配网自动化及其相关技术娄为　夏霖　宋晔　高宗丽摘　要：从功能入手，简单介绍了配电管理和配电自动化系统的组成和特点，及国内外开展实施的情况。对该系统开发中涉及到的计算机、网络、通信、数据库和专家系统等各种技术，进行了分析和各实现方案的比较。
关键词：配电管理系统；配电自动化；网络；数据库；通信
分类号：TM727.2　文献标识码：B
文章编号：1006-6049(2000)01-0046-03DMSandItsRelevantTechnologyLOUWei
（AutomationResearchInstituteofHangzhouMunicipalElectricPowerBureau,Hangzhou310009,China）
XIALin
（AutomationResearchInstituteofHangzhouMunicipalElectricPowerBureau,Hangzhou310009,China）
SONGYe
（AutomationResearchInstituteofHangzhouMunicipalElectricPowerBureau,Hangzhou310009,China）
GAOZong-li
（ChengduPowerIndustrialBureau,Chengdu610000,China）Abstract：BasedonDMS/DA''sfunctions,itspropertyandconstitutionarepresented,itssituationathomeandabroadareintroduced.Therelevanttechnologiesinitsdevelopment,suchascomputer,network,communication,databaseandexpertsystemetc.,areanalyzed,thedifferentrealizationconceptsarecompared.
Keywords：DMS;DA;network;database;communication▲0　引言　　随着电力事业的发展，各种新电器广泛应用于生活、生产，给人类带来了巨大的便利，但同时，也使人类社会对电的依赖日益加深。很难想象，没有持续、稳定、高效的电能供应，人类社会将会怎样?随着电力供应从卖方市场走向买方市场，电力用户已不再是电力这一特殊商品的简单使用者，他们是我们供电企业真正的服务对象，是上帝。向他们提供高质量的电量，已不再是一句口号，而是一种郑重承诺，具有法律的效力。
　　在一些发达国家，电力市场早就初具规模，供电方和用电方对电价和电能质量都有合同约定，在我国，这方面的工作才刚刚起步。国家电力公司为规范电力公司的运作，真正体现服务人民的企业宗旨，对电能质量提出了较高的要求，尤其对供电可靠性制定了明文规定：一般城市地区为99.96，使每户平均停电时间不大于3.5h;重要城市中心区应达99.99，每户平均停电时间不大于53min。对照这一标准，我们还有很大差距。而要实现这一目标，能否建设合理、完整、高效的配网管理系统(DMS)是关键。1　DMS/DA简介　　什么是DMS呢?简言之，其包含地理信息系统(GIS)、网络设备文件(NDF)、冗余部件管理、检修计划管理、运行规划及优化、运行及控制以及其它管理任务(故障电话管理、人员管理、计费管理等)。其中运行及控制部分功能的自动化由配电自动化系统(DAS)实现，又可具体细分为SCADA系统、电压/无功控制、保护的协调管理及控制、馈线控制、故障处理(故障检测、定位，隔离后故障区供电)、自动抄表和负荷管理等。从这一概念出发，DMS其实涵盖了电力MIS、电力调度、变电站综合自动化、出线管理、负荷管理、供用电管理等供、配、用电多个环节，是一个包含多学科技术的综合性的大系统。
　　从国外DMS发展历程来看，主要集中在DA部分，大致经历了自动就地控制(重合器加重合器或重合器加分断器方式)、智能型自动就地控制(分散式微机型自控设备)以及近远程可选控制方式加集中数据库和专家系统(功能逐渐增加完善)三个阶段，而完整DMS的开发在发达国家也是近几年的事。从我国DMS发展现状来看，目前才起步，由于国家对此相当重视，我们可以借鉴国外的经验，直接应用最新、最合理的技术摸式，如DA系统的选择，国内中心城市一般都直接选择第三阶段的产品，可进入DMS/DA的阶段。但是，由于DMS/DA的开发涉及多学科，如计算机、通信、网络与最新的技术产品，需要高素质的开发、运行、管理人员，加上DMS/DA开发还要和电网一、二次设备和通信设备兼容，投资也相当大。因此，从全国情况来看，发展进度并不快。
　　DMS/DA涉及到目前信息业界(IT)众多的技术，存在不少技术难点，下面，我们对此作一些分析介绍。2　DMS/DA及其相关技术2.1　DMS/DA设计模式
　　要设计一个系统，先是要明确设计目标，理清思路，而DMS/DA的设计要涉及大量类型的单元设备，涉及多层面、多流程的操作程序，如何有机地汇总这么多的单元(Object),是开发者首先要面对的问题。从目前流行的风格来看，DMS/DA设计中，都遵循了实用性、安全性(Security)、经济性、开放性、发展性(Expendability)和灵活性(Flexibility)的设计要求。
　　要满足以上要求，在系统开发时，一般采用最新的面向对象(OOP)的设计方法，对单元设备采用模块化(Module)的组件方式，即根据对象(实际的设备对象和操作流程对象)分别设计软、硬件组件，然后象搭积木一样将组件通过标准的管理机制和既定模式构造成完整的系统，模块间采用标准规约进行联系，用户可根据需要选择单元模块以及系统集成方式，具有良好的灵活性。
2.2　DMS/DA的结构
　　按OOP的方法，具体设计一个DMS/DA，首先要解决系统数据源问题。在设计变电站自动化系统时，通常选择集中、分布和混合式三种组屏方式。一般情况下，DMS/DA的数据源主要是一次系统信息、电量信息、设备信息、录入信息和其他类信息，本身具有分布范围广、数据类型众多、数据层次复杂的特点，这就决定了必须采用分布式层次结构，各单元相对独立。对一些规模较大的单元，如用户抄表系统、开关开闭站、电缆环网(单环)等，又可以视情况构成一小系统，下设独立子单元。对设备的选择和功能的分配应综合考虑，以保证系统开发的经济性和实用性。
　　考虑到配网信息分布广、信息量大的特点，在配网当地设备(FTU、集抄系统、配变负荷管理器等)和控制中心间可设一至二级中继站(一般设在变电站，可利用原有光纤通道)，形成多级层次结构。如图1所示，其中控制中心间通过通信网络进行联系，便于相互协调工作，控制中心和当地设备间采用多对一的辐射型网络。图1　配网系统结构图2.3　DMS/DA和通信技术
　　有了信息源，建立了系统结构，接下来要解决的问题就是信息传输。这部分功能的实现涉及现代通信的各个最新技术层面。目前，DMS/DA的通信主要分有线和无线两种。有线方式主要有同步传输序列(SDH)、异步传输模式(ATM)、配电线载波(DLC)、公用电话网、综合服务数据网(ISDN)等，媒介主要有光纤、电力线、音频电缆和屏蔽电缆(主要用于当地设备单元间构成现场总线)；无线方式主要有微波通信、高频通信(VHF，UHF)、GSM通信、红外通信、卫星通信。无线方式的优点主要是灵活性高，施工周期短，但抗干扰性差。
　　下面，我们对配网通信的各种方式(媒介)作一综合比较(如表1)。表1　配网通信方式综合比较

　光纤音频线电缆无线微波DLC投资大中中大^*大^*小施工周期长中长中中短运行费用低高低低低低维护工作中中大大中小抗干扰性很好较好较好差差较差传输速率高较高中低低较低传输损耗小较小中大大较大　　*第一次投资要建设通信中心等基础设施，投资较大，以后增加接点费用较低。　　在DMS/DA主通信网中，主要考虑数据传输可靠性和抗干扰性，一般以有线方式为主，其中公用电话网和ISDN专线因其运行费用较高(有租用费用等问题)且其数据安全性较差(本身是公用开放的)，一般较少采用，目前主要用光纤和配电线载波两种方式。光纤网主要采用星形辐射和环形、多环网络结构的光纤自愈网，当局部光纤受损时可进行自动光纤网络拓扑重构，保证通道的顺畅。利用配电线载波方式硬件投入较少，但要解决工频(50Hz)量以及一次设备操作(开关开合、大负荷投切等)造成的高频量对通信的影响，还要解决信号加载的耦合设备对通信高频量的抗饱和性。目前，一般利用扩频技术(变频传输)或多路载波复用(多路并传)等技术解决抗干扰的问题，采用晶态合金芯技术制造采样TA，TV以提高其抗饱和性。
　　在实际系统的开发中，通信的投资占总投资比重最大，因此可适当考虑兼用原有设备及信道进行通信，如采用时分复用或一码多址技术进行并行传输，兼用电力系统原有通信网络(如光纤网络)，既保证通信效率和质量又充分利用了硬件资源。在系统实施中，可根据各地情况，采用混合通信模式，彼此间通过转换设备(如电-光/光-电信号转换器)实现连接。
　　配网信息中，重要性和时效性各不相同，如系统故障信息、网络重构信息和开关变位信息等，就具有很高的时效性，须保证其传输的及时正确。因此，应选择具有支持优先传输特性的通信规约(如DNP规约等)，对各类信息进行优先级定义，保证重要信息的优先传输，以防止信息竞争和传输的瓶颈效应。
2.4　DMS/DA和网络、数据库技术
　　通信问题还包括数据共享的内容。这就是计算机网络和数据库技术的范畴了。DMS/DA中，现场单元设备间，一般采用现场总线技术，[1][2]下一页

来源：中国电力资料网