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概述

配電自動(dòng)化系統(tǒng)是一項(xiàng)綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、電力系統(tǒng)理論和自動(dòng)控制技術(shù)的系統(tǒng)工程，它表現(xiàn)為一種集成化自動(dòng)化系統(tǒng)，在實(shí)時(shí)狀態(tài)下，能夠監(jiān)控、協(xié)調(diào)、管理配電網(wǎng)各環(huán)節(jié)設(shè)備與整個(gè)配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行。

在國內(nèi)城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)與改造的過程中，配電自動(dòng)化對于提高供電可靠性，優(yōu)化配網(wǎng)運(yùn)行方式，降低線路損耗，提高管理的現(xiàn)代化水平和服務(wù)質(zhì)量等有著重要的意義：

配電自動(dòng)化系統(tǒng)與合理的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和可靠的設(shè)備基礎(chǔ)相結(jié)合，可大大提高供電可靠性；
配電自動(dòng)化系統(tǒng)使用戶實(shí)時(shí)遙控配電網(wǎng)開關(guān)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和電容器投切管理成為可能，通過配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和電容器投切管理，就能在不顯著增加投資的前提下達(dá)到改善電網(wǎng)運(yùn)行方式和降低網(wǎng)損的目的；
在某些線路發(fā)生過負(fù)荷的情況下，企業(yè)可以通過配電自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)荷與負(fù)荷管理，這種優(yōu)化控制可以將負(fù)荷從重負(fù)載甚至是過負(fù)載轉(zhuǎn)移到輕負(fù)載饋線上，利用現(xiàn)有的配電網(wǎng)資源消除過負(fù)荷，從而有效提高饋線的負(fù)荷率，增強(qiáng)配電網(wǎng)的供電能力；
配電自動(dòng)化系統(tǒng)可以通過監(jiān)測和管理配電網(wǎng)關(guān)鍵位置處的電壓并將其控制在期望范圍內(nèi)的方式，達(dá)到提高電壓質(zhì)量的目的；
通過配電自動(dòng)化系統(tǒng)，不必登桿操作，在配電控制中心就可以控制柱上開關(guān)；可進(jìn)行遠(yuǎn)方自動(dòng)抄表；報(bào)表、曲線、操作記錄等自動(dòng)存檔；數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和處理；這些手段無疑顯著地降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了管理水平和服務(wù)質(zhì)量。

上世紀(jì)90年代末，我國配網(wǎng)領(lǐng)域曾出現(xiàn)過配電自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)熱潮，但到今天，除了少數(shù)個(gè)別項(xiàng)目之外，大多數(shù)的配電自動(dòng)化項(xiàng)目均歸于失敗。究其原因，主要存在如下兩方面主要問題：

1 ）系統(tǒng)可靠性不高

構(gòu)建高度可靠的配電自動(dòng)化系統(tǒng)要遵循以下幾點(diǎn)原則：具有可靠的電源點(diǎn)(雙電源進(jìn)線、備自投、變電所自動(dòng)化)；具有可靠的配電網(wǎng)網(wǎng)架(規(guī)劃、布局、線路)；具有可靠的設(shè)備(一次智能化開關(guān)、二次戶外FTU、TTU)；具有可靠的通信系統(tǒng)(通信介質(zhì)、設(shè)備)；具有可靠的主站系統(tǒng)(計(jì)算機(jī)硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò))。在配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)初期，除了由于一次、二次設(shè)備硬件技術(shù)、通信方式落后等問題可能會(huì)影響系統(tǒng)正常運(yùn)行外，主站系統(tǒng)無法安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行是造成系統(tǒng)失敗的主要原因。由于設(shè)計(jì)上的一些缺陷，雖然在電網(wǎng)正常時(shí)能夠滿足要求，然而在電網(wǎng)故障時(shí)，這些缺陷將造成系統(tǒng)無法正常工作，甚至?xí)l(fā)生誤操作導(dǎo)致重大的人身或經(jīng)濟(jì)損失。

2） 系統(tǒng)實(shí)用性不高

由于資金規(guī)模等原因，國內(nèi)大多數(shù)的配電自動(dòng)化工程規(guī)模都不是很大，往往只占到整個(gè)地區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)的非常少的一部分。相應(yīng)的主站SCADA系統(tǒng)的主要功能主要用于自動(dòng)化試點(diǎn)區(qū)域的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制，沒有整個(gè)網(wǎng)架的概念，對配電調(diào)度員的實(shí)際用處并不大。眾所周知，以GIS技術(shù)為基礎(chǔ)的配網(wǎng)資源管理系統(tǒng)能夠有效地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)架及設(shè)備管理，只有將配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)與靜態(tài)數(shù)據(jù)相結(jié)合，作一體化設(shè)計(jì)，才能充分發(fā)揮高級分析等應(yīng)用在調(diào)度和生產(chǎn)中的實(shí)際作用。信息系統(tǒng)的生命力在于實(shí)用性，那種過分強(qiáng)調(diào)SCADA畫面表現(xiàn)功能的設(shè)計(jì)理念已經(jīng)無法應(yīng)對越來越高的應(yīng)用需求。

THP配電自動(dòng)化解決方案

憑借多年精益求精的技術(shù)積累和對電力業(yè)務(wù)的深刻理解，在對少數(shù)幾個(gè)配電自動(dòng)化項(xiàng)目建設(shè)成功經(jīng)驗(yàn)的歸納以及眾多項(xiàng)目失敗教訓(xùn)進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上，我們推出了一套適合中國國情的配電自動(dòng)化解決方案，并成功進(jìn)行了實(shí)施，取得了良好的應(yīng)用效果。
系統(tǒng)主要由配電管理中心主站、通信網(wǎng)絡(luò)、配電子站、配電自動(dòng)化遠(yuǎn)方終端FTU等幾個(gè)層次組成。

配電管理中心是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的控制與管理核心，采用客戶機(jī)／服務(wù)器（client/server）結(jié)構(gòu)，以SCADA系統(tǒng)和GIS系統(tǒng)作為基本平臺(tái)，配合各種應(yīng)用軟件完成DA/DMS的功能。

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)完成變電站設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控、管理，它一般是集中式RTU與變電站各種保護(hù)監(jiān)控裝置通信構(gòu)成的系統(tǒng)，或由間隔層微機(jī)綜合保護(hù)、監(jiān)控裝置配合后臺(tái)通信處理機(jī)構(gòu)成的分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

配電自動(dòng)化子站是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的中間層，主要用于完成區(qū)域內(nèi)配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化功能，并作為通信節(jié)點(diǎn)，向主站轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域內(nèi)FTU/TTU/DTU或其它智能裝置的數(shù)據(jù)。它的設(shè)置與否和設(shè)置密度、位置可以根據(jù)負(fù)荷、饋線、設(shè)備情況靈活配置，為系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)提供極大的可伸縮性與靈活性。

配電自動(dòng)化遠(yuǎn)方終端單元分為安裝在開閉所的DTU，安裝在線路上的FTU兩種設(shè)備及安裝在箱變上的TTU等。配電監(jiān)控終端與配電自動(dòng)化子站或主站通信，提供配電系統(tǒng)運(yùn)行控制及管理所需的數(shù)據(jù)，執(zhí)行子站（主站）給出的對配電沒備的控制、調(diào)節(jié)命令。

配電自動(dòng)化的通信系統(tǒng)一般為主干通道與分支通信網(wǎng)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，分為用戶、線路FTU、子站、主站等幾個(gè)層次。用戶（如配變監(jiān)測、自動(dòng)讀表）終端數(shù)據(jù)由線路FTU、開閉所DTU、子站轉(zhuǎn)發(fā)，可選用有線、配電線載波、無線電、電話線等通信方式。線路FTU數(shù)據(jù)可選用光纖、無線電、有線等通信方式發(fā)送數(shù)據(jù)到子站。子站與主站之間采用光纖、無線擴(kuò)頻、數(shù)字微波、載波等方式，直接與主站通信，目前總體趨勢是采用光纖通道。

這種結(jié)構(gòu)為目前國內(nèi)外大多數(shù)配電自動(dòng)化系統(tǒng)所采用。采用這種分級結(jié)構(gòu)不僅能夠有效地減輕主站負(fù)荷，提高饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的反應(yīng)速度；而且能夠在主站系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，故障不至于影響到全局；另外，這種結(jié)構(gòu)也與THP配電自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)施原則：總體規(guī)劃，分步實(shí)施相適應(yīng)。


系統(tǒng)特色

1）跨平臺(tái)的設(shè)計(jì)

我們的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了真正意義上的服務(wù)器端和客戶端雙跨平臺(tái)，已經(jīng)成功運(yùn)行的操作系統(tǒng)有：Windows NT/2000/XP/2003、HP-Unix、Sun Solaris、Linux等。

系統(tǒng)的所有代碼均采用C++實(shí)現(xiàn)，界面采用QT工具庫。雖然采用C++/QT的開發(fā)技術(shù)難度比較大的，但是獲得的優(yōu)勢也非常明顯，同一套代碼能夠在全部主流平臺(tái)上運(yùn)行。在保證跨平臺(tái)，性能強(qiáng)，能滿足最關(guān)鍵應(yīng)用需求的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)平滑地升級，最大限度地減少的減少升級和培訓(xùn)的工作量、保護(hù)用戶的投資。


2）SCADA/GIS/DAS一體化的配電調(diào)度平臺(tái)

我們的主站系統(tǒng)是配電SCADA、配電GIS、配電高級分析的一體化系統(tǒng)，并將配電自動(dòng)化、地區(qū)電網(wǎng)SCADA、負(fù)荷控制（變壓器電量采集、現(xiàn)場管理系統(tǒng)等）系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)合起來，形成應(yīng)用于整個(gè)配電網(wǎng)的的監(jiān)控、GIS查詢、高級分析一體化的調(diào)度平臺(tái)。

在整個(gè)平臺(tái)的第一層，是配電GIS、配電SCADA前置、地區(qū)電網(wǎng)SCADA接口、負(fù)控（現(xiàn)場管理）系統(tǒng)接口等模塊。

配電GIS系統(tǒng)負(fù)責(zé)維護(hù)變電所以外經(jīng)過線路到用戶變壓器的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜妥儔浩鲄?shù)，計(jì)算線路的阻抗分布。配電GIS還負(fù)責(zé)從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲凶詣?dòng)生成用于調(diào)度的單線模擬圖。

配電SCADA前置系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集配電線路的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和下達(dá)遙控命令。

地區(qū)電網(wǎng)SCADA/EMS系統(tǒng)接口映射EMS中的變電所10kV母線和線路開關(guān)拓?fù)?，與配電GIS系統(tǒng)維護(hù)的線路拓?fù)湫纬蓮淖冸娝鶅?nèi)部開始的整個(gè)10kV配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜驮O(shè)備參數(shù)。該接口還負(fù)責(zé)采集變電所10kV出線開關(guān)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用于負(fù)荷估計(jì)和潮流計(jì)算。

負(fù)荷控制（現(xiàn)場管理系統(tǒng)）接口負(fù)責(zé)從負(fù)控和現(xiàn)場管理系統(tǒng)采集變壓器的日電量曲線，用于負(fù)荷估計(jì)。

平臺(tái)第二層，是整個(gè)地區(qū)配電網(wǎng)的靜態(tài)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。靜態(tài)數(shù)據(jù)包括圖形、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜驮O(shè)備參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫菑淖冸娝鶅?nèi)部的10kV母線和線路開關(guān)、經(jīng)過架空和電路線路、到用戶變壓器的“節(jié)點(diǎn)－支路”模型。設(shè)備參數(shù)包括設(shè)備屬性、以及根據(jù)模型計(jì)算出的線路阻抗。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括配電自動(dòng)化試點(diǎn)線路的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、來自地區(qū)SCADA/EMS的變電所自動(dòng)化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、來自負(fù)控和現(xiàn)場管理系統(tǒng)的10kV變壓器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

平臺(tái)的第三層是配電系統(tǒng)高級分析，包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌▌?dòng)態(tài)著色）、負(fù)荷估計(jì)、潮流計(jì)算、停電分析、理論線損等。這些高級應(yīng)用利用GIS維護(hù)的拓?fù)淠Ｐ?，以及來自變電所、線路開關(guān)、配電變壓器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行全網(wǎng)的配電網(wǎng)絡(luò)分析。

平臺(tái)的的四層是應(yīng)用層，包括畫面操作、監(jiān)視和控制、調(diào)度模擬圖板等。調(diào)度員可以查詢所有配電設(shè)備的參數(shù)和連接關(guān)系，查詢來自配電自動(dòng)化的線路開關(guān)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，查詢來自地區(qū)SCADA/EMS的變電所自動(dòng)化的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，查詢來自負(fù)控等的變壓器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，向配電自動(dòng)化開關(guān)下達(dá)遙控命令。對于非自動(dòng)化的線路開關(guān)，系統(tǒng)提供模擬圖板功能，使得調(diào)度員能夠人工設(shè)置線路開關(guān)的分、合狀態(tài)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行拓?fù)渲屯ｋ姺治觥?br/>
在這樣的一體化結(jié)構(gòu)下，調(diào)度員既能夠?qū)ε潆娮詣?dòng)化線路進(jìn)行監(jiān)視和控制，又能掌控整個(gè)配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，具有較高的實(shí)用性。


3）面向電力設(shè)備對象的圖庫模一體化

系統(tǒng)采用先進(jìn)的面向電力設(shè)備對象的圖庫模一體化的技術(shù)來建立和維護(hù)數(shù)據(jù)。圖指的是線路地理分布圖、變電所一次圖、開閉所配電站內(nèi)部一次圖、調(diào)度單線模擬圖等；庫指的是Oracle庫中的設(shè)備屬性和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中遙測遙信信息；模指的是設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接和設(shè)備元件的阻抗參數(shù)。

系統(tǒng)所操作的對象是與CIM標(biāo)準(zhǔn)兼容的具有拓?fù)湫畔⒌碾娏ο到y(tǒng)元件，包括變電站、配電站、輸電線路和分支、配電線路和分支、架空線、電纜、母線、連接線、斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、熔絲、變壓器、PT、CT、桿塔、大用戶（專變）、并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器、發(fā)電機(jī)、接地點(diǎn)、電源點(diǎn)等等。

整個(gè)模型的建立和維護(hù)的過程都在畫面上進(jìn)行。在一次接線圖和地理圖上放置設(shè)備和調(diào)整設(shè)備位置的時(shí)候，建模工具計(jì)算元件之間的相互位置，自動(dòng)更新拓?fù)溥B接。

根據(jù)設(shè)備定義的模板，系統(tǒng)自動(dòng)為每個(gè)設(shè)備在實(shí)時(shí)庫中創(chuàng)建量測信息。量測分為人工量測和SCADA量測。以開關(guān)為例，線路上的絕大部分開關(guān)沒有安裝FTU，開關(guān)位置就是人工遙信，需要人工設(shè)置。對于變電所中的開關(guān)和開閉所<