配电自动化主站系统改造设计

本科毕业设计（论文）题目配电自动化主站系统改造设计学院名称电气工程与自动化学院专业班级电气103班学生姓名导师姓名2014年6月6日配电自动化主站系统改造设计作者姓名专业电气工程及其自动化指导教师姓名专业技术职务目录摘要4第一章配电自动化主站系统的研究意义611配电主站在配电自动化中的地位612配电自动化在现代电网中的作用713目前国内外配电自动化技术的发展状况8第二章晋江金田区配电网现状和建设原则1021晋江金田区配电网现状1022配电主站建设原则1023晋江金田区配电自动化主站设计依据11第三章配电自动化主站的功能规划1131配电自动化主站系统主要功能介绍11311数据采集与监控（SCADA功能12312馈线自动化（FA）14313故障信息管理功能1632配电自动化主要功能实现要求16第四章平台设计1741硬件平台18411主站服务器18412主站工作站1942软件平台2243方案可行性分析23参考文献25齐鲁工业大学2014届本科毕业设计（论文）4摘要随着用电量的增加，供电质量日益成为人们关注的焦点，我国国民经济的迅速发展对配电网供电质量及经济运行指标等提出了更高的要求。为了提高配电网运营的各项技术经济指标，配电自动化系统的建设势在必行。配电自动化主站（简称配电主站）是配电网运行自动化系统的核心，它是实现配电自动化功能的人机接口、数据存储与处理、具体应用功能集成等的计算机系统。配电主站主要实现配电网数据采集与监控等基本功能和分析应用等扩展功能，为配网调度和配电生产服务。此外它还为配电GIS，MIS提供反映配电网运行状态的实时数据。它包括主站系统的软件与硬件平台、网络平台、实现的应用功能以及主站系统的安全保护与防范措施等具体内容。本文主要结合晋江金田区智能电网配电自动化试点建设,介绍配电自动化主站系统的建设原则和可实现的功能,提出软硬件平台的具体设计和配置的方案,并对建设方案的可行性进行了分析。其中功能设计包括数据采集及监控SCADA功能，故障信息管理功能，馈线自动化FA等。关键词配电自动化主站功能设计硬件平台软件平台齐鲁工业大学2014届本科毕业设计（论文）5ABSTRACTASTHEINCREASEOFTHEPOWERCONSTRUCTION,POWERSUPPLYQUALITYBECOMESTHEFOCUSTHATPEOPLEPAYCLOSEATTENTIONTODAYBYDAYTHERAPIDDEVELOPMENTOFNATIVEECONOMYPUTFORWARDAHIGHERREQUESTOFELECTRICALQUALITYANDECONOMICALRUNNINGTARGETINORDERTOENHANCETHECONTROLOFTHENETANDREALIZETHEREALDIGITALNET,THERECONSTRUCTIONOFTHEDISTRIBUTIONNETWORKMUSTBEDONETHEMASTERSTATIONOFDISTRIBUTIONAUTOMATIONSYSTEM（REFERREDTOASTHEMAINDISTRIBUTIONSTATION,THECOREOFDISTRIBUTIONAUTOMATIONSYSTEM,MAINLYTOACHIEVETHEBASICFUNCTIONSOFDISTRIBUTIONNETWORKDATAACQUISITIONANDMONITORINGANALYSISFUNCTIONEXPANSION,FORDISTRIBUTIONNETWORKANDDISTRIBUTIONSERVICEINADDITION,ITALSOREFLECTSTHEDISTRIBUTIONGIS,MISPROVIDESREALTIMEDATADISTRIBUTIONNETWORKRUNNINGSTATUSITINCLUDESMAINSTATIONSYSTEMSOFTWAREANDHARDWAREPLATFORM,NETWORKPLATFORM,THEAPPLICATIONFUNCTIONANDMASTERSTATIONSYSTEMSECURITYPROTECTIONANDPREVENTIONMEASURESOFCONCRETECONTENTTHISPAPERMAINLYTELLSABOUTCOMBININGWITHTHESMARTGRIDDISTRIBUTIONAUTOMATIONPILOTCONSTRUCTIONOFSOMECAPITALCITY,THEPRINCIPLEANDTHEACHIEVABLEFUNCTIONOFTHEMAINSTATIONSYSTEMCONSTRUCTIONISINTRODUCEDTHEHARDWAREANDSOFTWAREPLATFORMDESIGNINGBASEDONINFORMATIONEXCHANGEBUSAREPROPOSED,ANDANALYZESTHEFEASIBILITYOFTHEPROGRAMTHEFUNCTIONSINCLUDEDATAACQUISITIONANDCONTROLSCADAFUNCTION,FAULTINFORMATIONMANAGEMENTFUNCTION,FEEDERAUTOMATIONFA,ANDSOONKEYWORDSDISTRIBUTIONAUTOMATIONMASTERSTATIONFUNCTIONALDESIGNHARDWAREPLATFORMSOFTWAREPLATFORM齐鲁工业大学2014届本科毕业设计（论文）6第一章配电自动化主站系统的研究意义11配电主站在配电自动化中的地位配电自动化是智能电网配电环节的主要工程,配电自动化系统建设是提高供电可靠性和供电质量、扩大供电能力、实现配电网高效经济运行的重要手段1。配电自动化系统主要由配电主站、配电终端、配电子站和通信通道等部分组成,其中配电主站是配电自动化系统的核心部分,是配电自动化系统功能的主要表现载体。配电自动化系统由主站，通信网络，各种现场监控终端三部分组成2。如图11所示。主站主干通信网配电子站配电子站分支通信网分支通信网DTUFTUTTUDTUFTUTTU图11配电自动化系统构成示意图配电自动化的功能可分为两个方面配电网实时监控、自动故障隔离及恢复供电等功能，称为配电网运行自动化（DOA）功能；而离线的或实时性不强的设备管理、检修管理、停电管理等，称为配电网管理自动化（DMA）功能。配电网运行自动化功能包括数据采集与监控（SCADA、自动故障定位、隔离与恢复供电、电压与无功控制、负荷管理。其中SCADA是配网自动化系统的基础功能。配电网管理自动化功能包括设备管理、停电管理、作业管理、检修管理、规划与设计管理3。配电自动化功能很多，各种功能相互联系、依存，有的功能缺乏明显界限，并且随着技术的进步、用户要求的提高以及电力市场化进程的深入，在不断的发展完善。齐鲁工业大学2014届本科毕业设计（论文）712配电自动化在现代电网中的作用121提高供电可靠性配电自动化的首要作用是提高供电可靠性。1降低故障发生几率。通过对配电网及其设备运行状态实时监视，改变“盲管”现象，及时发现并消除故障隐患，减少故障的发生。例如，可以及时发现配电设备过负荷现象，采取转供措施，防止设备过热损坏；通过记录分析瞬时性故障，发现配电网绝缘薄弱点，及时安排消缺，防止出现永久故障。2减少故障停电时间。受故障点查找困难、交通拥挤等因素的影响，依靠人工巡线进行故障隔离，往往要花费几个小时的时间，而应用DA能够在几分钟以内完成故障隔离、非故障段负荷的自动恢复，可以显著地减少故障影响范围与停电时间。此外，还可以及时定位故障，快速调度抢修，缩短故障修复时间。3缩短倒闸操作停电时间。配电网经常会因为用电扩装、设备检修安排计划停电，需要进行负荷转供操作。依靠人工到现场对柱上开关或环网柜（简称开关）逐一进行倒闸操作，则不可避免地造成部分用户较长时间停电，而应用DA进行“遥控”控制，则可以避免这一问题。配电自动化充分发挥其供电可靠性的作用要有两个前提首先配电网一次网架合理，备用容量充足，能够支持负荷转供；再就是故障引起的停电时间比例比较高。目前，我国配电网一次网架还比较薄弱，因施工、检修原因造成的预安排停电时间还占比较大的比例。2009年全国平均城市用户故障引起的停电时间1897H，占总停电时间的282，而发达国家的比例在60以上4。随着我国对配电系统投资的加大与管理水平的提高，配电网一次网架更加完善，计划停电逐渐减少，而故障造成的停电时间所占比例越来越大，配电自动化在提高供电可靠性方面的作用将更为明显。122提高电压质量配电自动化系统可以通过各种现场终端实时监视供电电压的变化，及时地调整运行方式，调节变压器分接头档位或投切无功补偿电容器组等，保证用户电压在合格的范围内；同时，还能够使配电网无功功率就地平衡，减少网损。123降低线损对于带有联络开关、实现了手拉手供电的负荷区段，配电自动化系统在通过各种现场终端获取线路各区段负荷实时变化数据的基础上，可以采用一定策略及时调整各负荷区段的主供电源，平衡各出线电流从而降低线损。配电自动化系统在实现无功功率和电压优化的同时，也可以达到降低线损的目的。124提高用户服务质量应用配电自动化系统后，可以迅速处理用户用电申请，立即答复办理；加快用户电费缴纳与查询业务的处理速度，提高办事效率；在停电故障发生后，能够及时确定齐鲁工业大学2014届本科毕业设计（论文）8故障点位置、故障原因、停电范围及大致恢复供电时间，立即给用户一个满意的答复，由计算机制定抢修方案，尽快修复故障，恢复供电，进一步增加用户满意度。125提高设备利用率采用配电自动化技术后可有效地调整峰谷负荷，提高设备利用率，压缩备用容量，减少或推迟基本建设投资。126提高管理效率配电自动化系统对配电网设备运行状态进行远程实时监视及操作控制，在故障发生后，能够及时地确定线路故障点及原因，可节约大量的人工现场巡查及操作劳动力；同时，配电生产管理实现自动化、信息化，可以很方便地录入、获取各种数据，并使用计算机系统提供的软件工具进行分析、决策，制作各种表格、通知单、报告，将人们从繁重的工作中解放出来，提高了工作效率与质量。13目前国内外配电自动化技术的发展状况20世纪50年代初期，英国、日本、美国等国开始使用时限顺序送电装置自动隔离故障区间、加快查找馈线故障地点，而在此以前，配电变电所以及线路开关设备的操作与控制，均采用人工方式。70、80年代，国内外都应用电子及自动控制技术，开发出智能化自动重合器、自动分段器及故障指示器，实现故障点自动隔离及非故障线路的恢复供电，称为馈线自动化。这种自动化方式，没有远程实时监控功能，且仅限于局部馈线故障的自动处理，因而称这一时期为局部自动化阶段5。20世纪80年代，计算机及通信技术的发展，形成了包括远程监控、故障自动隔离及恢复供电、电压调控、负荷管理等实时功能在内的配电自动化技术。1988年美国电气电子工程师协会（IEEE）编辑出版了“配电自动化”教程，标志着配电自动化趋于成熟，已发展成为一项独立的电力自动化技术。之后，一些工业发达国家的供电企业开始大面积实施配电自动化，我国一些科研单位也开始进行配电自动化技术的开发研究。这一阶段，称为系统监控自动化阶段。20世纪90年代开始，地理信息系统（GIS）技术有了很大的发展，开始应用于配电网的管理，形成了离线的自动绘图及设备管理（AM/FM）系统、停电管理系统等，并逐步解决了管理的离线信息与实时监控信息的集成，进入了配电网监控与管理综合自动化阶段。随着智能电网、智能配电网的发展，配电自动化系统将要实现大量分布式电源的自由接入和深度渗透；实现诸多DFACKS设备的接入和控制；实现配电网故障快速自愈和无缝自愈；随着新型传感技术和通信技术的应用，SCADA数据的精度和可靠性将大幅提高，为高级功能的应用提供了基础。配电自动化将进入高级配电自动化阶段。国际上DA应用做得最好的是东亚的一些国家和地区。我国香港中华电力公司、新加坡电力公司、日本东京电力公司中压配电网基本全面实现了自动化，其中香港中华电力公司自1998年起实施大规模配电自动化工程，共安装各种监控终端齐鲁工业大学2014届本科毕业设计（论文）910,000多套。而韩国电力公司，到2002年底已在各地投运近200套配电自动化系统，DA覆盖率达58（引自韩国电力公司KEPCO网站）。此外，泰国电力公司自2001年起应用DA，已安装监控终端2000多套。欧洲发达国家的DA应用也搞得比较好，基本实现了配电变电所出线断路器、线路分段开关的远程监控，做到了配电网故障及时检测、处理及修复。且配电GIS获得了广泛应用，配电调度、停电投诉处理、故障抢修流程的管理基本都实现了计算机化。奥地利EVN公司维也纳地区的中压电网基本实现了自动化，安装配电终端10,000多套；意大利ENEL公司全国有80,000多个中压/低压开关站实现了远程遥控；法国20KV中压配电网全部实现了自动化；英国伦敦电网公司自1998年起，先后安装了5,000个现场终端；英国中部电网公司安装现场终端7,000个。此外在德国、芬兰、葡萄牙、丹麦等国馈线自动化都有一定的应用面6。在我国，20世纪90年代后期，由于配电网薄弱，有电送不出的矛盾比较突出，改造配电网，提高供电质量的问题就提到了议事日程上。截止到2005年底，我国有一百多个地级城市的供电企业开展了配电自动化系统工程试点工作，有的配电自动化系统规模很大，如绍兴配电自动化系统，安装监控终端5,000多套，几乎覆盖了整个城区的配电网。大部分配电自动化系统长期正常运行，经受了时间的考验，为供电企业提高供电可靠性与配电网管理水平发挥了一定作用，同时积累了大量的配电自动化建设和运行经验。2003年以后，不少已建成的DA系统暴露出运行不正常、实用化程度差的问题，再加上全国缺电局面的出现，供电企业忙于应对电力需求的急剧增长，DA应用进入了相对沉寂的阶段。与发达国家相比，我国配电自动化推广应用面还很小，大多系统为试点性质不能形成规模效益。目前，国内城市中压配电网馈线自动化实现率不足10，与国际先进水平有较大的差距。在技术和应用水平上，我国配电自动化系统也有待进一步完善提高。具体体现在一些地区配电网网架结构、一次装备以及基础管理工作薄弱,还不具备应用DA的条件,出现超前建设现象；有些系统功能与结构规划不合理、设备质量不过关，实用化程度差；配电自动化系统与其它自动化系统之间信息不能共享，“自动化孤岛”现象突出，限制了许多DA功能的应用；配电网扩容任务繁重，设备异动频繁,数据录入与更新工作量大；最主要的还是管理维护工作没有跟上，在管理制度、人员配备、技改经费方面都没有相应的保障7。南方电网公司2008年启动了广州、深圳两个城市的DA试点工作，目前正在着手南宁、东莞等13个主要城市的DA建设工作。国家电网公司2009年开始了在北京、杭州、厦门、银川4个城市的DA试点工作，今明两年另有26个城市将启动DA建设项目。相信未来几年内，DA在我国将出现新一轮的大发展。齐鲁工业大学2014届本科毕业设计（论文）10第二章晋江金田区配电网现状和建设原则21晋江金田区配电网现状晋江市电力有限责任公司于2006年由福建省电力有限公司和晋江市人民政府共同出资组建，由福建省电力有限公司控股直管，其前身为晋江市电力公司。晋江电力担负着本市行政辖区内13个行政镇、6个街道办事处（场）的供电任务，下设陈埭、安海、市区、龙湖等十个供电所，送电工程部、变电部、配电部等部门科室。2009年晋江市日最高负荷1497万千瓦，最高日用电量3201万千瓦时，年售电量915亿KWH。电力电网基本保证了晋江社会经济发展的需要。截至2009年12月月底，晋江境内有500KV变电站一座，对晋江电网提供电源支撑的有永和、罗塘、清蒙、官桥、山峰、湖池、宝盖、新塘、西湖变、梅岭变共10座220KV变电站；晋江市供电网架以110KV等级为主，10KV配网组成的供电网络，晋江市电力公司统调110千伏变电站共计30座，110KV主变71台，变电总容量3130MVA。110千伏输电线路共67回，其中5回联络线，6回T接线，线路总长度362204公里，其中架空线路349673公里，电缆线路12531公里；10千伏线路共638回，线路总长度2532KM。晋江电网没有大型的电源支撑点，现有110KV晋江热电厂一座，设计容量250MW；另有垃圾发电厂一座，容量275MW（属地调管辖）。截至2009年底，晋江电网售电量915亿KWH，最高负荷14971MW。晋江供电区共有10KV供电的220KV变电站4座，永和、罗塘、新塘，梅岭，可供10KV容量380MVA；110KV变电站30座，可供10KV容量3130MVA；电厂2座，可供10KV容量115MW。110KV变电站均以终端变运行，电网接线以双回路辐射供电和双侧电源“手拉手”供电为主，少数单电源“T”接和双电源“T”接辐射等形式，全网无单变单线运行。变电站容量配置和送电线输送能力基本满足N1的安全要求。经统计至2009年底10KV馈线共有638回，10KV馈线负载较大，部分超载较为严重，放射性馈线多，N1馈线少，部分有联络线无法实现N1，体现网架络转供电能力差，严重影响供电可靠性。2009年晋江市用户停电时间为1732小时，其中故障停电时间为458小时，供电可靠率为9980，晋江中心城区城关供电所用户停电时间为911小时，其中故障停电时间为237小时，供电可靠率为9990。晋江的中心城区，即城关所的供电范围，是主城区中环城路以内，即双龙路以南，和平路以西，工业区路以东，长兴路以北的区域。区域内有沟头变、青阳变、洪山变共3座110KV变电站，象山开闭所、莲屿开闭所、高霞开闭所、亿盛开闭所、公园开闭所、青华开闭所、曾井开闭所、竹树下开闭所、梅岭开闭所共9个开闭所。区域内共有变电站10KV馈线48回（其中专线4回），开闭所10KV出线51回。22配电主站建设原则配电主站系统是配电自动化系统的核心,其能否安全可靠运行是整个配电自动化系统成败的关键。在主站系统设计和实施过程中,应遵循安全性、可靠性、开放性及标齐鲁工业大学2014届本科毕业设计（论文）11准化、先进性及可扩展性、可维护性等原则8。主站系统在与其他信息系统有连接时，应确保主站本身运行不受外部系统的影响；要采取必要的隔离措施，如安装物理隔离层防火墙等，以阻止外部非法用户的访问；内部还必须有软硬件结合的权限管理和相应的规章制度，防止内部职员的错误干扰。此外,配电自动化主站系统在体系结构上应适应供电公司配电网的不同运行管理模式可通过信息交换总线实现与相关系统互联,解决信息孤岛问题强化对配电网实时数据的采集与控制,实现对整个配电网的科学管理。配电自动化主站系统的建设要充分突出/信息化、自动化、互动化的特征,根据配电网网架、一次设备、实际需求等,逐步实现配电SCADA、馈线自动化、配电网分析应用、智能化分析应用等功能。23晋江金田区配电自动化主站设计依据1晋江市中心市区及金田开发区配电自动化设计委托书2晋江市区配电网一次系统20142020年规划3晋江市电力有限责任公司配网自动化发展规划4晋江市20142020年中压配电网规划及远景展望5晋江电网20142018年滚动规划6地区电网调度自动化设计技术规程DL/T50032005。7电力系统调度自动化工程初设报告内容深度规定DLGJL4519988电力二次系统安全防护规定国家电力监管委员会第5号令9城市中低压配电网改造技术导则D/T599199610城市电力网规划设计导则国家电网公司20061202号11福建电网城市中低压配电网建设改造技术导则12福建电网城市配电网建设改造工程管理办法13配电自动化及管理系统功能规范中电联行业标准1410KV配网自动化发展规划要点国家电力公司1999第三章配电自动化主站的功能规划31配电自动化主站系统主要功能介绍配电自动化主站系统的建设要充分突出信息化、自动化、互动化的特征,根据配电网网架、一次设备、实际需求等,逐步实现配电SCADA、馈线自动化、配电网分析应用、智能化分析应用等功能,并可通过信息交换总线实现与配电相关系统的互联和应用集成9。配电自动化主站的主要功能有数据采集与监控（SCADA）功能，故障信息管理功能，高级用用功能等。SCADA是配网自动化系统的基础，SCADA实时监视和分析配电网的运行状况，实现对配电网络安全、经济运行管理，同时为各级管理人员的生产管齐鲁工业大学2014届本科毕业设计（论文）12理提供决策依据。故障管理是基于配网SCADA系统和FA系统的一种应用。高级应用功能包括馈线自动化（FA）、网络拓扑、状态估计等等。311数据采集与监控（SCADA功能SCADA又称为数据采集和监控，是遥测，遥信，遥控，遥调功能在配电网中的应用，使调度人员通过主站计算机界面实时监视配电网设备的工作状态，并进行远程的操作和调节，来保证配电网处于正常工作状态。它是DA系统的基本功能的组成也是DA系统的基本应用平台。配电SCADA实现数据采集、状态监视、远方控制、人机交互、防误闭锁、图形显示、事件告警、事件顺序记录、事故追忆、数据统计、报表打印、配电终端在线管理和配电通信网络工况监视等功能。SCADA是配网自动化系统的基础，主要包括数据采集、数据处理、遥控功能、事项及告警处理、数据库管理、人机联系、报表管理、系统时钟和对时、系统管理以及打印等功能。SCADA实时监视和分析配电网的运行状况，实现对配电网络安全、经济运行管理，同时为各级管理人员的生产管理提供决策依据。配电SCADA系统特点主要体现在以下几个方面1配电SCADA的基本监控对象为变电站10KV出线开关及以下配电网的柱上开关，环网柜，开闭所，公用配电变压器和电力用户。监控对象的数量通常要比输电系统多一个数量级，而且数据分散，点多面广，采集信息也很困难。2配电网的操作频度和故障频度比输电网要多，配电DA系统还要求具有故障隔离和自动恢复供电的能力。而配电SCADA系统除了采集配电网的静态数据外，还必须采集配电网故障发生时的瞬时动态数据，如故障电流、电压等。3配电网直接面向用户，由于用户的增容，拆迁，改动等原因，使配电SCADA工作量巨大，使得配电SCADA系统有更高的要求。（4）配电自动化系统需要与配电GIS等系统互通，对系统的开放性要求比配电SCADA要高。SCADA的具体内容有1运行数据的采集和处理，系统前置机通过通信网络访问各种现场终端，实现配电网实时/准实时运行信息采集，将处理后的数据提供给实时数据库，并按照应用下达指令实现配电终端的控制功能；此外，一些数据是操作员电话询问或按计划有操作人员输入的。数据的采集实现配电网运行信息的采集，将处理后的数据提供给实时数据库，并按照应用下达的指令实现对远方配电终端的控制功能。数据的处理从终端采集的数据及相关自动化系统转的数据经过处理，打上质量标签，以标明其可信度，进入到实时数据库中。实时数据是系统中各项应用功能的基础数据。包括模拟量处理、状态量处理、统计计算功能。采集的运行数据有三种一是状态量，又称遥信量，包括断路器状态、隔离开关状态，保护及报警装置状态等，具有合、分或有、无两种状态，分别用二进制1或0齐鲁工业大学2014届本科毕业设计（论文）13表示；二是测量量，又称遥测量，包括设备电压、电流、有功功率、无功功率、温度和变压器抽头位置；三是电度量值，一般由电能表脉冲计数得到。此外，SCADA系统还可以根据采集的配电网运行数据，计算有功功率和无功功率、有功能量总和以及功率因数数值等。2运行监视与事件处理，运行人员通过人机界面监视采集的配电网数据，对状态量变化，量测量越限事件进行处理。事项信息可长期保存并可随时按指定条件查询，打印。正常运行情况下，在调度员工作站计算机画面上显示配电网接线图、变电所一次接线图、电网实时数据以及断路器、隔离开关、负荷开关分合状态等，并具有动态着色功能。常规的SCADA界面显示配电网单线图；在能够获取配电网地理图形信息时，SCADA界面显示以地理图形为背景的配电网接线图，更便于进行工况监视与故障处理。监控界面还能显示量测量变化趋势，绘出24H实时负荷曲线图及计划负荷曲线图，此外，还显示电压棒图、主要事件顺序、继电保护定值参数表等，供运行人员全面掌握配电网运行状况。在状态量有变化（如断路器变位）时产生一个事件，记录其时间，与设备正常运行状态相比较，可得到一个正常或非正常的设备运行状态。在设备出现异常运行状态时，产生事故报警信息，自动推出一个窗口画面报警，并辅以足够的声光效果，以引起运行人员注意。报警信息应长期保留，可随时查询。SCADA系统连续监视量测量变化，并与预先设定的限值相比较，在量测量越限（如变压器油温过高）时，也产生一个事件，并进行报警。事件信息可以根据责任区及权限等进行分类、分流，仅显示运行人员关心的告警信息。同时可以配备短信发送装置，将相关的告警信息以手机短信的方式发送给相关的责任人，提高事故的处理能力。（3）控制与调节功能，运行人员通过调度工作站的人机界面，向现场终端下发命令，遥控断路器分合，电容器组投切，备用变压器投切，进行变压器有载调压分接头位置调整等；还可向现场保护监控装置下发校时命令以及整定参数表等。遥控可以是单点执行，也可以按照预设的程序成批执行。为保证安全及操作的正确性，系统在进行断路器分合操作时分两步进行。首先，下发命令，选择被操作对象，在接收到现场装置发的允许操作命令后，再下发分闸或合闸命令，如在规定的时间内收不到反校信号，则取消操作。（4）历史数据记录和统计，记录，保存量测数据并可选择储存间隔；记录量测量越限，状态量变位事件，事件顺序记录SOE以及遥控，遥调等操作；统计电压合格率，配电网负荷率等数据。所有这些记录均可以图形报表的形式在计算机界面上显示出来，供运行人员查询，还可以定时或召唤形式打印出来。齐鲁工业大学2014届本科毕业设计（论文）14历史数据能够倒出，将数据保存在其他计算机硬盘或记录磁带上，以减少系统运行占用的磁盘空间。同时历史数据支持倒入功能，可以将倒出的历史数据倒入，供分析使用。5事故数据记录，在配电网出现事故时，要收集，记录事故数据，供运行人员对事故进行分析，处理，为预防事故提供宝贵的资料。它分为顺序时间记录SOE与事故追忆PDR两部分。SOE是在状态量出现变化时，按现场终端内部时钟准确地记录下来，时间分辨率达到毫秒级。事后运行人员在计算机界面上以列表等形式按时间顺序显示事件发生过程，并能被打印出来，以追查和分析事故。PDR用于记录电网事故前后量测数据和状态数据，供事后在接线图上“实时”再现事故过程，以方便事故的研究与分析。在出现规定的状态量变化或量测值越限事件，将连续记录的规定的数据集合或测量数据，送到设定的事故追忆存储区。典型的记录时间长度是事故前10MIN，事故后5MIN。事故追忆区要能保存多次事故记录。312馈线自动化（FA）FA的主要功能是与配电终端配合,实现故障的识别、定位、隔离和非故障区域自动恢复供电。馈线自动化是指利用自动化装置或系统，监视配电线路的运行状况，及时发现线路故障，迅速诊断出故障区间并将故障区间隔离，快速恢复对非故障区间的供电。它存在两种模式，一种是作为一个独立系统应用；一种是集成到DAS中，是运行在DSCASA系统（平台）之上的一个高级应用软件，同时也是配网自动化的一个关键技术内容。这里我们用到的是第二种模式。我们可以将DA理解为配电网SCADA配电自动化高级应用软件，即在SCADA系统的基础上增加配电自动化高级应用软件10。FA的作用提高供电可靠性，缩小停电范围；减小故障发生概率，减小故障停电时间。提高用户服务质量减小用户停电范围、停电时间故障后，及时告知用户故障位置、原因、停电范围以及大致的恢复时间；提高管理效率，及时确定线路故障位置和原因，节约大量的人工现场巡查和操作劳动力；提高资产利用率，推迟基建投资设备故障时，可由其它变电所代为供电，减小了对本所设备的备用容量要求。FA控制主站的功能主要是提供人机接口，自动处理来自线路的FTU的数据，对故障点进行定位，并遥控线路开关，实现故障点的自动隔离及恢复供电。实际工程中，为了提高可靠性及便于管理，人们往往在主站局域网上增加DA工作站，运行高级应用软件，完成配电自动化高级应用功能。DA系统的高级应用软件包括馈线自动化（FA）、网络拓扑、状态估计、潮流分析、负荷预测、无功优化等。配电网规模大、接线复杂、分布范围广且存在三相负荷不平衡问题，而由于投资等方面的原因安装的监控终端又相对较少，因此，难以全面、准确地掌握配电网的实时运行状态，给实施高级应用功能带来了困难。齐鲁工业大学2014届本科毕业设计（论文）15实际工程中，应避免追求“大而全”，要本着可靠、实用、经济的原则对高级应用功能进行取舍；一般是把SCADA和馈线自动化作为DA的基本功能，而其他高级应用功能则要根据具体情况酌情实施。利用自动化装置或系统，监视配电线路的运行状况，及时发现线路故障，迅速诊断出故障区间并将故障区间隔离，快速恢复对非故障区间的供电。实施FA，对一次网架结构及开关设备都有一定的要求。线路要使用分段开关合理地分段，可靠性要求高的场合，采用环网供电方式，视配网具体的联络方式要留有一定的备用容量。选用的配电网一次开关设备要具备电动操作机构并且配备必要的电压、电流互感器或传感器等。配电网的故障形式主要包含两相或三相短路故障、单相接地故障、两相或三相接地并短路故障。对于中性点为小电流接地方式的配电系统，FA应同时针对各种短路故障和小电流接地故障。由于短路故障产生的故障电流幅值大、易于检测且要求立即处理，而小电流接地故障的检测技术不同、只要求故障定位而不要求自动故障隔离，现有的DA系统基本上未考虑接地故障的定位和隔离问题，即使个别系统可以实现小电流接地故障检测，其效果也不够理想未获得普遍认可11。根据主站和终端之间是否能够实现通信以及信息交换形式、分段开关类型（负荷开关、断路器等）、开关配置的传感器类型（TV、TA）等条件，线路故障有不同的故障隔离及恢复供电方案，可以将其归纳为A型D型四种类型的FA模式。此外，也需要考虑开闭所（配电所）内和开闭所出线故障的隔离和恢复方案。集中控制型FA，由控制主站/子站通过通信系统集中收集各馈线终端（FTU）的故障检测信息，根据系统拓扑结构和预设算法进行故障定位，并通过遥控或手工方式实现隔离故障与非故障区段的恢复供电。该FA方式需要由现场开关的监控终端（FTU）、通信网及控制主站/子站三部分共同完成，简称B型FA。B型系统控制主站有两种实现方式。一种是在配电自动化（DA）主站里安装FA软件模块，与FTU通信，完成故障隔离与恢复供电，简称为BM型（M代表主站，MASTER）；本次配电主站设计应用的就是BM型。BM型系统与配电网SCADA系统共享软硬件资源，无需增加硬件投资，便于管理维护。但对一些监控点比较多的配电网来说，系统庞大、复杂，一旦主站发生故障，将影响整个配电网的故障处理。由于通信以及DA主站进行故障信息处理花费的时间较长，BM型系统自动供电恢复时间在13分钟之间。主站根据各配电终端或故障指示器检测到的故障报警，结合变电站、开闭所等的继电保护信号、开关跳闸等故障信息，启动故障处理程序，确定故障类型和发生位置。采用声光、语音、打印事件等报警形式，并在自动推出的配网单线图上，通过网络动态拓朴着色的方式明确地表示出故障区段，根据需要，主站可提供事故隔离和齐鲁工业大学2014届本科毕业设计（论文）16恢复供电的一个或两个以上的操作预案，辅助调度员进行遥控操作，达到快速隔离故障和恢复供电的目的。系统的故障诊断、隔离与恢复提供实时运行和模拟研究功能。在实时模式下，系统根据电网运行的拓扑状态自动完成开关设备的操作，达到故障的诊断与隔离，并提出可实施的恢复方案；在研究模式下，可人为设置假想故障，系统自动演示故障的处理过程，包括主站的隔离、恢复策略的预演等。故障处理的全部过程信息保存在历史数据库中，以备故障分析时使用。313故障信息管理功能故障管理是基于配网SCADA系统和FA系统的一种应用，为用户提供历史故障信息和故障处理信息的查询，统计和分析，以及故障预演，故障重演与故障处理有关的离线功能，以便于分析事故原因，熟悉故障处理流程，制定预防事故停电措施，达到提高供电可靠性的目的12。故障信息查询是指根据用户的可以按照时间、故障类型、故障性质、故障位置等进行故障信息、故障处理信息查询，提供完整的故障信息记录。故障信息统计能的主要作用是能够对发生的故障进行分类统计分析，以减少停电时间，提高供电可靠性。统计分类包括故障次数统计、故障次数分布统计、故障隔离次数统计、故障区域分布统计、故障时间分布统计。故障重演提供查询时间段内的故障信息列表，每条记录内容包括记录号，故障时间（年月日时分秒），故障类型，故障性质，故障位置（具体到区段），简要处理结果。带有故障隔离的能够调出故障隔离信息列表。双击某条故障记录可弹出独立界面，进行完整的故障重演，包括故障定位、故障隔离、恢复供电过程，以及详细的开关动作顺序。故障预演用户设置故障点，进行故障模拟处理，对故障方案进行简单的模拟处理，包括开关的动作，相应电压、电流的变化。对于短路故障系统能够自动生成对应的FTU故障事项，对应的开关发生变位，相应的电压、电流发生改变，系统自动推出定位结果界面，并显示故障隔离及恢复方案，相应的选择后，可以看到以下各个状态，即故障前、故障后、处理后预测的负荷，状态量包括开关位置、电流、电压及负荷。故障发生前状态、故障发生后状态、处理后预测的负荷变化。32配电自动化主要功能实现要求主站系统从整体上实现了晋江配电网的监视和控制、短路和小电流接地故障定位、隔离与恢复供电，是整个配电网监控和管理系统的核心。基于对晋江电力公司一次系统、配网运行管理及配网相关自动化系统的现状分析，结合晋江电力公司自动化系统应用管理需求和配网自动化技术发展趋势，配网自动化主站系统满足以下技术要求齐鲁工业大学2014届本科毕业设计（论文）171）能够满足基于复杂配电网架结构的配电线路故障处理需求主站系统能够根据电缆线路、架空线路以及电缆架空混合线路等不同的网架结构配合变电站保护、配电线路上配置的各种类型的开关设备和自动化终端设备采用不同的故障处理模式。2）故障处理方案基于网络拓扑分析和负荷分析计算在进行配电线路故障处理，需要进行负荷转供的情况下，主站系统进行负荷计算，转供方案基于线路负载能力，避免因为超载造成二次故障或扩大故障范围。3）满足大容量数据处理需求，具有高可靠技术措施配网主站系统具有接入1万个站点，处理50万以上实时信息点的大数据量处理能力，系统采用可靠性技术措施保证系统稳定性，消除数据集中采集和存储带来的系统风险。系统交付时按设计远景年规模配置所有软件和数据库，以保证远景年扩充时不再需要对系统进行重新装配。4）与现有自动化系统信息集成晋江电力公司已经建成了调度自动化系统、GMPS系统、用电营销系统、95598系统等相关自动化系统。配网自动化主站系统要在现有自动化的基础上，按照IEC61968、IEC61970的标准，统一构建配电网数据采集及生产管理平台，做到各个相关自动化系统及管理系统最大程度地信息共享。特别是共享GIS系统提供的配电网模型信息和地理信息，为配网运行提供方便、实用的应用功能。5）采用开放的体系结构，具有灵活的扩展能力主站系统采用组件化技术实现系统平台分层构建，实现应用软件模块化设计，提高系统的稳定性、开放性和可扩展性。配电自动化主站系统考虑将来配网监控模式的改变的可能性，支持扩展配网二级监控主站系统的技术能力，支持分层分控管理模式。6）采用可靠的软硬件配置系统采用的服务器、工作站和网络设备等关键硬件设备采取冗余的技术手段。主站系统的规模、容量、处理速度、CPU负荷在考虑到配电网现状和远景规划上，有充足的冗余。具备网络重组能力，系统中任一关键设备故障都不会引起系统功能丧失和数据丢失。7）满足网络安全防护要求配网自动化主站系统与其他自动化系统进行互联必须安装符合电力二次系统安全防护总体方案要求。来自公网通信路径的数据通过网络安全防护设备后，才接入主站数据采集系统。第四章平台设计配电自动化主站系统建设,要充分考虑系统的建设规模、馈线自动化的实施范围齐鲁工业大学2014届本科毕业设计（论文）18和方式,以及建设周期等因素。同时,主站建设要充分利用成熟的网络技术、数据库中间件、面向对象以及应用组件技术,采用基于IEC61970/61968CIM的信息交互模型进行建设。主站系统接口标准应遵循IEC619681中信息交换模型,通过信息交互总线与其他系统进行信息交互13。41硬件平台硬件设备主要包括服务器、工作站、网络设备和采集设备。网络部分除了主局域网外,还包括数据采集网、GIS网和WEB服务器网等,各局域网之间通过防火墙或物理隔离装置进行安全隔离。所有设备根据安全防护要求分布在不同的安全区中,从硬件结构来看,整个系统分布在2个安全区中,分别为安全区和安全区,主系统位于安全区,WEB子系统位于安全区,安全区与安全区之间设置正向与反向专用物理隔离装置14。主站系统硬件结构设计可参考图41。调度员工作站GIS工作站维护工作站报表工作站打印机数据服务器SCADA服务器配网应用服务器通信接口服务器安全区正反向物理隔离装置WEB服务器通信接口服务器报表工作站数据采集服务器无线数据采集服务器光纤网络配电终端无线网络配电终端安全区图41配电自动化主站系统硬件结构411主站服务器1服务器网络主站系统采用冗余的双交换式局域网结构,采用具备三层交换功能的企业级或部门级交换机,服务器可采用1000MBITS/S速率接入,构成功能分布的开放系统。无论是单网故障,还是网上节点内的单点网络故障都不影响系统功能。同时,还能方便地进行硬件设备升级,如停掉一台交换机,更换成新的升级设备,然后再更换另外一台。2数据库服务器数据服务器一般配置2台高档UNIX服务器,系统自动保持2台服务器上数据库内容的一致性。同时,数据服务器应配置磁盘阵列完成历史数据的存储,其容量大小应根据配电网量测的点数、存盘周期、保存期限以及历史事项的存储容量来计算。数据库服务器是系统的核心，可靠性要求高，通常选中高档PC服务器或RISC服务器，并采取多种容错措施，如双CPU、双电源、双风扇等。为了获得更好的安全性能，服务器可以采用冗余配置。一种模式是双服务器镜像系统，需要两台服务器，正齐鲁工业大学2014届本科毕业设计（论文）19常情况下一台主服务器接收数据，保存记录，另一台服务器通过网络复制主服务器数据库镜像；主服务器故障时，镜像服务器直接接收数据、保存记录，另一台服务器修复后，转为镜像服务器工作方式。另一种模式是可靠性更高的磁盘阵列（RAID）系统，两台服务器互为热备用，共享一个大的逻辑磁盘，磁盘阵列中的任意一块硬盘数据损失都能通过其他磁盘恢复数据，任意一块硬盘都可以进行热插拔更换，确保系统不会停顿。这里我们采用双服务器镜像系统。以确保主服务器故障时，数据可以继续得以保存。选用高档PC服务器，双CPU、双电源、双风扇，以提高容错率。3SCADA服务器系统配置2台SCADA服务器可完成数据处理、监视和控制。每台SCADA服务器都通过千兆以太网接口接到双骨干网上。双机运行为主/备或分流方式,当其中一台服务器故障时,另一台服务器应自动接替故障的服务器运行。任何单一硬件设备的故障不应使实时数据和系统的主要功能丧失。4数据采集服务器系统配置2台数据采集服务器和2台无线数据采集服务器。每台数据采集服务器都通过物理隔离设备接到双骨干网上,通过光纤和无线通信网完成数据采集功能。数据采集服务器采用集群方式,当其中任何一台服务器故障时,另外的服务器应自动接替故障的服务器运行,当服务器或双局域网发生切换时,不会导致数据的丢失。5配网应用服务器配置2台配网应用服务器,完成流程定制、应用服务管理等功能。6通信接口服务器配置通信接口服务器,通信接口服务器是整个系统的数据来源与控制通道,主要完成各系统间的数据通信功能。7WEB服务器系统配置2台WEB服务器完成WEB信息发布、历史数据的存取及相关应用软件功能。412主站工作站系统各工作站主要提供人机界面,辅助工作人员完成相应操作,人机界面应友好,易于操作。1调度员工作站调度员工作站完成调度员人机联系功能。为了进一步方便运行人员观察与操作，调度员工作站可以驱动大屏幕投影仪、动态模拟显示屏，也可以驱动双显示器，完成多屏显示。调度员工作站一般采用双机配置、互为备用，两台工作站构成一个调度台，负责调度一个或几个变电所、开关站；一个主站可以包括几套调度台、若干调度员工作站。齐鲁工业大学2014届本科毕业设计（论文）202FA工作站FA工作站收集各个终端的故障信息，根据系统拓扑结构和预设的算法实现故障区段定位，下发遥控命令实现故障区段隔离和健全区段恢复供电等功能。FA工作站也可以提供多种隔离和恢复方案供调度人员选择，以及对故障信息和故障处理信息的保存、查询、统计等操作。FA工作站一般也采用双机配置、互为备用。3与其他系统接口DA需要与GIS交换数据，向MIS提供电网实时运行信息；此外，还要向上级调度自动化系统转发数据。初步主站系统配置表如下表41所示主站系统配置表41序号设备名称规格型号单位数量单价（万元）总价（万元）1数据库服务器标准19“机架安装（4U高）；HPPROLIANTDL580G5服务器（1个）英特尔至强E7420四核处理器213GHZ24MB二级高速缓存；配5块146GB热插拔硬盘；P400I智能阵列控制器；4GB2X2GB内存,DVD刻录光驱；100/1000M网卡X2；冗余电源；冗余风扇台253010602前置采集服务器标准19“机架安装（4U高）；HPPROLIANTDL580G5服务器（1个）英特尔至强E7420四核处理器213GHZ24MB二级高速缓存；配5块146GB热插拔硬盘；P400I智能阵列控制器；4GB2X2GB内存,DVD刻录光驱；100/1000M网卡X3；冗余电源；冗余风扇台253010603WEB服务器标准19“机架安装（4U高）；HPPROLIANTDL580G5服务器（1个）英特尔至强E7420四核处理器213GHZ24MB二级高速缓存；配5块146GB热插拔硬盘；P400I智能阵列控制器；4GB2X2GB内存,DVD刻录光驱；100/1000M网卡X3；冗余电源；冗余风扇台15305304调度员工作站HPXW4600（工作站）INTELINTEL酷睿2处理器主频233GHZ内存2GBDDR2、1TGSATA硬盘,100/1000M网卡，键盘、鼠标，22液晶，16XDVD/RW。台2150300齐鲁工业大学2014届本科毕业设计（论文）215报表工作站HPXW4600（工作站）INTELINTEL酷睿2处理器主频233GHZ内存2GBDDR2、1TGSATA硬盘,100/1000M网卡，键盘、鼠标，22液晶，16XDVD/RW。台11501506维护工作站HPXW4600（工作站）INTELINTEL酷睿2处理器主频233GHZ内存2GBDDR2、1TGSATA硬盘,100/1000M网卡，键盘、鼠标，22液晶，16XDVD/RW。台11501507FA工作站HP