配电自动化系统的二级主站翟纯玉　李永忠　徐丙垠　朱锡贵摘要　介绍了配电自动化系统两种主站的两种设置方式。重点介绍配电自动化二级主站的功能和作用。讨论了使用二级主站构成的配电自动化系统方案及其特点。最后，简单介绍了国外应用二级主站实施配电自动化的案例。
关键词　配电管理系统　配电自动化　馈线自动化　配电自动化主站　二级主站DISTRIBUTIONAUTOMATIONSYSTEMUSINGSUB-MASTERZhaiChunyu　　LiYongzhong　　XuBingyin　　ZhuXigui
KehuiElectricCo.,Ltd,JinanBranch
Jinan,250061ChinaABSTRACT　Thetwolevelschemesofmasterstationofdistributionautomationarepresentedinthispaperandthefunctionsofasub-masterstationfordistributionautomationareemphaticallydescribed.Aprojectofdistributionautomationsystemconstitutedbysub-masters,inwhichthethreebasicfunctionssuchasSCADAmonitoring,feederautomationcontrolanddataconcentratingareprovided,anditsfeaturesarediscussed.Asanexample,asuggesteddistributionautomationschemeusingsub-masterthatmightbeusedinHebburn,UK,ispresented.
KEYWORDS　distributionmanagementsystem(DMS);distributionautomation(DA);feederAutomation(FA);masterstation;sub-master　　配电自动化系统复杂、功能多、涉及面广、投资大，特别是离线管理功能与实时监控功能集成，涉及面广，情况复杂，不论是国外还是国内还缺少成熟的系统实施和运行经验，许多内容还没有标准和规范可循，因此必须慎重对待［1］。本文介绍一种使用二级主站的配电自动化系统方案。该方案不需要建设复杂的DA/DMS(配电自动化/配电管理系统)主站，能够完成配电自动化的基本功能，满足提高供电可靠性及供电质量的要求。
1　配电自动化系统主站的设置
　　配电自动化(DA)主站是配电自动化系统的控制与管理中心，一般采用客户/服务器方式构成计算机局域网络系统，以SCADA和GIS(地理信息系统)作为基本平台，配合各种应用软件完成DA/DMS的功能。DA/DMS主站系统一般有以下两种设置方式：
　　(1)SCADA/DMS/EMS一体化主站系统
　　SCADA/DMS/EMS一体化主站是指采用一个主站平台和数据库平台来监控和管理一个地区所辖的所有的输、配电网。这种SCADA/DMS/EMS一体化设计方案，把输电网与配电网调度合二为一，能够充分实现资源和信息的共享，防止设备和功能重复，避免重复投资。其缺点是系统复杂、庞大，投资大，建设周期长；因功能过于集中，对系统的可靠性要求高，系统一旦发生故障则影响面大［2］。
　　(2)SCADA/DA/DMS系统
　　这种方案是将输电调度自动化系统的
SCADA/EMS与配电自动化系统SCADA/DA/DMS主站分别设置，分别管理辖区内输电网与配电网，两个系统之间经网关(gateway)交换数据。根据具体的情况，可以在整个地区内只设置一个配调主站，也可以在一个地区内按照管辖区域划分，设置若干个配调主站［3］。
　　该方案的优点是系统采用分层、分级结构，配置灵活，结构合理，可靠性高，易于扩展和变更。配电自动化功能下放，提高了系统响应速度。其缺点是设置两个或多个主站系统，功能、设备易造成重复，资源与信息共享程度差，系统之间数据交换速度慢。
　　以上两个DA/DMS主站的设置方案，都需要建设一个规模较大、包含有GIS功能的主站系统，尽管其功能完善，但系统复杂，投资大，建设周期长。而实现配电自动化，即变电站自动化与馈线自动化(FA)，并非一定要设置一个庞大的主站系统。鉴于DMS系统比较复杂，实施起来有一定难度，有关专家建议目前我国电力部门首先应实施配电自动化(DA)，即变电站自动化和馈线自动化功能，这是提高供电可靠性及供电质量的关键，同时也是建设完善的配电管理系统的基础［4，5］。
2　配电自动化二级主站
　　所谓配电自动化二级主站是由一台或两台互为备用的PC机构成的简单主站系统。一个二级主站可以监控100台左右的RTU/FTU(远方终端装置/馈线终端单元)，它可以设在小区变电站内，也可以根据通信的具体情况单独设置。
　　二级主站的主要功能包括：SCADA监控功能，即遥测、遥信、遥控、遥调功能；馈线自动化功能，即配电线路故障识别、故障定位、自动隔离及恢复供电等；数据转发功能，即转发所辖区域的RTU、FTU、变电站自动化系统以及其它智能装置如配电变压器测试仪、自动读表终端等的数据。
　　PEZ-1000配电自动化二级主站系统(以下简称PEZ-1000)是科汇公司开发的配电自动化二级主站，它采用WIN95/98/NT平台，严格遵循标准化、开放性原则，具有良好的扩展能力和功能再配置能力，使用方便、易于维护。其基本配置如图1所示。图1　PEZ-1000系统基本配置
Fig.1　PEZ-1000sub-master　　PEZ-1000的具体功能有：
　　(1)常规SCADA监控以及事件记录及追忆、打印等管理功能。
　　(2)馈线自动化功能。主要有故障识别、故障定位、故障线段隔离，以及非故障线段的自动恢复供电等。
　　(3)根据RTU、FTU检测到的暂态高频故障零序电流值，实现小电流接地系统单相接地故障的选线、定位功能。
　　(4)数据转发和规约转换。PEZ-1000典型配置为16路串行通信。其中，4路负责与主站通信，6路用作与变电站自动化系统的接口或转发其它智能装置的数据，其余6路负责与馈线终端单元(FTU)通信，通信规约采用DNP3.0、IEC870.5-101、SC1801等。根据需要可扩充至32路串行通信。
　　(5)可以完成无功补偿电容器的自动投切、线损统计、电压合格率统计等功能。
　　(6)在线设置和修改二级主站及RTU/FTU的方式字和配置参数等。
3　二级主站设置方式
　　(1)作为小区内配电网集控站
　　二级主站作为小区内的集控站，与小区内变电站自动化系统、RTU、FTU通信，其作用为：
　　1)完成小区内馈线自动化功能；
　　2)负责小区内变电站的集中监控及数据转发。
　　这种方式的优点是可共享变电站自动化与馈线自动化系统的软硬件资源，系统的独立性和实时性好。缺点是系统配置复杂，二级主站数据处理量大。
　　PEZ-1000作为小区集控站的系统配置如图2所示。图2　二级主站作为小区集控站
Fig.2　Sub-masterasanareacontrolstation　　(2)作为小区馈线自动化主站
　　二级主站作为小区内馈线自动化控制主站时，用以完成线路设备的监控，并具有故障定位、自动隔离及恢复供电功能。
　　这种方式下二级主站不包含变电站监控功能，变电站自动化系统或RTU数据直接送上级主站，二级主站系统数据处理量少，结构简单。二级主站的故障管理功能需要变电站出线开关的配合，它要与变电站自动化系统或RTU通信或通过上级主站转发出线开关的状态信息，实现对出线开关的监控，因此，其通信配置较为复杂。
　　PEZ-1000作为小区内的馈线自动化控制主站的系统配置如图3所示。图3　二级主站作为馈线自动化控制主站
Fig.3　Sub-masterasafeederautomationcontrolstation4　二级主站的应用
　　在一个小区内设置一个配电自动化二级主站，就能够独立实现小区内配电网馈线自动化功能，二级主站与上一级主站通信，转发必要的数据，就可以实现小区内配电网的SCADA监控功能。这样，利用已有的上级调度自动化主站就可以完成配电网自动化功能，达到提高供电可靠性及供电质量的目的。这一方案的优点是投资少、见效快，不需要建设一个复杂的DA/DMS主站就可完成配电自动化功能。由于二级主站相对独立，可以分批、分片逐步实施整个配电网的自动化。因此，该方案特别适用于希望先进行配电自动化试点，然后逐步推开的地区［6］。
　　使用已有的调度自动化主站作为上级主站来完成配电网监控功能的方案有一定的缺点，即如果已有的调度自动化主站开放性比较差，则会使将来扩展配电管理功能时比较困难。解决方案是设立一个专门的配电网SCADA主站系统，而SCADA主站技术比较成熟，实现起来也比较容易。不过在实施配网SCADA时，应注意保持系统的开放性及可扩展性，以便将来能较方便地增加配电管理功能。
　　对于有条件一次性建设SCADA/DA/DMS主站的电力部门来说，设置二级主站仍然是有益的。一是它能够减少主站的数据处理数量，提高系统响应速度；二是主站故障不影响各子系统的运行，提高了系统可靠性。此外，二级主站还可以作为数据集中器，转发小区内RTU、FTU及其它自动装置的的数据，从而优化通信通道配置，降低通信网的投资。
5　二级主站应用实例
　　本文简单介绍英国RollsRoyceTransmission&Distribution公司在Hebburn的配电自动化试点方案［7］。
　　该方案在一定地理范围内设置区域控制点(controlpoint)，即二级主站，负责监视所辖范围内的馈线自动开关以及出线断路器，完成馈线自动化功能，即故障定位、故障隔离和快速恢复供电，并与上级配电SCADA主站系统通信，如图4所示。
6　结束语
　　配电自动化二级主站能够完成馈线自动化的基本功能，并具有数据转发功能，它与已有的调度自动化系统或专门的配调SCADA相配合，可以完成配电自动化的基本功能，达到提高供电可靠性和供电质量的目的，这一配电自动化实现方案具有易于实施、投资小、见效快、易于扩展的特点。二级主站还具有优化通信通道设置的作用，与DA/DMS主站系统相结合可实现更强大的配电管理功能。因此，在配电自动化系统建设中应注意设置二级主站。图4　英国Hebburn配电自动化方案
Fig.4　AtrialDAschemeinHebburn,UK作者简介：翟纯玉　男，1966年生，工学硕士，从事配电自动化技术及RTU的开发研究工作。
　　　　　李永忠　男，1968年生，工程师，从事配电自动化技术及主站的开发研究工作。
　　　　　徐丙垠　男，1961年生，博士，教授，从事继电保护及配电自动化技术的研究开发工作。
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