湯 雪

（內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院總務(wù)后勤部，內(nèi)蒙古呼和浩特，010050）

0 引言

如今，電力已經(jīng)成為不可或缺的重要能源之一。在經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的今天，供電質(zhì)量與電力供應(yīng)的可靠性對(duì)于人類活動(dòng)有著越來越重要的影響，電網(wǎng)的輕微波動(dòng)、電路的瞬時(shí)異常都會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失甚至更大范圍的損害，順應(yīng)這種背景和需求，電力部門研究出了配電網(wǎng)的自動(dòng)化技術(shù)。如今，隨著數(shù)據(jù)采集與控制（SCADA）、地理信息系統(tǒng)（GIS）等網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的引進(jìn)，配電自動(dòng)化系統(tǒng)（DAS）就開始逐步向配網(wǎng)智能化階段發(fā)展。本文正是在這一發(fā)展背景下，探討了配電網(wǎng)自動(dòng)化的相關(guān)技術(shù)，希望通過這一分析進(jìn)一步推進(jìn)配電網(wǎng)的自動(dòng)化發(fā)展。

1 DAS 結(jié)構(gòu)探討

配電自動(dòng)化系統(tǒng)（DAS）是一種遠(yuǎn)程自動(dòng)化操作系統(tǒng)，配電企業(yè)可以在后方通過該系統(tǒng)對(duì)配電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視、協(xié)調(diào)和操作；當(dāng)前其內(nèi)容主要三個(gè)部分：一是SCADA 系統(tǒng)，就是配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集與控制；二是GIS 系統(tǒng)，即地理信息系統(tǒng)；三是DSM，需求側(cè)管理。

1.1 結(jié)構(gòu)組成

當(dāng)前DAS 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大多采取了分層分布式體系，主要構(gòu)成部分可分成三個(gè)方面：一是主站，主站的功能是實(shí)時(shí)管理與監(jiān)控DAS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息；二是配網(wǎng)子站，是整個(gè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的工作站層；三是配網(wǎng)測(cè)控設(shè)備，這是DAS 系統(tǒng)的基礎(chǔ)部件，主要功能是采集與監(jiān)控其他系統(tǒng)部件的數(shù)據(jù)信號(hào)，包括變電器、開關(guān)、變電站等。DAS系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在三方面：一是能夠明顯提高供電可靠性、有效減少故障時(shí)間，二是能夠使運(yùn)行控制人員更為方便地查詢配電系統(tǒng)狀態(tài)，三是能夠在停電狀態(tài)下及時(shí)啟動(dòng)運(yùn)行自動(dòng)處理配電系統(tǒng)。圖1 給出了DAS 的基本結(jié)構(gòu)示意圖。

1.2 結(jié)構(gòu)分析

DAS 結(jié)構(gòu)中的主站設(shè)備，其主要功能是為實(shí)現(xiàn)地理信息系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等功能提供平臺(tái)，以及實(shí)時(shí)管理與監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息。DAS 系統(tǒng)中的子站設(shè)備，其主要功能包括三部分：一是負(fù)責(zé)管理配電站端監(jiān)控設(shè)備，例如環(huán)網(wǎng)柜、開閉所等；二是負(fù)責(zé)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)、監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行等；三是負(fù)責(zé)向配電網(wǎng)主站傳遞數(shù)據(jù)信息。DAS系統(tǒng)中的測(cè)控終端設(shè)備，是系統(tǒng)的遠(yuǎn)方終端，其主要功能由三部分：一是遠(yuǎn)程遙控，包括遙測(cè)、遙信、故障檢測(cè)、故障恢復(fù)等；二是記錄與校對(duì)，包括記錄事件順序、校對(duì)系統(tǒng)時(shí)間等；三是通信，用于后方與終端的聯(lián)絡(luò)。

2 DAS 技術(shù)分析

本文將以CSDA 為例，進(jìn)行DAS 的技術(shù)分析及其技術(shù)表征。

2.1 CSDA 的技術(shù)架構(gòu)

根據(jù)國(guó)內(nèi)電網(wǎng)的運(yùn)行特點(diǎn)及實(shí)際需求，自主研發(fā)了CSDA 系統(tǒng)，該系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共分為4 級(jí)，主要包括SCADA（數(shù)據(jù)采集與控制）、DMS（側(cè)需求管理系統(tǒng)）、GIS（地理信息系統(tǒng)）、區(qū)域工作站、通信系統(tǒng)、遠(yuǎn)方終端等部分。其技術(shù)特點(diǎn)主要有四方面 ：一是通過對(duì)數(shù)字載波原理的發(fā)展，研發(fā)出網(wǎng)絡(luò)化配電數(shù)字載波通信技術(shù)（NDLC），引進(jìn)了DSP、現(xiàn)場(chǎng)總線等技術(shù)；二是選擇先進(jìn)的智能化算法——配電自動(dòng)化終端（FTU），使得DAS 系統(tǒng)的抗干擾能力大為增強(qiáng)，穩(wěn)定性和精度均有所提高；三是為破解小電流接地的制約，研制出小電流接地智能架構(gòu)；四是通過引入標(biāo)準(zhǔn)化主站支持系統(tǒng)，達(dá)到了開關(guān)技術(shù)的智能化。

在CSDA 系統(tǒng)中，F(xiàn)TU（配電自動(dòng)化終端）技術(shù)除了更好地滿足配電自動(dòng)化技術(shù)需求之外，還集中了很多其他方面的智能化設(shè)計(jì)，關(guān)鍵性的技術(shù)設(shè)計(jì)包括總線控制、備用電源、多重閉鎖、自我檢測(cè)、智能化的局部控制算法等。其功效在于一是很好的區(qū)分了控制分段開關(guān)和RTU 功能，二是對(duì)饋線進(jìn)行了功能優(yōu)化，使其更好地發(fā)揮系統(tǒng)保護(hù)、線路監(jiān)測(cè)、質(zhì)量分析等功效。

2.2 CSDA 配電中心技術(shù)分析

CSDA 配電中心由多臺(tái)計(jì)算機(jī)構(gòu)成全分布式體系結(jié)構(gòu)，其軟件設(shè)計(jì)在技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下六個(gè)方面：一是面向大對(duì)象的宏觀設(shè)計(jì)，所建立的配電網(wǎng)模型和數(shù)據(jù)庫(kù)、所生成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系和接線圖都非常清晰，方便了擴(kuò)充功能和連接EMS、MIS 系統(tǒng)；二是在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)上選擇了核心設(shè)計(jì)；三是采取了消息驅(qū)動(dòng)機(jī)制；四是運(yùn)用了控件、多媒體等先進(jìn)技術(shù)；五是所采取的前置通信設(shè)計(jì)為該系統(tǒng)所獨(dú)創(chuàng)；六是在軟件的設(shè)計(jì)理念上選擇了跨平臺(tái)式的完全開放技術(shù)。

2.3 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)分析

該系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱SCADA）是配電自動(dòng)化的核心組成部件，其作用是在系統(tǒng)監(jiān)控屏幕上顯示電網(wǎng)各站的數(shù)據(jù)，及時(shí)為調(diào)度員提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，幫助調(diào)度員快速準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的調(diào)度。SCADA 的技術(shù)特點(diǎn)主要包括三方面：一是采取配電自動(dòng)化終端（FTU）智能化算法，使得DAS 系統(tǒng)的抗干擾能力大為增強(qiáng)，穩(wěn)定性和精度均有所提高；二是創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)出小電流接地智能架構(gòu)，破除了小電流接地的制約；三是通過引入標(biāo)準(zhǔn)化主站支持系統(tǒng)，達(dá)到了開關(guān)技術(shù)的智能化。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

2.4 光纖通信技術(shù)技術(shù)分析

2.4.1 特點(diǎn)

光纖通信具有以下特點(diǎn)：通信容量大、質(zhì)量好、穩(wěn)定性強(qiáng)；通信速率高，誤碼率低；抗干擾、抗雷擊能力更強(qiáng)，運(yùn)行環(huán)境比較廣泛。缺點(diǎn)有：在傳輸距離長(zhǎng)、小容量的情況下，造價(jià)成本過高；施工方式與無線通信相比較為麻煩，還需要進(jìn)行架桿拉線等方式。

2.4.2 自承式光纜

當(dāng)前電力通信領(lǐng)域中ADSS 是應(yīng)用比較成熟與廣泛的一種產(chǎn)品，這類光纜有很強(qiáng)的抗張能力，可直接掛于2 電力桿塔間，跨度最大能在1km 左右，常見的24 芯自承式光纜具有以下特點(diǎn)：自承式光纜應(yīng)用的是非金屬材料，光纜口徑小、重量輕、絕緣性能良好、抗拉強(qiáng)度大，線膨脹系數(shù)較小，適應(yīng)溫度范圍比較廣；和OPGW 光纜相比，自承式光纜不需要依附于地線或者電力線，能獨(dú)立的架設(shè)在桿塔上，故可實(shí)現(xiàn)帶電作業(yè)施工；應(yīng)用自承式光纜的通信線路和電力線路更成體系，維護(hù)較為方便；光纜內(nèi)有芳綸絲纏繞，這樣ADSS 光纜就會(huì)有較好的防搶彈與抗張力的性質(zhì)。

2.4.3 光纖環(huán)網(wǎng)

同步數(shù)字體系是世界通信領(lǐng)域在傳輸技術(shù)發(fā)展中的一項(xiàng)關(guān)鍵突破應(yīng)用。SDH 光纖環(huán)網(wǎng)應(yīng)用的是統(tǒng)一網(wǎng)關(guān)管理系統(tǒng)，應(yīng)用了光纖信道完成多個(gè)節(jié)點(diǎn)（即網(wǎng)元）之間的同步信息傳輸、分叉、復(fù)用以及交叉連接等網(wǎng)絡(luò)。光纖環(huán)網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)之間應(yīng)用的世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口NNI，采用了標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)，即同步轉(zhuǎn)移模式（STM—N，N=1，4，16，25……）。STM—N 應(yīng)用的是塊狀幀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)管理中的任一節(jié)點(diǎn)都應(yīng)用了標(biāo)準(zhǔn)光接口，完成了各類廠家光路通信上的互聯(lián)。在STM—N 結(jié)構(gòu)中每一基本網(wǎng)元都應(yīng)用了終端復(fù)用器實(shí)現(xiàn)低速率碼流的復(fù)接/分接變換成高速率的碼流，其中ADM（分插復(fù)用器）則實(shí)現(xiàn)高速碼流中分出/插入低速率碼流，DXC（數(shù)字交叉連接設(shè)備）則實(shí)現(xiàn)同等速率碼流之間的交換。光纖環(huán)網(wǎng)不僅在電力系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，且對(duì)于未來智能電網(wǎng)更多技術(shù)推廣具有一定的技術(shù)支持。

3 小結(jié)

網(wǎng)絡(luò)信息、通信等高新技術(shù)等普及運(yùn)用，極大的推動(dòng)了電力系統(tǒng)的自動(dòng)化進(jìn)程和發(fā)展，促使原來那種自發(fā)性的分散自動(dòng)化逐步發(fā)展成為系統(tǒng)性、一體性的綜合自動(dòng)化。這種發(fā)展首先源于電力系統(tǒng)的保護(hù)和測(cè)控單元的信息化，在此基礎(chǔ)上自上而下的實(shí)現(xiàn)了變電站綜合自動(dòng)化。目前，以信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心的變電站綜合自動(dòng)化已經(jīng)得到廣泛認(rèn)同和大面積推廣，以變電站綜合自動(dòng)化為先導(dǎo)的配電自動(dòng)化正在成為電力系統(tǒng)方向。文中分析的基于配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)，是當(dāng)前應(yīng)用比較普遍與領(lǐng)先的技術(shù)。然而盡管目前國(guó)內(nèi)在配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展很快，但與國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家和電網(wǎng)智能化發(fā)展的步伐還是相對(duì)比較落后的，配電網(wǎng)相關(guān)自動(dòng)化技術(shù)還是任重而道遠(yuǎn)的。

[1]許曉鋒,配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)問題初探[J].科技資訊,2010,02:98.

[2]牛保臣,王紅亮.電力系統(tǒng)中配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用探討[J].科技信息,2010,35:1153+1198.

[3]趙翊,沈棟材.配電網(wǎng)自動(dòng)化改造的常用技術(shù)[J].科技風(fēng),2012,16:44.

[4]陳雷,姜志勇.電力系統(tǒng)工程中配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)分析[J].機(jī)電信息,2012,30:38-39.

[5]張健,史建成.淺談城市低壓配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)及應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2012,29:140.