化方案也不一样。当采用负荷开关（或断路器）时，线路上的任何一点故障，都需要变电站出口分段器跳闸，以清除故障。当线路末端故障时，也会造成对线路前段和中段负荷的不必要的影响。当采用分段器与重合器配合时，如果保护能够互相配合，故障可就地切除。

1.2.2 三层控制结构及关系

故障清除和故障区段前的隔离利用数字式纵向逻辑保护技术由终端层完成。

主站负责跨区域的故障处理，同时可以对子站的处理结果进行优化，也作为子站的后备。

1.2.3 集中控制和分布式智能的结合

将集中控制和分布式智能有机结合，采用集中控制为主、分布式智能为后备的方案。在通讯和控制中心（子站或主站）的计算机系统都正常的情况下，采用集中控制策略。控制中心不正常甚至通讯也不正常的情况下，自动使用分布式智能，确保故障的隔离和恢复供电的控制正常进行。采用这种控制策略，大大提高了控制系统的可靠性，因为它相当于又为计算机系统和通讯系统提供了一道后备防线。

特别是对于一些非重要分支负荷，和自动化程度要求不高的地方，可以不上通信，完全可以利用分布式智能，实现分支或局部故障的自动隔离，保证主系统的正常供电。

1.3 系统集成

系统集成包含两个方面的意思：一是控制中心的各种自动化系统通过计算机网络互联、集成，如配电自动化系统与地区调度自动化系统、负荷控制系统、用电管理自动化系统、管理信息自动化系统的通讯和集成。另一方面的意思是各种自动装置和系统与配电自动化系统的子站和终端层直接相联。

1.3.1 在控制中心与其他自动化系统互联

系统之间通过路由器和交换机进行网络连接。在这种网络物理连接方式下，数据交换可采用程序级数据交换和数据库级数据交换两种模式。程序级数据交换是两个不同的系统运行各自的通信程序，接收对方通信程序发来的信息并向对方的通信程序发送对方所需要的信息，这种模式实时性好，交换速度快；数据库级数据交换时系统之间以约定的数据格式（结构）将数据定时写入关系数据库中，系统之间通过关系数据库读取共享数据，该模式实现简单，但实时性稍差。与MIS系统最简单的通讯是在配电自动化主站中设置Web服务器，供MIS网上用户浏览实时信息和有关配电管理系统信息。

1.3.2 与变电站综合自动化系统之间的集成

第一种是：配电网自动化系统与调度SCADA实现接口，配电网自动化系统实时接收调度SCADA转发的变电站出线的实时信息，实现变电站出线的遥测、遥信功能，并借助于地调向下转发遥控命令。第二种是：配电网自动化系统在子站处与变电站综合自动化系统直接进行连接，实现遥测、遥信和遥控功能，变电站同时与两个系统通讯。前一种方式是间接连接，优点是变电站自动化系统不需改动，但原调度自动化系统需做适当改动，增加与配调的实时通讯功能，且现行的调度管理体制要做相应改动。

当变电站自动化系统是综合自动化系统时，可以在后台与子站局域网直接互联，新建变电站更进一步可以将变电站的监控系统后台与配电自动化系统的子站系统合二为一。

1.3.3 与配变监测、用户抄表系统的集成

配变监测和用户抄表系统处于系统底层，监测点多，实时性要求不高。一般先在底层按小区域联网，再通过配电监控系统主通道向主站转发。配变监测装置（TTU）一般可以先用RS485等现场总线互联或用音频电缆（双绞线）通过专线MODEM互联。

2 配电自动化工程实施时应注意的一些问题

配电自动化系统应统一规划、分步实施，以避免因系统发展和技术进步而造成重复建设或推倒重来。

配电系统自动化的规划应与配网改造和发展规划同步，并相互协调配合，实现整体投资的综合优化，只有在一次网络具备条件后，实施自动化才有现实意义。

实施系统和设备必须满足各种接口标准化和开放性要求，系统通讯规约应符合国家标准或国际标准。

配电系统自动化所需的基础设备和装置，应贯彻先进、可靠、实用、经济的方针。使用质量或可靠性差的设备不但不能提高系统的供电可靠性，反而会降低供电可靠性。

3 方案特点

SCADA和GIS系统无缝集成，既可以达到一体化目的，又保留了成熟的GIS系统和SCADA系统的独立性，从而保证整个系统的稳定可靠。同时也保留了现有GIS系统的所有数据和成果，不需重复投资。

整个系统的软件和硬件（包括自动化终端）均采用模块化设计，可分步实施，逐步升级。

根据各用户配网的特点，可提供合理、灵活、有效的通讯解决方案。在终端层采用光纤自愈环，可靠性非常高，采用多通道复用的光端机，在一根纤芯上获得1～6个独立的通信通道，不仅性能价格比高，而且可以很方便的将FTU、TTU、保护通道、抄表等集成在一个光纤通信系统中，并且不失去每个系统的独立性。