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1 系統概述
蓬萊市電業公司屬國家中型Ⅰ企業，擔負全市611個行政村、49萬人口的供電任務。為了保證配電網運行的可靠性，提高城區供電可靠率，1998年蓬萊市電業公司啟動了配網自動化工程，結合蓬萊電網的實際情況，采用調度配電一體化的設計方案，與煙臺東方電子信息產業孤份有限公司（以下簡稱為煙臺東方電子）合作共同開發國內第一套基于WINDOWS平臺的調度配電一體化系統。采用分層分布式系統結構，在基于統一平臺的技術基礎上，完成了配電/調度一體化的功能；既實現了對原有的調度自動化系統的升級改造，又達到了對配電線路及開關進行監控的目的。運行實踐表明配電/調度的一體化設計，具有良好的性能價格比，不但節省了值班人員開支，還提高了電力監控的自動化水平，方便調度、配電、用電等各個部分的相互協調。
圖1 城區圖
配電自動化系統采用煙臺東方電子的df9100系統，起步于1996年，1998年完成了一期工程，1999年形成了8條線路的手拉手環網供電，實現了閉環結線，開環運行。架空線路全部采用240絕緣導線。城區主要街道采用地下電纜，主要環網之間還安裝電纜分支箱和環網柜，市區形成了網格式供電的格局（如圖1所示）。
2003年8月，蓬萊市電業公司又在蓬萊開發區投運了東部配網，一次設備全部采用韓國負荷開關，烏克蘭斷路器，
圖2 東配網圖
至今為止，蓬萊配網已達到12條手拉手線路。
根據蓬萊配網自動化系統的實際情況和需求，蓬萊配網自動化系統被設計為一個分層、分級、分布式的監控管理系統，它遵從開放系統的原則，按全分布式概念設計。整個系統分為三個層次，如圖3所示。
圖3 系統分為三個層次
第一層是配電/調度自動化主站層：它是整個系統的最高層，除完成常規SCADA功能外，可根據FTU上傳故障檢測信息和站內出口開關、保護動作情況實現配網的DA功能。此外還有配電高層應用功能。
第二層是配電子站層和變電站遠動分站：配電監控子站是整個系統的中間層，它將配電控制終端（FTU）采集的各種現場信息中轉（上傳下達）給配電主站的通信處理機。
第三層是FTU配電終端設備層：它們是整個系統的最底層，完成柱上開關運行信息的采集處理及監控功能。各FTU均可檢測所控開關的故障信息并通過子站上傳主站，分支線事故跳閘FTU自動控制開關實現一次重合閘。
2 系統特點
(1) 開放平臺
當今電網調度自動化系統在技術和應用的發展上對開放系統提出了更高要求。早期的開放系統僅在硬件、軟件支撐平臺上發展與其它系統互聯等諸方面的開放特性已不能滿足快速發展的電力應用需求。新一代開放系統將開放性延伸至應用系統、應用軟件的開放性，其設計從基礎層至操作系統層，一直延伸至用戶級，為多方位、多層次持續拓展系統功能提供了堅實的基礎。圖4是主站系統結構圖。
圖4 主站系統結構
(2) 一體化設計
應實現主站SCADA、DAS、AM/FM/GIS三個子系統的一體化設計。在用戶界面設計中將SCADA、DAS和AM/FM/GIS中的人機交互部分集成在同一應用程序中，使用戶既可在常用的單線圖上進行各種調度操作，也可在標注了配電設施和設備的電子地圖上實現“所見即所得”式的空間查詢和調度操作以及網絡動態著色、潮流計算、短路電流計算等DAS功能的啟動和結果顯示。
(3) 網絡通信
網絡通信控制應有以下功能特點：
? 為了保證網絡的可靠性，系統支持雙網冗余機制；
? 友好的網絡配置、網絡監視界面；
? 提供網絡進程管理系統，對系統中各網絡節點中運行的進程進行監視與控制。
(4) 友好的圖形和人機界面
? 提供跨平臺、跨應用的統一圖形格式；
? 提供節點透明、位置透明的跨應用顯示訪問；
? 面向電力對象的開放性處理機制；
? 三維圖形OpenGL的畫面顯示，提供圖形跨平臺的解決方案；
? 全網畫面共享，提供圖形一致性維護；
? 可無級縮放、可變焦、可漫游、可分層分級的三維圖形畫面；
? 支持多顯示器、多窗口、多畫面、多模式的操作；
? 可在線生成的客戶化動畫；
? 數據庫任意域全開放上畫面；
? 圖元顯示屬性客戶化；
? 快速簡潔的繪圖模版；
? 多種圖象格式的支持（BMP，GIF等）；
? 面向電力對象的浮動式菜單格式；
? 多種形式的快捷操作方式支持；
? 嚴密的調度員操作權限管理和口令管理；
? SCADA功能和DMS功能界面的一致性風格和一體化設計。
3 系統硬件的構成
(1) 主站系統
GTS通訊服務器負責與變電站RTU和配電子站之間進行數據通訊。它是通訊系統與自動化的橋梁，實現光纖、載波雙通道自動切換，正常時遠動數據通過光纖通訊系統提供的RS232接口進行傳輸，光纖通道故障時自動切換到載波通道，接收處理通訊服務器傳送的數據。
兩臺通訊服務器，接收處理通訊服務器傳送的數據；兩臺實時數據服務器負責對原始數據進行計算處理和歷史存盤處理并響應調度工作站的實時庫訪問要求；四臺服務器兼做GIS服務器、高層應用服務器。
數據庫服務器采用Alpha Server DS20負責數據及系統參數、圖表的存儲和訪問。兩臺調度員工作站負責調度員和主站系統的人機命令交互處理。
衛星天文鐘用于全網設備統一時鐘。
(2) 配電子站系統
配電自動化子站DF9200是一種集饋線監控中心、當地監控等多種功能于一體的產品。分別在蓬萊變電站和登州變電站安裝兩臺DF9200配電子站，以掛燈籠方式，采用音頻電纜與46臺配電終端通訊。配電子站采用DNP3.0通訊規約與配電終端裝置和配電主站通訊。收集配電終端采集的遙測、遙信及FTU產生的虛擬遙信等實時數據，對配電終端的遙控點執行控制操作；向配電主站轉發遙測、遙信等實時數據，并接收處理主站發出的遙控操作。配電子站維護軟件包可以設置子站的各種工作參數，子站具有通道監視功能，可監視通道當前狀態并向主站上報。
(3) 配電終端設備
DF9310配電終端，可同桿控制兩臺開關，具有遙信、遙測、遙控功能。根據配網開關位置共安裝46臺控制終端，用于監控蓬萊變電站和登州變電站之間的8條線路及2條10kV配電線路。終端工作電源由變電站經專線提供。已完成的功能有：線路三相電流的采集，并計算零序電流，采集故障電流供故障診斷使用，采集開關分合狀態、儲能狀態，控制開關動作、驅動儲能電機。分支線路開關事故跳閘時，控制開關在0.5秒時重合一次避免瞬間故障造成停電。
4 系統的功能設計
4.1 主站功能
圖5 SCADA部分的處理流程 （以遙控為例）
蓬萊配電自動化及配電管理系統主站，與配電子站、配電終端設備配合完成配電網的監測控制功能(SCADA)，故障檢測，定位、隔離和供電恢復功能(DA)；利用地理信息（GIS）技術完成配電自動制圖設施管理功能（AM/FM）。配電基本應用軟件功能包括：網絡拓撲、狀態估計、潮流計算、短路計算等。配電自動化主站系統由三個子系統：配電SCADA主站系統，配電故障診斷恢復和配網應用軟件子系統DAS，配電AM/FM/GIS應用子系統構成。
(1) SCADA功能（如圖5所示）
(2) WEB瀏覽功能
可以通過Internet和Intranet瀏覽查看實時系統：提供一個類似MMI的圖形瀏覽界面。
(3) 故障自動診斷、隔離、恢復送電功能（DA功能）
DF9000配電網故障處理自動化系統的故障檢測、定位、隔離與恢復控制分為三個層次：一是以配電終端為基礎的故障檢測，二是以配電子站為輻射中心的低層區域控制，三是以主站為管理中心的高層全局控制。站端、子站、主站在饋線自動化的實現上，分別承擔不同的任務。
配電終端負責故障的檢測，執行配電子站故障處理命令，實現故障隔離功能, 并上報故障信息及接受主站的控制策略。配電子站負責處理所轄區域配電終端的故障上報，查詢故障信息，配電子站上報故障給主站，由主站分析故障位置及實現故障隔離，隔離完畢之后，主站根據故障信息，提供非故障區域的供電策略，實現恢復供電。
系統的故障診斷、隔離與恢復提供實時運行和模擬研究功能。在實時模式下，系統根據電網運行的拓撲狀態自動完成開關設備的操作，達到故障的診斷與隔離，并提出可實施的恢復方案；在研究模式下，可人為設置假想故障，系統自動演示故障的處理過程，包括配電子站的故障上報，查詢故障信息及主站的高層隔離、恢復策略的預演等。故障診斷、隔離與恢復的功能適于各種配網網架結構，擴充或修改網絡結構后，其功能不受影響。
4.2 通訊功能
(1) 配網通訊方式：主站至子站采用以太網通訊（變電站的光端機已具備以太網接口），子站至FTU終端采用雙纖自愈RS232串口；
(2) 配網已備有16芯光纜；
(3) 光貓性能：雙光口單模，4路RS232接口，A、B光口的遙信輸出，232總線仲裁功能，2路以太口，機架式；
(4) 環網具備網管功能，任何一臺光端機故障或光纖故障都能在主站監測到；
(5) 環網上任何一臺光端機及光纖故障不得影響其他光端機正常運行（即要求光端機成環，但結線方式要簡單）；
(6) FTU數據既可通過許馬站上傳，又可通過蓬萊站上傳，即：二站其中一站故障不影響數據傳輸，但網管應給予指示，以便及時處理故障。新系統運行穩定后，將蓬萊子站的原來子站撤掉，由新子站來轉發原來子站所轉發的數據；
(7) 東配網采用雙環自愈的通訊方式設有備份局端。26臺FTU構成一個光環，分三個通道經通訊子站到主站端，從而使數據可靠傳輸。
5 結語
根據蓬萊市電業局配網自動化的實際情況，提出適合其開發區配網自動化系統的技術方案及不同硬件配置的投資概預算，并詳細制定了實施方案。在實施過程中，依據現場要求，不斷完善，例如在東配網的建設上，采取采用雙環自愈的通訊方式，使數據的傳輸更可靠、系統更穩定。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號