浅谈配电网监视控制和数据采集

浅谈配电网监视控制和数据采集

摘要对配电网自动化，监视控制和数据采集系统进行分析，系统分析立足于国情和条件，以实用为原则，以可靠性、自动化为标难，从而逐步达到配电网自动化要求。

关键词配电网；数据采集；自动化

配电网自动化是集各种先进设备和计算机技术为一体的技术密集型系统，涉及面广、规模大、难度高。我国在其中部分功能的开发应用上也取得了一定的成绩，SCADA等功能经过十几年的发展，技术已经比较成熟，已在大部分城市的供电公司实现，为进一步实现配电网全面自动化打下基础，提供了十分有利的条件。

1 配电网自动化

1）定义。配电网自动化是运用计算机技术、自动控制技术、电子技术、通信技术及新的高性能的配电设备等技术手段，对配电网进行离线与在线的智能化监控管理，使配电网始终处于安全、可靠、优质、经济、高效的最优运行状态。其最终日的是为了提高供电可靠性和供电质量，缩短事故处理时间，减少停电范围，提高配电网运行的经济性，降低运行维护费用，最大限度提高企业的经济效益，提高整个配电网的管理水平和工作效率，改善为用户服务的水平。

SCADA为“Supervisory Contro1and Data Acquisition”的缩写，是“监视控制和数据采集”的意思。SCADA系统一般用于工业过程控制，以完成远方现场运行参数、开关状态的采集和监视、远方开关的操作、远方参数的调节等任务，并为采集到的数据提供共享的途径。

2）主要功能。配电网自动化是近几年发展起来的，各地区的情况不尽相同。配电网数据采集与监控系统（SCADA）主要功能应包括如下内容：数据采集、四遥、状态监视、报警、事件顺序记录、统计计算、制表打印等功能，还应支持无人值班变电站的接口等。

2 变电所、配电所自动化

变电所自动化：可实施数据采集、监视和控制，并可与控制中心和调度自动化系统（SCADA）通信。

配电所自动化：该功能由安装在配电所的RTU对配电所实现数据采集、监视、控制，并可与控制中心和配电调度自动化系统（SCADA）通信。

1）馈线自动化（FA）。①馈线控制及数据检测系统，在正常状态下，可实现对各运行电量参数设备的各种电量）的远方测量、监视和设备状态的远方控制。

②馈线目功隔禺和恢夏系统是当馈线发生相问短路故障或单相接地故障时，能自动判断馈线故障段，自动隔离故障段，并恢复非故障段的供电。

2）自动制图（AM）/设备管理（FM）/地理信息系统（GIS）该功能统称图资系统。图资系统应用的目的是形成以地理背景为依托的分布概念，以及电网资料分层管理的基础数据库。

图资系统为配电网提供各种在线图形与数据信息，成为配电网数据模型的重要组成部分。该系统可有在线方面的应用，主要是与5CADA系统提供的实时信息有机结合，改进调度工作质量，提供优质的日常维护服务，正确判断故障位置，及时派员工维修。离线方面应用包括设备管理系统、用电管理系统及规划管理系统等。

3）配电工作管理系统主要作用是网络分析，提出最佳停电方案；运行管理；设备检修管理；配电工程设计，接受完成用户申请报装接电的设计任务；施工管理，根据设计和工作任务单，制订施工计划并实施施工管理；配电规划设计系统（NPL）。

同时它还可完成合理分割变电所配电负荷，馈电线负荷调整，增设变电所、配电所，施馈电线、配电网络改造和发展规划等各种设计任务，以及线损计算等。

4）用电管理自动化。①客户信息系统的功能是储存用户的户名、地址、电话、受电线路、设备装接容量、电性质类别等的信息，与其他系统共享，井能自动识别用户来电地址。②负荷管理系统进行负荷曲线调整；分类电价管理、负荷监控、需方发电管理等。③计量、计费系统实现自动抄表、自动生成账单、与银行系统联网等。④用电营业管理系统包括客户用电申请、业扩报装、咨询服务、电能计量、收费管理、用电检查、故障报修等功能。⑤用户故障报修系统（TCM）。

5）配电网分析软件系统（DPAS）其功能有网络接线分析；配电网潮流分析；短路电流计算；负荷模型的建立与校核；配电网状态估计；配电网负荷预测；安全分析；网络结构优化和重构；配电网电压调整及无功优化。

6）与其他系统的接口功能。

3 数据采集与监控系统（SCADA）

SCADA系统一般由中央监控系统、通信信道、现场执行设备等三部分组成。如图1所示是SCADA系统的一个简单示意图。

图1 SCADA系统简单示意图

1）配电网SCADA系统的特点。SCADA系统可以分为输电SCADA系统（TSCADA）和配电SCADA系统（D5CADA）。

电力系统SCADA系统最初只是在输电网上开发。到了20世纪70年代后期，由于实现配电网自动化的需要。SCADA系统被引进到配电网监控中。虽然配电网SCADA系统起步较晚，并且在功能上和输电SCADA系统基本相同，但配电网SCADA系统比输电SCADA系统更为复杂，具有其独特性，主要表现为以下几个方面：①配电网一般是树枝结构，不仅有集中在变电所的设备，还有大量分布于馈电线沿线的设备（如柱上变压器、开关等），数据分散、点多、每点信息量少，采集信息比输电网困难。②配电网设备多，数据量一般比输电网多出一个数量级。③配电网的操作频度及故障频度远比输电网多，因此采集的信息应能反应配电网故障，例如短路故障前后的电压和电流。④配电网为三相不平衡网络，而输电网是三相平衡的，因此无论在计算上还是在SCADA图形监视上，都不尽相同。⑤对配电网而言，需要有建立在SCADA系统之上的具有故障隔离能力及恢复供电能力的自动操作软件。⑥配电网因其点多面广，配电网SCADA系统对通信系统提出了比输电网更高的要求。⑦配电网直接连接用户，由于用户的增容、拆迁、改动等原因，使得配电网SCADA系统的创建、维护、扩展工作量非常巨大。

2）配电网SCADA系统的任务。配电网SCADA系统是配电网自动化的基础。作为电力系统自动化系统的配电网SCADA系统肩负着以下几项任务：①向配电网的管理人员提供配电网的实时数据、信息，方便他们了解配电网的实时情况和负荷的变化趋势。②为各种电力系统自动化高级功能软件提供准确、及时的信息，从而实现对配电网乃至整个电网的优化控制、调度、故障预测和排除，提高电能质量、供电可靠性和安全性。③用远方遥控代替手工操作，提高工作效率，减轻运行、操作、维护人员的劳动强度。

从功能上看，配电网的SCADA系统主要要实现“四遥”功能，即：①透信完成采集配电网的各种开关设备的实时状态，通过配电网的信道送到监控计算机。

②遥测完成采集配电网的各种电量（如电流、电压、用户负荷、电度等）的实时数值，通过配电网的信道送到监控计算机。③遥控是由操作人员通过监控计算机发送开关开合命令，通过配电网信息传达现场，使现场的执行机构操作开关的开合，达到给用户供电、停电等目的。④遥调是由操作人员通过监控计算机或高级监控程序自动发送参数调节命令，通过配电网信道传达现场，使现场的调节机构对特定的参数进行调节，达到负荷大小、电压、功率因数调节等目的。

此外，配电网SCADA系统也同样要给监控、操作人员提供监视画面，要给电力系统其他高级管理软件提供数据共享的接口。

同输电SCADA系统相比，配电网SCADA系统在功能上更侧重遥控、遥信功能，以减少操作人员的劳动强度。

4 结束语

配电网数据采集与监控系统（SCADA）能够进行数据采集、远距离遥控分析，还应支持无人值班变电站的接口等，SCADA系统为采集到的数据提供共享的途径。目前，电力工业正面临电力市场和全国范围内的配电网的现代化建设。