市配网自动化技术与可靠性研究

电力18讯：    作者：马　军 蒙金有 冯庆东 焦邵华

0　引言

　　随着电力事业的迅速发展，用户对供电质量和供电可靠性的要求越来越高。城市电网改造对提高城市配网自动化技术与可靠性提出了亟待解决而且必须解决好的课题。目前，全国电网主要以500kV和220kV电网为主网架，有的已形成环网和双环网运行，110kV电网作为地区供电的高压配电网，已全部开环运行。从目前情况来看，现有网架结构对于大部分地区的供电能力不能满足N-1的要求。城市电网改造将给配网自动化技术与可靠性水平带来前所未有的发展机遇，城市电网应在未来的几年内加速网架结构建设和城区配网自动化系统建设，提高供电质量和供电可靠性，以满足现代化建设的供电需求。

1　城市配网自动化系统结构

　　由于现有配网自动化系统平台不统一，功能单一，各系统间很难实现互联和信息共享，造成重复建设、信息资源浪费，这些现状都极大的限制了电力系统的发展。为此，需要推出一种全新的一体化的配网自动化系统体系结构――就是把数据采集与监控系统（SCADA）、配电管理系统（DMS）、地理信息系统（GIS）、管理信息系统（MIS）、高级应用软件包（PAS）以及变电站综合自动化、馈线自动化、通信系统集成为一个体系结构良好、平台统一、信息共享、高效灵活的信息系统(见图1)。


图1　城市配网自动化系统典型结构图

2　城市配网自动化系统设计原则

　　（1） 城市配网自动化系统遵循以下各项开放式国际标准(包括硬件平台标准，软件平台标准，通信协议标准，数据库标准以及应用程序接口标准等):① 操作系统接口符合IEEE、POSIX及OSI国际标准；② 数据库接口符合SQL结构化查询语言标准；③ 人机界面符合Motif，Windows标准；④ 计算机通信协议：TCP/IP，X.25。
　　（2） 系统的可扩展性。主站系统的规模、容量、处理速度、CPU负荷应有充足的裕度。
　　（3） 系统实时性。满足电力系统实时性的要求。
　　（4） 可维护性。可维护性良好，提高了系统可利用率。

3　配电管理主站系统（DMS）

3.1　配电自动化系统技术特点
　　一体化的配网自动化系统是一套包括数据SCADA、GIS、PAS在内的完整配电系统解决方案，是一个实时监控和离线管理相结合的系统，将电网设备数据和用户数据、实时数据和历史数据、电网接线图形和地理图形、图形与数据结合在一起，具有很高的安全性和集成度。系统具备软硬件隔离的功能，而且系统软件的运行跟网络硬件设备类型无关，能适应包括光纤、配电线载波、无线通信等多种通信方式或组成广域网的方式。在开放式支撑平台的基础上，系统具有开放性、可靠性和易用性。
3.1.1　SCADA/GIS的一体化设计
　　城市配网自动化系统在设计阶段应充分贯彻SCADA/GIS一体化设计的思想，主要体现在2个方面：一是数据建设、处理的一体化，二是应用的一体化。特别是实时GIS应用与SCADA/DMS的紧密结合，真正做到实时应用。配电自动化系统底层数据建设的一体化，使得SCADA系统和GIS系统共享同一套数据，采用同一个底层数据库，无需再做额外的数据转换工作，保持SCADA系统和GIS系统数据的一致性，用户在任一平台上所作的编辑修改工作都可以自动表现在另一平台中，减少用户维护难度[1]。
3.1.2　UNIX/NT跨平台的完整系统
　　城市配网自动化系统应是UNIX/NT跨平台的完整系统，根据用户需求，可以在全Unix环境、全Windows NT环境、UNIX＋Windows NT混合环境中完成基本相同的功能。
　　Unix系统具有较高的安全性和稳定性，但造价昂贵，不适宜大范围配置，同时对人员的要求较高，培训难，推广不易，特别是在配电系统、用电系统等涉及部门、工作较多时较难实用化。而NT系统安全性也符合美国国家安全规定，尽管稳定性等方面稍弱，但造价合理，适宜于大范围使用，电力系统应用既要保证高度安全和可靠，又要能在各部门和科室中推广实用。在对造价和人员培训等方面作了充分考虑后，我们优推荐使用UNIX＋NT跨平台的方案，服务器端在UNIX系统上实现实时数据库和网络管理功能，NT系统作为客户端的平台，既有好的性价比，人机交互更是友好，这样能较好地解决安全、稳定、实用等方面的问题。
3.1.3　针对实际的配网电力高级应用软件
　　一体化配网自动化系统中的电力高级应用软件（PAS）是调度人员和规划人员对电力系统进行仿真分析和监视控制的强大工具，在监视电网运行状态、优化全网经济运行方式、分析电网安全性和降低或消除电网中不安全因素等方面都起着不可替代的作用。
　　与高压输电网相比，配电网一般是辐射型树状结构，环网少或没有，支路参数Ｒ、Ｘ的比值较大，三相负荷不对称问题比较突出。许多在输电网络上使用的经典算法都不再适用。
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