發(fā)展中的配電系統(tǒng)自動(dòng)化

　　圖中，實(shí)時(shí)層和管理層的共享信息分別存于有關(guān)服務(wù)器中并統(tǒng)一管理。實(shí)時(shí)層和管理層的信息交換，只能在服務(wù)器之間通過網(wǎng)絡(luò)交換器進(jìn)行。其中：
　　網(wǎng)際層是通過Intranet/Internet和管理層相互通信。網(wǎng)際層所需共享的實(shí)時(shí)信息只能由管理層控制轉(zhuǎn)發(fā)，并使用防火墻進(jìn)行信息過濾，確保管理層的安全運(yùn)行。
　　管理層含管理信息系統(tǒng)(MIS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、能量交易系統(tǒng)(ETS)等。通過網(wǎng)絡(luò)交換器和實(shí)時(shí)層建立信關(guān)，定時(shí)接收管理層所需共享的實(shí)時(shí)信息，并嚴(yán)格控制信息的反向傳送，確保實(shí)時(shí)層的高度安全。
　　實(shí)時(shí)層則包括SCADA/LM/DMS、變電站自動(dòng)化、環(huán)網(wǎng)控制、電量計(jì)費(fèi)等實(shí)時(shí)運(yùn)行的在線系統(tǒng)。
　　至于各系統(tǒng)內(nèi)部有關(guān)單元以及各個(gè)系統(tǒng)之間的通信，只能因地制宜地采用多種通信方式。

3　發(fā)展中的配電系統(tǒng)自動(dòng)化
　　圖2所示的配電系統(tǒng)綜合自動(dòng)化中，各有關(guān)系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)信息共享、功能互補(bǔ)和通道公用，并顧及到電力市場發(fā)展可能帶來的影響呢?
3.1　SCADA/LM/DMS平臺(tái)
　　SCADA/LM/DMS平臺(tái)是配電系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的核心和基礎(chǔ)，它除了完成SCADA/LM/DMS功能外，如圖2所示還承擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)的縱向(實(shí)時(shí)層)和橫向(管理層)的集成任務(wù)。
　　由于系統(tǒng)中引入了功能較強(qiáng)的變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)，SCADA中除傳統(tǒng)的功能外，還增加了一些擴(kuò)展的SCADA功能，如保護(hù)的遠(yuǎn)方監(jiān)視、投切和定值修改，故障錄波數(shù)據(jù)的收集等。當(dāng)然，如果配網(wǎng)的規(guī)模較小，由變電站負(fù)責(zé)的環(huán)網(wǎng)控制，也可改由主站的SCADA/LM/DMS平臺(tái)來完成。
　　這里，與電力市場發(fā)展有關(guān)的負(fù)荷控制和管理，正面臨新的挑戰(zhàn)：長期缺電期間，對(duì)用戶限電拉閘實(shí)施計(jì)劃用電的負(fù)荷控制，應(yīng)及時(shí)轉(zhuǎn)移到用戶不感到停電的負(fù)荷管理(LM)上來。
　　當(dāng)代的負(fù)荷管理，主要是按事先編制好的負(fù)荷管理方案，通過饋線降壓減載，或按編組周期輪流短時(shí)啟停用戶的可控負(fù)荷(空調(diào)、熱水器等)，來實(shí)現(xiàn)用戶不感到停電的負(fù)荷管理。
　　此外，還應(yīng)積極開展基于分時(shí)電價(jià)的需方用電管理(DSM)，用以調(diào)動(dòng)需方的積極性來參與負(fù)荷管理。
　　供方負(fù)荷管理與需方用電管理相結(jié)合，必將有力地改善配電系統(tǒng)的負(fù)荷曲線，并為隨后電力市場的開展打下基礎(chǔ)。
　　LM負(fù)荷管理功能與電力供需關(guān)系和電力市場進(jìn)程有關(guān)，涉及到對(duì)原有負(fù)荷控制系統(tǒng)的利用和改造，以及和具有需量控制功能的數(shù)字電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)相配合等問題。但無論是沿用原有的負(fù)荷控制終端、或是與新建的電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)相結(jié)合，主站均和SCADA/DMS集成在一起，以適應(yīng)電力市場發(fā)展的變化，而不象傳統(tǒng)的負(fù)荷控制那樣分開獨(dú)立運(yùn)行。
　　DMS應(yīng)用軟件方面，除傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓欀?、?fù)荷預(yù)報(bào)、配電潮流、短路分析、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、故障恢復(fù)控制、操作票、投訴熱線處理等外，還把負(fù)荷計(jì)費(fèi)管理、電力市場等應(yīng)用包括了進(jìn)來，統(tǒng)一優(yōu)化管理，授權(quán)分工使用。
　　當(dāng)然，系統(tǒng)的無縫集成并不排斥通過接口和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、接入現(xiàn)有而又可用的老系統(tǒng)，以保護(hù)原有投資。待該老系統(tǒng)淘汰后，再更新為符合開放標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。
3.2　變電站綜合自動(dòng)化
　　傳統(tǒng)的變電站自動(dòng)化，系由本地監(jiān)控的自動(dòng)裝置和與調(diào)度聯(lián)系的RTU遠(yuǎn)動(dòng)裝置所組成。當(dāng)代的變電站自動(dòng)化，隨著計(jì)算機(jī)、通信和數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)的發(fā)展，已進(jìn)入到自動(dòng)遠(yuǎn)動(dòng)、測量控制保護(hù)功能集成并隨一次設(shè)備分散布置，實(shí)現(xiàn)無人值班的綜合自動(dòng)化階段，顯示出系統(tǒng)集成的高效益。
　　如圖2所示，這種由中央單元、I/O單元、保護(hù)單元和環(huán)網(wǎng)控制功能所組成的變電站綜合自動(dòng)化，除了承擔(dān)遠(yuǎn)方監(jiān)控?zé)o人值班變電站的任務(wù)外，還在配網(wǎng)控制中心和中壓環(huán)網(wǎng)之間兼起二級(jí)主站的作用，轉(zhuǎn)發(fā)雙方信息并控制中壓環(huán)網(wǎng)的故障定位、隔離和恢復(fù)供電功能。
　　應(yīng)該注意，這種取消大控制室設(shè)計(jì)、分散布置的變電站綜合自動(dòng)化，大大節(jié)約電纜用地等基建投資；但室外分散布置的I/O和保護(hù)單元，應(yīng)符合有關(guān)抗震抗電磁干擾的國際標(biāo)準(zhǔn)，并能在高溫低寒高濕(-40～+85 ℃，相對(duì)溫度95%)的惡劣環(huán)境下正常運(yùn)行。
　　當(dāng)然，常規(guī)的有人值班變電站，同樣也可以通過變電站RTU接入配電自動(dòng)化系統(tǒng)。
3.3　環(huán)網(wǎng)故障定位、隔離和恢復(fù)供電系統(tǒng)
　　和許多配電自動(dòng)化裝置類似，環(huán)網(wǎng)故障定位、隔離和恢復(fù)供電系統(tǒng)也經(jīng)歷了從免通信的單項(xiàng)自動(dòng)化向帶通信的綜合自動(dòng)化發(fā)展的過程。
　　免通信的環(huán)網(wǎng)故障識(shí)別和恢復(fù)控制系統(tǒng)，可由一定數(shù)量的負(fù)荷分段開關(guān)(無切斷短路電流能力)和控制分段開合的控制器組成。正常時(shí)固定開環(huán)點(diǎn)運(yùn)行，兩側(cè)供電。故障時(shí)，靠故障側(cè)變電站饋線保護(hù)動(dòng)作跳閘，各段開關(guān)無壓釋放。變電站斷路器重合成功后，各段開關(guān)按事先整定的時(shí)限依次重合試投。如為永久性故障，當(dāng)投到故障段后變電站饋線保護(hù)將再次動(dòng)作跳閘，重復(fù)試投過程。但此時(shí)故障段業(yè)已測明，僅合到故障段前為止。故障段后至開環(huán)點(diǎn)的恢復(fù)供電，則從開環(huán)點(diǎn)檢測到對(duì)側(cè)線路失壓進(jìn)行重合開始，以相反的方向和相同的原則來實(shí)現(xiàn)整個(gè)環(huán)網(wǎng)故障段的隔離，和非故障段的自動(dòng)恢復(fù)供電。
　　這種單項(xiàng)自動(dòng)化裝置的優(yōu)點(diǎn)是無通信要求。但除功能單一和信息未能共享外，本身還存在整定復(fù)雜、不能一次定位、開關(guān)試投次數(shù)較多、恢復(fù)時(shí)間較長、線路攝取的“冷負(fù)荷”較大等問題。
　　和變電站綜合自動(dòng)化類似，帶通信的環(huán)網(wǎng)故障識(shí)別和恢復(fù)控制系統(tǒng)，控制分段開關(guān)的開合，稱為饋線終端裝置FTU的控制器具有支持SCADA的功能。除了故障時(shí)依靠遠(yuǎn)動(dòng)功能免除試投實(shí)現(xiàn)一次定位、隔離和自動(dòng)恢復(fù)供電外，正常時(shí)還兼有收集環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電工信息、控制分布電容投切、以及合理選擇開環(huán)點(diǎn)用以降低網(wǎng)損等功能。
3.4　多功能數(shù)字分時(shí)電度表系統(tǒng)
　　常規(guī)的分時(shí)電度表，是專為電量計(jì)費(fèi)而設(shè)計(jì)的，用途比較單一，一般不具備通信條件。
　　隨著計(jì)算機(jī)、通信和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用的普及，導(dǎo)致了當(dāng)代多功能數(shù)字分時(shí)電度表的問世。這種可以遠(yuǎn)方通信的多功能數(shù)字分時(shí)電度表，除了具有分時(shí)電度表的功能外，還能和配電控制中心配合，收集帶時(shí)標(biāo)的用戶電工信息、傳送電量計(jì)費(fèi)信息、具有竊電報(bào)警、負(fù)荷控制、液晶顯示、長期存儲(chǔ)等功能。在電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中，表計(jì)本身還可兼作數(shù)據(jù)集中器使用，大大簡化電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的構(gòu)成。
　　電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)是開拓電力市場的一項(xiàng)基礎(chǔ)性設(shè)施。通過電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的建設(shè)，應(yīng)一改過去壟斷經(jīng)營時(shí)期供方查表、用戶繳費(fèi)、逾期罰款的單向聯(lián)系模式。
　　城網(wǎng)建設(shè)改造中，正在進(jìn)行量大面廣的“一戶一表”建設(shè)。無論從當(dāng)前的“商業(yè)化運(yùn)營”或今后的“配電市場”來看，都應(yīng)盡可能地考慮到計(jì)費(fèi)信息的雙向通信(大中用戶遠(yuǎn)方讀表和中小用戶智能卡)以及和銀行結(jié)算的關(guān)系問題。
　　“投訴熱線處理”是供方和廣大用戶建立雙向聯(lián)系的又一渠道。因此，進(jìn)行低壓線路和一戶一表的建設(shè)改造時(shí)，一二次系統(tǒng)應(yīng)統(tǒng)一優(yōu)化設(shè)計(jì)，以期建立一個(gè)面向用戶(含物業(yè)管理)分級(jí)分片雙向通信的聯(lián)系機(jī)制，提高供電服務(wù)水平。
3.5　管理信息系統(tǒng)
　　基于自動(dòng)繪圖和設(shè)備管理(AM/FM/GIS)，含變電、配電、用電、檢索、決策、以及辦公自動(dòng)化(OA)等在內(nèi)的管理信息系統(tǒng)(MIS)，早期是作為離線管理系統(tǒng)而獨(dú)立運(yùn)行的?，F(xiàn)在，AM/FM已發(fā)展成為一個(gè)獨(dú)立的地理信息系統(tǒng)(GIS)軟件產(chǎn)業(yè)，支持包括電力系統(tǒng)特別是配電系統(tǒng)在內(nèi)的具有空間數(shù)據(jù)的行業(yè)開發(fā)各種應(yīng)用。
　　隨著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電力行業(yè)進(jìn)入了由實(shí)時(shí)信息提供管理服務(wù)、管理信息(包括地理信息)支持實(shí)時(shí)應(yīng)用的新階段，甚至發(fā)展了SCADA/GIS系統(tǒng)。
　　近年來，MIS趨于向OSA標(biāo)準(zhǔn)以及日益普及的Intranet/Internet靠攏，且大有以內(nèi)聯(lián)網(wǎng)取代MIS之勢，以便與電力市場的發(fā)展接軌。因?yàn)?，今后電力市場的交易，將不再是大廳交易，而是基于Intranet/Internet、以瀏覽器為特征的、稱之為電子商務(wù)的網(wǎng)絡(luò)交易。
　　傳統(tǒng)上的管理信息系統(tǒng)(MIS)，以專用網(wǎng)、專用信道和圖形用戶界面為其特征，顯然不適于提供電力交易使用。這又是考慮電力市場發(fā)展時(shí)所提出的一個(gè)挑戰(zhàn)：是使傳統(tǒng)的管理信息系統(tǒng)和今后的交易信息系統(tǒng)并行發(fā)展，或是對(duì)現(xiàn)有的MIS進(jìn)行改造、使之適應(yīng)今后電力市場的發(fā)展。事實(shí)上，一些面臨發(fā)電市場壓力的網(wǎng)省級(jí)調(diào)度中心，已經(jīng)按后者行事并已改造就緒了。
4　結(jié)語
　　(1) 當(dāng)代的配電系統(tǒng)自動(dòng)化正從“多島自動(dòng)化”走向系統(tǒng)集成，并受到電力市場發(fā)展的影響。
　　(2) “多島自動(dòng)化”是以單項(xiàng)自動(dòng)化為基礎(chǔ)，由少到多各自平行發(fā)展。系統(tǒng)集成的綜合自動(dòng)化，是以整體綜合優(yōu)化為基礎(chǔ)，力求信息共享、功能互補(bǔ)，并隨技術(shù)的進(jìn)步而提高其集成度。
　　(3) 當(dāng)前配電系統(tǒng)自動(dòng)化中的負(fù)荷管理系統(tǒng)、電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)，需要考慮電力市場發(fā)展的影響。
　　(4) 基于開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和國際標(biāo)準(zhǔn)的分層分布配電系統(tǒng)綜合自動(dòng)化，適應(yīng)當(dāng)代系統(tǒng)集成和電力市場的發(fā)展方向，“性能價(jià)格比”好、可伸縮性強(qiáng)。用戶可以任意分步實(shí)施其配電自動(dòng)化規(guī)劃，所投入的系統(tǒng)或設(shè)備不會(huì)因系統(tǒng)的發(fā)展或技術(shù)的進(jìn)步而導(dǎo)致重復(fù)建設(shè)甚至推倒重來。
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