B类供电区域配电自动化建设方案的研究

蔡晋龙 林泓生 郑文玮

摘 要：近年来，国网公司在全国多个地市进行不同层次规模上的配电自动化试点工作。本文以B类区的龙岩配电自动化试点为例，遵循“经济实用、差异区分、建改同步”的建设原则，依据地区配网结构、通信条件、系统规模等因素及特点，坚持技术先进，同时注重经济性和实用性，建设以“三遥”和“二遥”终端互补，光纤通信、无线通信和电力宽带通信等多种通信模式相结合的配电自动化建设典型模式，制定适宜的配网自动化技术方案，实现B类区配电自动化建设和运行的规范化，为同类型供电区域配电自动化建设改造提供经验。

【关键词】B类供电区域 配电自动化 主站系统 终端 通信

1 概述

配电自动化是提高配电网运行水平、管理水平和供电可靠性的一个重要手段。依据城市规模、可靠性需求、配电网目标网架等情况，合理选择不同类型供电区域的配电自动化建设规模。建设内容主要包括：配电自动化主站建设、配电网一次设备改造、配电自动化终端、配电通信网络建设等内容。

2 主站系统建设方案

配电自动化主站建设架构如图1所示。配电主站系统是配电自动化系统的核心组成部分，主要实现配电网数据采集与监控等基本功能和配电网分析应用等扩展功能。应构建在标准、通用的软硬件基础平台上，具备可靠性、适用性、安全性和扩展性。应突出信息化、自动化、互动化的特点，实现信息交互、数据共享和集成，满足配电SCADA等要求。

2.1 主站系统建设原则

B类区配电自动化系统宜采用“主站+终端”的两层构架，无需配置子站。依据配网实时信息量确定主站规模宜建设中型主站（实时信息量在10～50万点）。遵循规范性、实用性、差异性和前瞻性的技术路线，建设同时满足地县一体化和调控合一的配电自动化主站系统，县公司不单独建设配电自动化主站系统。

2.2 主站系统建设方案

系统架构建设：采用开放性、分布式应用环境，网络管理技术、中间件技术，面向服务架构的设计理念，保证系统的先进性，同时又满足应用的实时性和扩展性要求。系统服务器采用双机冗余热备用及集群技术相结合，网络采用双网冗余配置，充分保证系统的可靠性。

基本功能建设：配电自动化主站系统应具备图形绘制、拓扑连接、SCADA、馈线自动化和WEB数据发布等基本功能。

安全防护建设：配备安全接入认证服务器和纵向加密认证装置。在前置机配置安全模块，对下行控制命令与参数设置指令进行签名，实现终端对主站的身份鉴别与报文完整性保护以及三遥信息加密防护。对于采用公网作为通信信道的前置机，采用防火墙等逻辑隔离措施，实现公网与主站的隔离。

信息交互系统建设：采用IEC870-5-104规约与调控技术支持系统数据接口模块实现数据交互。通过在安全Ⅲ区与Ⅰ区分别搭建接口服务器，通过正反向隔离装置，实现配电自动化从GPMS系统获取配电网络图形模型，GPMS从配电自动化系统获取配电设备实时状态，实现配电自动化主站系统与GPMS系统信息交互。

3 终端建设方案

配电自动化终端是配电自动化建设的重要组成部分，主要用于采集配电线路实时运行数据、检测识别故障、开关设备运行工况，进行处理及分析，通过有线/无线等通信方式，上传信息、接收控制命令，实现对电网一次设备的实时监控。根据建设区域性质，自动化终端可采用“三遥”终端（DTU）及“二遥”终端。

3.1 终端建设原则

根据B类区域原则，配电自动化终端建设遵循“因地制宜、适当改造、经济实用、分步实施、统筹兼顾”的指导原则，立足于现有一次设备，坚持重要站点“三遥”一步到位，终端站点及架空线路配置标准型“二遥”终端的模式，进行差异化、渐进式的改造。

3.2 终端建设方案

示范区以10kV馈线为单位，对于每条10kV馈线上的重要节点站所采用“三遥”终端，而在10kV馈线上存在的架空线路区域则通过安装标准型“二遥”故障指示器，采用无线故障定位监测系统。确保每条馈线上所用节点的监控，为逐步开展智能馈线自动化奠定基础。

“三遥”终端配置要求：依据站所的环境条件进行终端设备选型。终端设备应配置安全模块，对来源于主站系统的控制命令和参数设置指令采取安全鉴别和数据完整性验证措施，以防范冒充主站对子站终端进行攻击，恶意操作电气设备。

“二遥”终端安装要求：安装位置应根据线路距离、地形地貌选择安装地点，达到实用方便的效果。对于10kV主干线路根据负荷情况，一般每10基杆塔安装一套；装设有刀闸或断路器，可在分段处装设一组，如果支线较长时，可在该分支线路的1/2距离处再装设一组。

4 通信建设方案

通信建设网络拓扑结构如图2所示。配电自动化通信系统可分为三个层次，第一层是主站与通信子站之间的骨干通信层；第二层是通信子站与馈线主干线上的终端设备（DTU）之间的接入通信层，第三层是各馈线分支线终端设备（DTU）的终端通信层。

4.1 骨干通信层建设方案

根据配电通信网规划，配电生产控制数据属于安全区I，需单独组建一个具有独立传输通道的基于计算机和网络技术的配电网骨干通信网络。该通信网络依托地调数据通信网，采用IP技术体制，通过光接口实现网络的互联互通。在每个骨干节点上部署一台路由器，并按需配置一台三层交换机以便向相关业务接入。

4.2 接入通信层建设方案

接入通信层根据终端类型可选用光纤、无线等通信方式。对于环网及重要节点采用光纤通信，对于主干的架空线路“二遥”终端采用无线通信。

光纤通信采用以太网通信方式，每个环网上终端配置一台二层交换机，与通信子站构成了一个以太网链路，通信协议采用基于TCP/IP基础上的IEC104规约。

无线通信需租用移动运营商的通信专网，建立一条APN专网。“二遥”终端通过无线数据采集终端连接到APN网络，主站系统通过一台专线路由器连接到APN专网，在外网设置前置接收服务器，用于与“二遥”终端进行通信。

4.3 终端通信层建设方案

终端通信层可选用光纤、无线及电力宽带等通信方式。对于重要站点可采用光纤通信，对于普通终端站所采用电力宽带，对于架空分支线路“二遥”终端采用无线通信。

对于终端站所如果使用光纤通信方式，则太不经济，这类终端一般可采用电力宽带通信方式，通过卡接耦合器和配置宽带网桥设备，与上级光纤通信网的二层交换机进行连接，然后再经由这些设备与主站进行通信。

5 结语

B类区配电自动化改造实施后将提供电网转供电能力，减少停电范围，缩短停电时间，改进供电质量，提高供电可靠性，为用户提供更高质量的服务；通过实时监控配电网系统安全、经济运行，提高配电网运行管理水平，减轻操作及运维人员劳动强度，提高工作效率，最终达到提高经济效益和社会效益的目的；通过积极探讨配电自动化建设与改造的有效模式，提高配网投资效益，为今后其它地区稳步开展配电自动化工作提供参考。

参考文献

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[2]曹玉华.配电自动化主站建设[J].广东科技，2012（21）.

[3]林功平，徐石明，罗剑波.配电自动化终端技术分析[J].电力系统自动化，2003（12）.

[4]梁玉泉.配电自动化通信方式的选取[J].电力系统通信，2003，21（03）：19-21.

作者简介

蔡晋龙（1983-），男，福建省惠安县人。硕士学位。现为国网福建省电力有限公司龙岩供电公司工程师、运检部专责。研究方向为配电自动化技术。

作者单位

国网福建省电力有限公司龙岩供电公司 福建省龙岩市 364000