论文部分内容阅读
摘要：配网自动化是实施智能配电网的重要手段，配网自动化建设也是提高电网整体性能和效率的关键环节。本文主要对配网自动化终端设备现状进行简述，重点针对配网自动化终端设备的选用和配网通信网络。配电自动化作为提高供电可靠性、供电质量和供电能力，实现配电网高效经济运行的重要手段，是實现智能电网的重要基础之一。
关键词：配网自动化；终端设备；通信网络
一、配网自动化终端设备的现状研究
配网自动化终端设备指的是用于配电网监控的馈线配电终端（FTU）、配电变压器配电终端（TTU）、开闭所远方监控终端（DTU）以及中压远方站控终端。配网自动化终端主要是针对城区内所辖的开关站、环网柜、馈线回路柱上开关等处进行监控，对现有不满足自动化要求的环网柜、开关站、柱上开关进行改造，加装电动操作机构、CT、PT、辅助触点，通过与DTU/FTU配合实现“三遥”功能，实现对故障识别的控制，对城区配网运行检测、优化运行以及电网故障隔离、非故障区域的恢复供电等。
二、配网自动化中终端设备在实施改造中设计选用
目前配网自动化终端设备的建设是结合配电设备改造进行的，在选择终端设备时应充分考虑配电网规模发展的需要，选用具有高可靠性，高环境适应性，模块化产品，便于今后功能扩展和现场升级。
对配网自动化终端选择的总体要求是：1、用于对环网单元、站所单元、柱上开关、电缆分支箱等进行数据采集、监测或控制，具体功能规范应符合Q/GDW514的要求；2、满足高可靠、易安装、免维护、低功耗的要求，并应提供标准通信接口；3、供电电源满足数据采集、控制操作和实时通信等功能要求；4、根据可靠性需求、网架结构和设备状况，合理选用配网终端类型。
（一）开关站改造设计
1、加装PT柜，为开关电动操作机构、配电终端及通讯设备等提供电源，以及提供电压遥测量，实时监视线路运行情况。
2、加装DTU等配电终端装置，实现状态量采集、模拟量采集和处理、数字量采集和处理等功能；DTU柜采用落地或挂墙形式，根据开关站具体布局采用。
3、加装后备电源装置，作为开关直流电动操作机构电源以及配电终端、通信设备的后备电源。电池：DC48V，单节40AH；具备为蓄电池充放电，为DTU提供直流电源，配合DTU实现告警和活化等功能，具备整流、滤波和处理谐波功能，具备数字显示功能。
（二）环网柜改造设计
环网柜加装PT、CT、电动操作机构和站所终端：柜体内预留DTU安装位置的采用内置式。没有预留DTU安装位置的环网柜，可选择采用外置式DTU。
1、终端箱外置方案
加装DTU等配电终端装置，实现状态量采集、模拟量采集和处理、数字量采集和处理等功能；加装电压互感器，为开关电动操作机构、配电终端及通讯设备等提供电源，以及提供电压遥测量，实时监视线路运行情况；加装后备电源装置，作为开关直流电动操作机构电源以及配电终端、通信设备的后备电源。
2、终端箱内置方案
该方案适用于现有环网柜柜体内原先预留自动化终端间隔的情况，需要加装DC48V电动操作机构，改造二次小室，各间隔加装三相电流互感器，加装电缆终端温度监测系统，加装DTU配电终端装置，加装电压互感器，加装后备电源装置等。
（三）柱上开关改造改造设计
1、更换开关本体，采用智能型柱上开关，使之具备电操机构，根据《配电自动化建设与改造标准化设计技术规定》操作电源采用DC24V；具备提供开关位置、接地刀闸位置、储能状态等相关状态量采集接口；具备三相电流互感器和零序电流互感器，实时监视线路运行情况。
2、加装两组单相电源PT，为开关电动操作机构、配电终端及通讯设备等提供电源，以及提供电压遥测量，实时监视线路运行情况；
3、加装FTU等配电终端装置，实现状态量采集、模拟量采集和处理等功能；
4、加装后备电源装置，作为开关直流电动操作机构电源以及配电终端、通信设备的后备电源。电压等级满足开关直流电动操作机构要求，线路停电后至少能够保证配电终端和通信设备工作12小时，并完成开关的3次分—合操作。
通过以上方案的实施，实现了对开关站、环网柜、柱上开关等终端设备的自动化改造。基本实现了缩短抢修时间，辅助线路人员快速判断线路短路故障区段；减少盲调情况，辅助调度人员在故障发生后，快速准确判断故障点；提高工作效率，实现了电网实时监控和故障自动处理，缩小故障范围，减少停电时间全面提高了电能质量和供电可靠性。
三、配网自动化配电主站系统软件体系结构
根据《配电自动化建设与改造标准化设计技术规定》的要求和南京供电公司配电网的实际情况，南京供电公司配电自动化系统采用主站+配电终端”的两层结构，系统软件结构设计采用分层、分布式架构模式，遵循全开放式的统一平台系统解决方案。软件结构设计面向配电网需求，以实现配电网能量流、信息流、业务流的双向运作与高度整合为目标，充分考虑系统的功能和接入容量的扩展要求。
配电主站系统软件体系结构
基础平台层
基础平台层主要包括操作系统、数据库等。所有的服务器和工作站的操作系统均采用国产操作系统；商用数据库采用国产数据库。数据库支持数据的快速访问和处理，支持冗余双服务器热备用机制，冗余服务器之间自动镜像保持数据一致性等要求。
支撑平台层
采用分布式系统和运行中间件、基于CIM的数据库访问中间件以及图模库一体化管理中间件三部分的构成配电自动化应用的支撑平台。
1、分布式系统和运行中间件，可以动态的分配任务，分散的物理和逻辑资源通过计算机网络实现信息交换。不同的应用运行在不同的服务器上，对于用户是透明的。
2、基于CIM 的数据库中间件平台。采用基于IEC61970/61968 CIM模型的数据库设计技术，为各应用间的信息共享提供一个平台，减少各应用之间所需的数据格式转换器的数目，保证配电自动化主站系统具有开放的数据访问接口，实现地调EMS、配电网GIS、生产管理PMS、营销采集等系统的信息共享。
3、图模库一体化管理中间件。配电自动化系统通过建立基于CIM标准的图模库一体化管理软件，通过生产管理系统PMS和配网GIS系统获得这些信息资源。采用面向对象技术，实现绘图、编辑、浏览、图形转换及运行测试等功能，支持网络拓扑和动态着色等功能。
四、结束语
实现配网自动化可以使运行人员实时掌握配电网系统运行状态，在事故停电时可自动进行开关操作，实现故障定位等功能，从而提高配电网运行和维护的合理化水平。配网自动化设计和应用，提高了整个配电系统的管理水平、工作效率，改善了用户服务水平。
参考文献：
[1]张雪辉.开闭所自动化终端装置设计与配网自动化通信系统分析[J].中国高新技术企业，2012，（13）：110-112.
[2]傅军，王莉，宋雨虹，杨琨.配网自动化终端之精度、功能、通信协议综合检测技术研究[J].电测与仪表，2012，（S1）：63-67.
[3]郑毅，刘天琪，洪行旅等.中心城市大型配电自动化设计方案与应用 [J].电力系统自动化，2012，36（18）：49.53.
[4]何仰赞，温增银.电力系统分析【M】.武汉：华中科技大学出版社，2002.
关键词：配网自动化；终端设备；通信网络
一、配网自动化终端设备的现状研究
配网自动化终端设备指的是用于配电网监控的馈线配电终端（FTU）、配电变压器配电终端（TTU）、开闭所远方监控终端（DTU）以及中压远方站控终端。配网自动化终端主要是针对城区内所辖的开关站、环网柜、馈线回路柱上开关等处进行监控，对现有不满足自动化要求的环网柜、开关站、柱上开关进行改造，加装电动操作机构、CT、PT、辅助触点，通过与DTU/FTU配合实现“三遥”功能，实现对故障识别的控制，对城区配网运行检测、优化运行以及电网故障隔离、非故障区域的恢复供电等。
二、配网自动化中终端设备在实施改造中设计选用
目前配网自动化终端设备的建设是结合配电设备改造进行的，在选择终端设备时应充分考虑配电网规模发展的需要，选用具有高可靠性，高环境适应性，模块化产品，便于今后功能扩展和现场升级。
对配网自动化终端选择的总体要求是：1、用于对环网单元、站所单元、柱上开关、电缆分支箱等进行数据采集、监测或控制，具体功能规范应符合Q/GDW514的要求；2、满足高可靠、易安装、免维护、低功耗的要求，并应提供标准通信接口；3、供电电源满足数据采集、控制操作和实时通信等功能要求；4、根据可靠性需求、网架结构和设备状况，合理选用配网终端类型。
（一）开关站改造设计
1、加装PT柜，为开关电动操作机构、配电终端及通讯设备等提供电源，以及提供电压遥测量，实时监视线路运行情况。
2、加装DTU等配电终端装置，实现状态量采集、模拟量采集和处理、数字量采集和处理等功能；DTU柜采用落地或挂墙形式，根据开关站具体布局采用。
3、加装后备电源装置，作为开关直流电动操作机构电源以及配电终端、通信设备的后备电源。电池：DC48V，单节40AH；具备为蓄电池充放电，为DTU提供直流电源，配合DTU实现告警和活化等功能，具备整流、滤波和处理谐波功能，具备数字显示功能。
（二）环网柜改造设计
环网柜加装PT、CT、电动操作机构和站所终端：柜体内预留DTU安装位置的采用内置式。没有预留DTU安装位置的环网柜，可选择采用外置式DTU。
1、终端箱外置方案
加装DTU等配电终端装置，实现状态量采集、模拟量采集和处理、数字量采集和处理等功能；加装电压互感器，为开关电动操作机构、配电终端及通讯设备等提供电源，以及提供电压遥测量，实时监视线路运行情况；加装后备电源装置，作为开关直流电动操作机构电源以及配电终端、通信设备的后备电源。
2、终端箱内置方案
该方案适用于现有环网柜柜体内原先预留自动化终端间隔的情况，需要加装DC48V电动操作机构，改造二次小室，各间隔加装三相电流互感器，加装电缆终端温度监测系统，加装DTU配电终端装置，加装电压互感器，加装后备电源装置等。
（三）柱上开关改造改造设计
1、更换开关本体，采用智能型柱上开关，使之具备电操机构，根据《配电自动化建设与改造标准化设计技术规定》操作电源采用DC24V；具备提供开关位置、接地刀闸位置、储能状态等相关状态量采集接口；具备三相电流互感器和零序电流互感器，实时监视线路运行情况。
2、加装两组单相电源PT，为开关电动操作机构、配电终端及通讯设备等提供电源，以及提供电压遥测量，实时监视线路运行情况；
3、加装FTU等配电终端装置，实现状态量采集、模拟量采集和处理等功能；
4、加装后备电源装置，作为开关直流电动操作机构电源以及配电终端、通信设备的后备电源。电压等级满足开关直流电动操作机构要求，线路停电后至少能够保证配电终端和通信设备工作12小时，并完成开关的3次分—合操作。
通过以上方案的实施，实现了对开关站、环网柜、柱上开关等终端设备的自动化改造。基本实现了缩短抢修时间，辅助线路人员快速判断线路短路故障区段；减少盲调情况，辅助调度人员在故障发生后，快速准确判断故障点；提高工作效率，实现了电网实时监控和故障自动处理，缩小故障范围，减少停电时间全面提高了电能质量和供电可靠性。
三、配网自动化配电主站系统软件体系结构
根据《配电自动化建设与改造标准化设计技术规定》的要求和南京供电公司配电网的实际情况，南京供电公司配电自动化系统采用主站+配电终端”的两层结构，系统软件结构设计采用分层、分布式架构模式，遵循全开放式的统一平台系统解决方案。软件结构设计面向配电网需求，以实现配电网能量流、信息流、业务流的双向运作与高度整合为目标，充分考虑系统的功能和接入容量的扩展要求。
配电主站系统软件体系结构
基础平台层
基础平台层主要包括操作系统、数据库等。所有的服务器和工作站的操作系统均采用国产操作系统；商用数据库采用国产数据库。数据库支持数据的快速访问和处理，支持冗余双服务器热备用机制，冗余服务器之间自动镜像保持数据一致性等要求。
支撑平台层
采用分布式系统和运行中间件、基于CIM的数据库访问中间件以及图模库一体化管理中间件三部分的构成配电自动化应用的支撑平台。
1、分布式系统和运行中间件，可以动态的分配任务，分散的物理和逻辑资源通过计算机网络实现信息交换。不同的应用运行在不同的服务器上，对于用户是透明的。
2、基于CIM 的数据库中间件平台。采用基于IEC61970/61968 CIM模型的数据库设计技术，为各应用间的信息共享提供一个平台，减少各应用之间所需的数据格式转换器的数目，保证配电自动化主站系统具有开放的数据访问接口，实现地调EMS、配电网GIS、生产管理PMS、营销采集等系统的信息共享。
3、图模库一体化管理中间件。配电自动化系统通过建立基于CIM标准的图模库一体化管理软件，通过生产管理系统PMS和配网GIS系统获得这些信息资源。采用面向对象技术，实现绘图、编辑、浏览、图形转换及运行测试等功能，支持网络拓扑和动态着色等功能。
四、结束语
实现配网自动化可以使运行人员实时掌握配电网系统运行状态，在事故停电时可自动进行开关操作，实现故障定位等功能，从而提高配电网运行和维护的合理化水平。配网自动化设计和应用，提高了整个配电系统的管理水平、工作效率，改善了用户服务水平。
参考文献：
[1]张雪辉.开闭所自动化终端装置设计与配网自动化通信系统分析[J].中国高新技术企业，2012，（13）：110-112.
[2]傅军，王莉，宋雨虹，杨琨.配网自动化终端之精度、功能、通信协议综合检测技术研究[J].电测与仪表，2012，（S1）：63-67.
[3]郑毅，刘天琪，洪行旅等.中心城市大型配电自动化设计方案与应用 [J].电力系统自动化，2012，36（18）：49.53.
[4]何仰赞，温增银.电力系统分析【M】.武汉：华中科技大学出版社，2002.