新一代配电网自动化及管理系统 钱建苗 （国网浙江余姚市供电公司，浙江余姚 １ ５０００） 摘要 配电网管理系统是实现配电网真正自动～运行的关键部分，也是提高配电网可靠性的重要手段之 一。因此，本文从配电网自动化及管理系统出发 通过分配电网管理系统应用当中出现的问题，总结配 ． ｌ ｌ文章编号：１ ００３－０８６７（２０１ ６）１ ０－００５０—０３ －一 文献标志码：Ｂ 电阿管理系统的设计与实现方法， 以供参考 －－－－－一 关键词：配电网 自动化 ＤＭ８ 中圈分类号：－ｒ￣ｚ２７ 随着经济的发展，对于配电网自动化的要求越来越 高，电力系统现代化发展中，配电网自动化是必然的趋势。 ２ ＤＭＳ主要存在的问题 因此，有必要对新一代配电网自动化及管理系统的设计和 ２．１ ＤＡ＋ＳＣＡＤＡ的局限 实现进行探讨。 ＤＡ＋ＳＣＡＤＡ是ＤＭＳ功能中的一部分，ＤＡ主要实 现配电网故障自动化处理，也就是自动隔离配电线路当 中的故障段，同时使非故障段恢复供电，减少停电时间。 １ 配电网自动化及管理系统概述 １．１配电网自动化 作为ＤＭＳ系统当中的一个基本功能，由于资金方面的 配电网自动化就是利用现代电子技术、计算机与网络 问题，ＤＡ的覆盖面比较窄。事实上，ＤＡ的功能大部分 技术、通讯技术及电力设备有机结合，实现配电网正常运 只涵盖日常调度工作当中的部分内容，投入产出比不够 行及故障情况下的检查、保护、控制、计量和供电部门的 明显。工作管理，其目的在于为用户提供稳定、可靠的供电，减 ２．２ ＧＩＳ瓶颈 少停电时间和范围，提高配电网的经济性、管理水平和工 我国幅员辽阔，相应的配电网规模大，而分散、复杂， 作效率，进而改善服务水平。依据Ｑ／ＧＤＷ １１１８４－２０１４的 运行方式变化大，这种情形下，单纯依靠工程师的经验 相关规定，配电网自动化具有几个基本组成部分，包括主 来进行管理，显然是不科学的。ＧＩＳ可以为配电网的管 站、子站、配电终端和通信网络。其适用范围以１０ ｋＶ及 理提供具备地理信息的模型，进而有效管理配电网的相 以下中、低压电网为主。 １．２配网管理系统 关资产、设计、规划、施工及检修等。在这方面，国内 进行了积极的探索，但就性能来说，不是很理想，且发 配网管理系统（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ，简 展不平衡，可供参考的实用案例较少，且更多以图纸资 称ＤＭＳ），是指通过把从变配电到用电过程的监视、控制 料管理为主，这是ＧＩＳ与ＳＣＡＤＡ之间信息交互不畅而 和管理的综合自动化系统，其目标在于实现对配电网的全 产生的瓶颈。面自动化管理。整套系统涵盖生产管理、用电管理、配电 ２．３管理功能 网管理、调度管理、Ｗｅｂ查询５个子系统。 器）、ＳＣＡＤＡ服务器、ＭＭＩ（调度工作站）、报表工作站、 ＧＩＳ＋ＳＣＡＤＡ系统，在管理功能上尚未完全涵盖日 配电网ＳＣＡＤＡ系统，由ＲＴＵ服务器（前置机服务 常变配电及调度工作，现阶段尚无真正意义上的配电网调 度作业管理系统，某单一功能较强，如故障处理，这种现 对于调度工作的全程跟踪、信息共享及管理的自动化实 ＤＡ服务器、ＧＩＳ服务器等组成，基于ＮＡＰ（因特网路由 象就是示范性很强，但实用性就仁者见仁、智者见智了。 善ｌ 选择层次体系中的通信交换点）。ＲＴＵ服务器的其中一台 毫ｌ 主前置服务器出现故障，另外一台服务器将自动成为主前 现难度较大，事实上，部分地区也只是解决了ＦＡ的自动 墓ｌ 置服务器。ＳＣＡＤＡ服务器的运行原理同ＲＴＵ服务器一 化，用电侧的用户，并没有明显的受益，对于整个配电自 量ｌ 致，可以说配电网ＳＣＡＤＡ系统是整个配电网自动化的数 动化系统来说，ＤＭＳ系统的管理功能尚显不足。在国外，；ｌ据中心。 善ｌ 薯ｌ ＷＭＳ（配电网工作管理系统）是特别强的功能系统，也取 蓑拊雹袁化２。１６年第１ ０期 ３５３期 得了很好的经济及社会效益，这为我国提供了比较好的技 ３．２．３子站 术开发思路。 ２．４信息孤岛 子站系统使用ＤＦ９２００，分布式体系结构运行ＰＳＯＳ嵌 入式实时多任务操作系统，实现开闭所或变电站内部三遥， ＤＭＳ系统涵盖了供给侧与需求侧的所有信息，这些 可配置４２个通信端口，作为主站与终端之间的数据中转。 信息就目前的实际来看，基本由不同部门的子系统保存。 ３．２．４服务器与工作站 比如说用电侧的实时信息由数据采集与监控系统收集并储 服务器采用Ｓｕｎ Ｆｉｒｅ Ｖ８９０，ＣＰＵ ４个，预留扩展， 存，设备信息由ＧＩＳ系统收集并储存，用户信息则由ＣＩＳ 必要时可升级到１６个，内存８ ＧＢ，必要时可升级到 （客户信息系统）收集储存，而这３个子系统又分属于不 １２８ ＧＢ，４块ＴＢ级别硬盘，组成磁盘阵列，配置１个四 同的部门，这在客观上形成了信息孤岛，这也是顶层系统 端口千兆网卡以及１个单口千兆网卡，显卡采用ＸＶＲ一 不完善的必然结果。 ３ ＤＭＳ的设计与实现 ３．１ ＤＭＳ相关技术 ３．１．１分布式对象技术 主流技术包括ＣＯＭ／ＤＣＯＭ／．ＮＥＴ组件技术、Ｊａｖａ技 术、ＣＯＲＢＡ技术、Ｏｒａｃｌｅ数据库技术。 ３．１．２中间件技术 中间件是在计算机硬件以及ＯＳ之上，支持应用软件 开发和运行的系统软件，其可使应用软件独立于计算机硬 件和ＯＳ，可为大型分布式应用程序搭建一套标准的开发 平台，实现企业级应用的集成。 ３．１．３ Ａｇｅｎｔ Ａｇｅｎｔ（智能体）是分布式环境下能够自主发挥作用 的具有主动性、交互性等特性的活动计算实体，并且能够 为智能信息搜索提供全新的概念。 ３．２ ＤＭＳ系统结构设计 从上文对ＤＭＳ系统的分析来看，这一系统并不仅仅 是一个信息管理系统，而是一个安全可靠，能够实现应用 并执行各种高级服务的开放式平台，通过应用程序接口 ＡＰＩ，封装底层通信及数据库访问控制权限等功能，这样 才能在平台上应用满足各种需求的程序。 ３．２．１ 网络 网络采用ＳＤＨ光纤通信网络，沿电网一次桥架线 路铺设，组成２次环形自愈网络，在各个节点配置两台 ＳＤＨ接入设备，分别连接上下级电网。 ＤＭＳ系统中ＳＣＡＤＡ系统承担着数据采集和监控的 的重任，所以ＳＣＡＤＡ系统网络应建立起双重网络，利用 交换机实现双网运行，交换机使用Ｈ３Ｃ￥５６００－５０Ｃ，接口 ４８个，速率１００Ｍｂｉｔ／ｓ。 ３．２．２主站 主站功能主要包括数据采集和处理、事件／事故报警 处理、控制功能以及历史数据管理。系统服务器选用３２ 位机，并配置磁盘阵列，环形双网可提供１００ Ｍｂｉｔ／ｓ的交 换能力，可实现符合热平衡以及热备用的双重使命。 １００，ＯＳ为Ｓｏｌａｒｉｓ。 实时服务器对硬件的要求较高，可以在前置服务器的 基础上适当进行调整，添加光驱，设４张千兆网卡，提升 ＣＰＵ至６个，内存１６ＧＢ。 工作站如果考虑性价比可使用入门级工作站比如ＨＰ ｘｗ４６００ ＰＣ机。基本可以满足需求，数量为６台。 ３．３ ＤＭＳ的实现 ３．３．１网络管理子系统 ＣＯＲＢＡ技术，能够兼容各种网络设备，网络管理子 系统工作时，先与每台设备上构筑信息通道，保证数据的 传输，上层软件通过该系统实现信息的交互，并通过该系 统实现ＮＡＰ功能。同时在该系统配置标准应用程序接口， 实现用户自定义程序与上层软件的信息交互。这就使网络 管理子系统成为数据中转站，承担网络通信任务，可方便 实现模块化组件的接入。 ３．３．２分布式实时数据库 ＳＣＡＤＡ是一个数据收集处理中心，而ＤＭＳ系统对 于数据的实时性要求较高，专业化程度高，ＤＲＴＩＤＢＳ（分 布式实时数据库）可满足ＤＭＳ的实时性要求。同时ＤＭＳ 系统还需要储存一些历史数据，那么可以采用商业数据库 对这些历史数据进行保存。通过在网络管理子系统与各应 用子系统之间建立ＲＴＤＢ，并有分布式实时数据管理系统 形成ＤＭＳ的一个数据处理子系统，这就是顶层设计当中 的数据中心。 ３．３．３ Ｃ＋＋Ｗｒａｐｐｅｒ Ｃ＋＋Ｗｒａｐｐｅｒ可使ＤＭＳ系统具备移植性，便于 移植到计算机平台或网络平台上，在ＤＭＳ及ＯＳ间 添加Ｃ＋＋Ｗｒａｐｐｅｒ，使操作系统之间的差异被隐藏。 Ｃ＋＋Ｗｒａｐｐｅｒ具备进程管理、线程调度、网络通信、内存 管理等逻辑结构，与Ｊａｖａ虚拟机不同，Ｃ＋＋Ｗｒａｐｐｅｒ可嵌 入在ＤＭＳ平台中，可有效提高ＤＭＳ的运行效率，不过 Ｉ誉 还是有一定的缺陷。就是在移植到新系统时，需要重新编 ｌ翟 译整个系统。 ｌ嚣 ３．３．４应用系统 ｌ罨 新一代ＤＭＳ的特色就在于高级应用子系统的实现， ｌ碧 ｌ； ｌ Ｚ ２。１６年第１ ０期 期蓑树雹纛化团 比如图形子系统、Ｗｅｂ子系统、报表子系统、负荷预测、 该公司ＤＭＳ系统配置的高级应用软件模块包括配电 网络建模和拓扑、负荷建模以及校准、配电潮流以及网络 结构优化和重构，预留接口包括连接ＣＩＳ的接口、ＰＴＩ软 配电潮流等，此处就前三者进行阐述。 首先图形子系统，该系统是ＳＣＡＤＡ的关键部分， 以直观方式呈现当地电网运行状况，同时也是实现供给 件接口、大屏幕显示接口、ＦＴＵ及子站接口、ＳＡＰ软件 侧与需求侧交互的主要应用界面，该系统应实时显示电 接口、操作中心模拟屏接口、呼叫中心ＩＶＲ接口。 力元器件的运行状况、以曲线的形式呈现电力系统当中 集成方案遵循ＩＥＣ ６１９６８，方案中ＧＩＳ系统相对独立， 的参数变化。采用Ｄｏｃｕｍｅｎｔ／Ｖｉｅｗ设计概念，分离应用 但又紧密联系，同时ＧＩＳ提供ＡＭ／ＦＭ功能，并且还作为 数据及图形显示，此时只要实现不同数据类的处理，就 ＤＭＳ的数据和凸显基础，所有电气元件的拓扑关系均通 可生成各种需求的图形子系统。并将应用数据当做服务 过ＧＩＳ来建立，然后输入ＳＰＩＤＥＲ运行环境平台，ＤＭＳ 器，以Ｊａｖａ Ａｐｐｌｅｔ改造图形显示，通过ＣＯＲＢＡ远程调 的ＤＡ／ＳＣＡＤＡ系统、高级应用程序、ＴＣＭ均以ＳＰＩＤＥＲ 用或直接通信，就能实现Ｗｅｂ的图形子系统，实现远程 平台为准。 管理。 制表工具，根据ＤＭＳ的特点，将表格与图形有机结合， 图文并茂，并能够通过人工置数，在数据库可永久保存， 数据工程方面，源数据通过ＧＩＳ用户在ＧＥ 拓扑、设备属性等。ＧＥ ＳＭＡＬＬＷＯＲＬＤ将完整的数据和 其次，报表子系统，ＤＭＳ提供一套与Ｅｘｃｅｌ相似的 ＳＭＡＬＬＷＯＲＬＤ平台上输入基本参数如地理地图、电网 增量数据输入至数据工程平台，并在该平台上完成ＲＴＵ＼ ＦＴＵ＼ＳＣＡＤＡ的参数定义和ＳＰＩＤＥＲ参数定义，然后输 入至ＳＰＩＤＥＲ平台。ＳＰＩＤＥＲ平台为ＧＥ ＳＭＡＬＬＷＯＲＬＤ 报表格式一致，提高在不同设备上的兼容性。 最后，Ｗｅｂ子系统，这是新一代ＤＭＳ系统的标志， 使用该Ｗｅｂ浏览器，实现本地或异地的数据修改与查阅， 因此需要实现具备强大Ｗｅｂ浏览功能的浏览器，用户可 提供实时的配电网数据，包括人工状态变化。ＧＥ ＳＭＡＬＬＷＯＲＬＤ预留有ＣＩＳ、ＳＡＰ的双向接口，同时向 ＰＴＩ提供数据。 建成后的ＤＭＳ系统遇到了杭州市网络结构性缺电最 可查阅内容包括遥测值、计算值、计划值、变损、线损、 日志、不平衡率、表计参数等，显示方式包括表格或曲线 以不同的颜色区分不同的状态。 ３．４无缝集成ＤＭＳ与ＧＩＳ 为严重的时期，ＤＭＳ系统在配电网供电负荷科学调度、 配网故障点判断、优化供电方案、节能降耗以及用户故障 解决问题的关键就是实现ＧＩＳ与ＳＣＡＤＡ系统的互 处理方面发挥了巨大作用。 联，使实时数据在地理信息图当中现实，并且为ＧＩＳ的 分析提供数据，某供电公司配电网ＧＩＳ与ＳＣＡＤＡ实时数 ４结束语 对于配电网自动化来说，ＤＭＳ系统是不可或缺的组 据同步，这种配电网ＧＩＳ本身可支持ＳＣＡＤＡ的实时数据 显示。但是配电网ＧＩＳ在该公司自动化办公网段上运行， 成部分， 可使电网实现真正意义上的可靠运行，改善配电 而ＳＣＡＤＡ在另一网段上运行，要实现在ＧＩＳ系统上显示 质量，促进服务水平的提高。因此，新一代ＤＭＳ系统应 ＳＣＡＤＡ的数据，可利用Ｗｅｂ ＳＲＶ也就是双网卡设置两 从标准、管理、技术等多个方面考虑，以ＳＣＡＤＡ为基础， 个网段的ＩＰ地址。用这种设备当作ＳＣＡＤＡ拘束的转发 建立分布式实时数据库，通过合适手段实现ＧＩＳ与ＤＭＳ 服务器，利用ＧＩＳＳＲＶ作为接受服务器，通过转发程序实 的无缝集成，并以通畅的信息交互方式，实现信息的共享。 现两个网段的实时数据同步。 ３．５硬件安装 参考文献 术：全文版，２０１ ６（２６）：１ １ ｏ ［２】 陈青岳．对配电网自动化通信系统的开发设计研究［Ｊ】 信 １］ 王宏 配电网自动化及管理系统的设计和实现＿ＪＪ 工程技 按照系统框架结构图在机柜当中连接各类设备。对软 ［件的功能进行调试并试运行，满足要求，并且符合工作人 员工作需要。 ３．６实际案例 息化建设，２ｏ１ ６（４） ［３】 万斌 对１ ０ ｋＶ配电网自动化调度管理系统的设计＿Ｊ】 电工 文摘，２０１ ５（４）：５５—５７． 杭州市供电公司的ＤＭＳ系统在总体的系统框架下分 篓ｌ 阶段、有步骤、有重点地进行开发，对各个子系统的开发 ［４】 吕凯 配电网自动化主站系统的设计与实现【Ｄ】．山东大学， ２０１ ４ 暮｛在不同时期有不同的侧重点，争取在５年内，开发出较为 ［５】 杨德尚，王晓兵，王少华 一种实用型配电网自动化软件 的研究与运用［Ｊ】广东电力，２０１ ２，２５（ｏ３）：８４—８７ 墓Ｉ完善的ＤＭＳ系统，其目标如下：ＤＭＳ系统支持配电网规 奎ｌ划、设计、运行、检修、调度实现配电管理的现代化；实 ；Ｉ现配电网自动化；实现经济运行；完善故障保修。 蓦 ｌ簟 ｌ（责任编辑：贺大亮） ｌ 裹柑鼋纛但２ｏ１ ６年第１ ０期总第５５ｊ期