摘 要：本文對配電網一體化的綜合自動化系統做了研究，並提出了整體方案。該系統克服了現有自動化系統平臺不一致，功能單一，各系統間很難實現互聯和資訊共享，造成重複建設、資訊資源浪費的現象。將現有分散的、單一功能的系統集成綜合的、資訊共享的一體化系統。
關鍵詞：調度自動化;一體化;可靠性;配電自動化
前言
配電自動化系統是利用現代電子技術、通信技術、計算機及網絡技術於一體，實現對配電網實時監測、保護、控制、用電及配電管理的智能系統。配電自動化有利於保證配網安全執行，監視配網執行狀態，優化配網執行方式。它能明顯的縮短故障停電時間，減少故障停電範圍。避免高峯低谷、電壓幅值等對用戶產生不良影響;並且透過合理控制分配用電負荷，有利於提高配網設備利用率;採用遠程抄表，提高工作效率，減輕員工勞動強度;利於提高管理現代化水平和服務質量，並可爲客戶提供用電資訊服務[1]。
國外的配電自動化已經形成了集變電所自動化、饋線分段開關監控、電容器組調節控制、用戶負荷控制和遠程抄表等系統於一體的配電網管理系統。我國配電自動化起步晚，但隨着輸電網自動化程度的提高，國家在配電上的資金投入也開始增加，實現一體化的配電自動化系統已成爲研究熱點。
本文在此基礎上提出一種基於GPRS的配電自動化系統。系統採用以Internet TCP/IP標準協議的雙以太網結構，由配電主站，子站和終端三大部分組成。透過變電所的FTU(遠方終端)將各種執行電氣參數和狀態資訊採集到調度中心，由調度人員從調度中心發送控制和調整命令到變電所FTU，來調整電壓和控制設備的投切。
一、配電自動化主站部分
1.1 主站硬件構成
主站端由多臺計算機構成全分佈式的模組化體系結構，系統可以方便的擴展。計算機透過高速以太局域網連在一起。系統採用雙網冗餘熱備份方式，所有的服務器和PC機都連接到這兩個以太網上，主網出故障時，在固定時間內系統自動或手動切換到備網執行，從而使系統更加安全可靠。前置機、SCADA服務器等也可以採用雙機冗餘熱備份的工作模式，保證系統可靠性。
前置機子系統主要功能包括：通訊偏好設定、三遙偏好設定、下發召喚命令、接受FTU上傳資訊、報文處理與規約解析、實時數據轉發和局域網對時。
SCADA服務器：是配電網自動化系統的控制中心，負責接收並處理各採集單元(RTU/FTU/TTU)或轉發單元的實時數據，監測報文和故障資訊，並廣播到實時網，供其它各工作站使用，同時協調對各廠站的控制。在SCADA服務器上可以安裝商用關係數據庫，用於存儲系統執行參數和歷史數據，並作網絡數據庫來使用，提供與外界的數據接口。
調度員工作站：透過調度員工作站，操作者可以進行SCADA監控，可以檢視配電網實時執行狀況、獲取報表、數據曲線、棒圖等統計資料，同時調度員工作站也提供系統執行管理和資訊管理的手段。
1.2 主站軟件構成
系統軟件採用面向對象的設計方法，由不同的裝置對象組成間隔對象。系統軟件同時還爲分層、模組式結構，共分爲三層：通信層、數據層和應用層。每一個層由不同軟件模組組成、層與層之間，模組與模組之間耦合鬆散，這樣既有利於提高系統的穩定性又可以方便的實現功能擴展。
二、配電自動化子站系統
配網監控子站是配網自動化系統的中間層，向上與配網主站等各個系統進行計算機通信，向下與所轄區內終端設備進行通信，完成終端設備數據的集中和轉發，可以實現遙測、遙信、遙控、當地監控及故障隔離等功能;並將實時數據中轉到配電主站的通信處理機上。
三、配電自動化終端設備
配電終端設備是整個系統的最底層，主要完成對柱上開關、支線開關、配電變壓器、開閉所、環網開關、箱式變等各種現場資訊的採集和監控功能。一體化設計的配網自動化遠方終端FTU是按同時面向變電站(開閉所)間隔與配網自動化饋線設計的一體化現場終端，由綜合自動化系統監控單元、智能型電源模組、蓄電池組、主體機箱以及附屬接線部分組成，具有保護、測量與控制以及對饋電線路FTU的通信管理功能，適用於變電站(開閉所)的10kV饋線斷路器在配電網自動化系統中的管理。該裝置可與SCADA主站通信，完成對配網線路的各種監控功能。
FTU是分散式佈置，戶外執行，因此必須保證能適應惡劣的執行環境和具有很高的可靠性，要能在-40～+85°C溫度和環境里正常工作，要有良好的防潮、防雨、防腐蝕措施。並且FTU一般裝於電力線柱上或組合櫃內，要承受高電壓、大電流、雷電等干擾，因而要求有很強的抗干擾能力。FTU附近一般有隔離開關或重合器，在這些裝置操作時，有一定的震動，當用插件式結構時，一定要用很好的緊固措施，另外FTU分散式佈置，裝於人們不方便觀察的高度，要求FTU有很強的自檢能力，在其出現故障時透過自檢及時發現，而透過通訊報給遠方配調中心，以便防患於未然[2]。因此，FTU要有智能電源系統來保障其可靠性。
配網10kV透過PT供給電源模組220V或100V交流輸入，電源輸出±24V給FTU的各模組工作，還輸出一組電壓給電池浮充，當交流斷電時，電源快速切換到電池供電，保證FTU仍能正常工作[3]。同時進行電源監視，在主電源失電、備用電源輸出電壓過低時產生故障信號，以狀態量變位元的方式上報併產生時間記錄。電源還需要有自檢功能，實現對交流的監測，當交流電壓有電時，提供一個±24V輸出給監控插件開入，以便遠方檢測中心知道FTU的交流電源情況。電源系統設定具有自診斷及程序自恢復功能。裝置能定期自檢，一旦發現終端的內存、時鐘、I/O等工作異常均記錄儲存，並立即向主站告。裝置內部具有獨立的保護接地端子，外殼和大地牢固連接;裝置的遙信輸入迴路採用光電隔離，並具有軟硬件濾波措施，以防止輸入接點抖動或強電磁場干擾誤動;同時在其通信口設定防雷保護功能。
四、通訊方式和通信規約的選擇
4.1 通訊規約的選擇
遠動通信規約是遠動技術中的重要組成部分。在不同的通信系統相結合的配網自動化中，通信規約非常重要。目前在電力系統中普遍應用的通信規約可以分爲應答式規約(如IEC60870-101、SC1801等)、循環式規約(如部頒CDT，DXF5和Col等)和對等方式規約(DNP3.0)三類。101規約比較適用於網絡拓撲結構爲點對點、多點共線、多點星形等網絡配置的遠動系統中，通道可以是全雙工或半雙工的情況。有上面的分析可見，101規約比其他規約能更好地滿足較大規模饋線自動化系統的.通訊要求。本系統選用101作爲通信規約[4]。
4.2 通信方式比較及結論
當前隨着供電公司不斷降低運營成本，投資效益最大化。供電公司不斷追求高質量，低成本的技術，尤其體現在電力通信投資上。常用的通信方式種類繁多，爲適應配電自動化系統的通信要求，應從可靠性、建造費用、維護和安裝難易程度、傳輸速率、覆蓋範圍及組網特點幾個角度出發，考慮選擇哪種通信方式。透過上文簡述幾種通信方式，表1列出各自的性能特點。在組建一體化配電自動化通信系統的過程中，選擇既經濟又實用的通信方案是決定該系統水平高低的關鍵因素。透過比較可以看出，GPRS通信具有投資少、維護簡單、可靠性高、安裝簡便、速率較高、覆蓋廣等優點，極大的滿足了配電自動化通信的要求。本設計擬採用GPRS通信方式。