新一代配电网自动化及管理系统的设计和实现 何建东

新一代配电网自动化及管理系统的设计和实现何建东

摘要：众所周知，提高配电网的可靠性对于我们国家国民经济的发展和人民生

活水平的提高都有着非常重要的作用，但是实际的状况是，我国电力行业到目前

为止都还存在着较为严重的问题，主要是体现在其重视发电的效率和水平，但是

忽略了事实上同等重要的供配电过程，尤其是没有顾虑到电力的使用情况，这一

现象直接导致了目前电力行业里的设备落后、自动化水平低。我们国家现在正处

在一个经济快速发展的阶段，对于配电网和配电网的自动化是有着较高的要求的，因此必须得到足够的重视。

关键词：配网系统；自动化；系统规划；设计

一、配电网自动化及管理系统概述

1、配网自动化

配网自动化就是利用现代电子技术、计算机与网络技术、通讯技术及电力设

备有机结合，实现配电网正常运行及故障情况下的检查、保护、控制、计量和供

电部门的工作管理，其目的在于为用户提供稳定、可靠的供电，减少停电时间和

范围，提高配电网的经济性、管理水平和工作效率，进而改善服务水平。

2、配网管理系统

配网管理系统（Distribution Management System，简称DMS），是指通过把

从变配电到用电过程的监视、控制和管理的整合自动化系统，其目标在于实现对

配电网的全面自动化管理。其架构如图1所示，整套系统涵盖生产管理、用电管理、配电网管理、调度管理、WEB查询五个子系统。

配电网SCADA系统，由RTU服务器（前置机服务器）、SCADA服务器、MMI （调度工作站）、报表工作站、DA服务器、GIS服务器等组成，基于NAP（因特

网路由选择层次体系中的通信交换点）。RTU服务器的其中一台主前置服务器出

现故障，另外一台服务器将自动成为主前置服务器。SCADA服务器的运行原理同RTU服务器一致，可以说配电网SCADA系统是整个配电网自动化的数据中心。

二、配电网自动化的系统结构分层

1、配调中心层

配调中心局域网是整个配电网自动化系统中的最高指挥层，该网络是整个配

电网自动化系统中的中心主站，其组成是一些共享着同一个数据库但实现着配网

自动化系统中不同功能的服务器和工作站。硬件要求为符合国际的工业标准即可，操作系统的选用通常是WindowsNT，在这些配置的基础上还需要为之提供配套的

软件支持，包括管理应用软件、配电监控软件、通信软件和数据库软件等，且应

用软件的配置应以配网的实时数据库为基础来完成各自不同的自动化功能。由于

其采用的是开放式和分布式的体系，故具有扩展性和兼容性。这一设计决定了配

电网调度中心的建设应给予优先考虑，具体有三个方面的要求，一是数据库提供

唯一的标准接口，二是实时数据与管理数据要结合利用，三是要具备灵活的发布

和查询的能力。

2、变电站层

变电站层是配电网自动化系统中调配中心层直接作用与指挥的层，是直接隶

属于调配中心层的下一级层次，也就是调配中心主站与各变电站子站进行通信的

局域网。变电站层的设计主要是基于两个方面的原因，一是需要对获取的信息进

行分层，以此来降低中心层得处理负担，与此同时也可降低子变电电站层对中心

层的依赖；二是因为在进行故障处理时是需要遥控开闭所出口断路器的，这一过

程的实现就要求必须通过变电站的终端单元。变电站层得实现方式也是有两种，

一是建设一套带通信的现场装置，二是利用已有的设备，增设运动通信设备即可。

3、中压网层

中压网层是配电网自动化系统中变电站层直接作用于指挥的层次，直接隶属

于变电站层得下一级层次是以10kV的电力网络为依据的中压检测和控制网络。

中压网层的主要功能就是完成配电网自动化系统的数据交换和控制，是配网自动

化系统的核心所在，所以说，这一网络的实施胜败，就是决定自动化系统是否成

功的关键，其实施的要点就在于控制方式和通信方式的选择。针对于这一问题，

我们认为，通信是可以采用载波、光纤、无线或者是双绞线等不同方式的，当发

展方向则应是载波和光纤的混合使用。不得不承认，配电网载波确实是存着很多

不好处理的难点的，但是其对网络有着天然的适应性，以此可以预见在技术发展

的大背景下，它依然将是配电层通信的主流选择。

4、低压网层

低压网层是配电网自动化系统中的第四层网络，面向的是配电变压器低压侧

负荷。低压层网起于各配电变压器的低压侧、终于各负荷的节点，这一结构就实

现了对于个负荷节点的测量和监控，如负荷控制和自动抄表等，然后再通过中压层、局域网等与中心主站进行通信。制约低压网的主要问题还是通信问题，目前

普遍使用的是双绞线和低压载波，但这还是有较大的问题，这是因为双绞线的敷

设相当有难度，但低压载波的应用又有一定的不便。

三、配电网络自动化系统模式

对于配电网络自动化系统来说，一个系统模型的选择关系到了整个配电网络

自动化系统技术方案的可行性、合理性和经济性，所以说对于模式的选择必须要

基于整个系统来进行考虑。配电网络自动化系统主进行模式选择的时候主要需要

对以下几个方面进行选择。

1、系统总体结构模式

在设计和制定配电网自动化系统的时候需要首先进行总体结构模型的确定。

系统总体结构模型的确定主要是为了确定系统进行电力的控制和管理的时候需要

分几个层次进行，采用分层次管理的控制模式能够有效的提高自动化系统的自动

处理能力，提高系统工作的实时性。保证分层的各层之间既保持着相互之间的独

立又能够相互联系，提高了整个系统的可靠性。

2、配网自动化主站模式

配电网自动化系统和调度自动化系统是整个电网控制系统中两个功能不相同

的系统，两个系统之间虽然不是完全相同的，但是之间的联系还是比较紧密的，

他们之间的联系主要是通过变电站的出现开关来进行的。

对于我国的各类中小城市来说，这两个系统的规模都不是很大，这也就表示

这些中小城市比较适合两者一体化的主站系统。由于进行了一体化之后，两个系

统之间的软件平台是共用的，也就是说系统的软硬件资源都是两者之间进行相互

的共享，这就保证了系统在进行维护的时候维护的费用得到了很大的降低。整个

系统的操作是需要具有操作权限的，这样就保证了整个系统运行的安全性和可靠性。在整个管理系统运行的时候，调度和配网两个系统之间的运行时相互独立的，实行一体化之后并不会影响到这一点，也就是说一体化不仅没有影响到两个系统

的独立运行，还减少了整个系统的维护费用，这也就实现了投资少、性价比高的

目标。

3、配电网自动化子站模式