配电自动化9管理系统

2014年3月配电自动化输配电系统研究所第8讲：配电管理系统(DMS)

配电管理系统

（DistributionManagementSystem，DMS）是变电、配电到用电过程的监视、控制、和管理的综合自动化系统。馈线自动化系统（FA）配电调度SCADA系统地理信息系统（GIS）配电网事故呼叫系统配电网络高级分析系统（DPAS）配电工作管理系统（DMSWork）配电自动化计算机网络DMS主要功能

9.1地理信息系统（GIS）9.1.1地理信息系统概述9.1.2地理信息系统的组成9.1.3GIS在电力应用中存在的问题9.1.4配电网GIS的功能分析9.1.5基于Web技术的配电网GIS9.1.6配电网GIS应遵循的标准9.1.1地理信息系统概述定义地理信息系统（GeographicInformationSystem，GIS）是一项以计算机为基础的新兴技术，围绕着这项技术的研究、开发和应用形成了一门交叉性的学科，是管理和研究空间数据的技术系统。在计算机软硬件支持下，它可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理、对数据进行有效的管理、研究各种空间实体及相互关系。9.1.1地理信息系统概述2.发展阶段萌芽期（20世纪60年代）：思想和技术方法的探索时期。巩固期（20世纪70年代）：GIS的发展时期。突破期（20世纪80年代）：是GIS在理论、方法和技术上取得突破与趋向成熟的阶段。拓展普及期（20世纪90年代）：GIS更具有开放性和信息资源共享性，并成为可以支持多种计算机硬件平台的高技术产品。9.1.1地理信息系统概述3.应用领域

作为信息技术（InformationTechnologies，IT）的重要组成部分，GIS经过多年发展，在几乎所有与空间信息相关的领域，诸如资源管理、城市规划、环境管理、设施管理等领域中得到了广泛应用，形成了多层次和不同尺度的应用格局，并成为一个快速增长的产业。9.1.2地理信息系统的组成地理信息系统是由硬件环境、软件环境和数据库构成的有机结合体。硬件配置包括：计算机主机、数据输入设备、数据存储设备、数据输出设备。9.1.2地理信息系统的组成GIS软件配置开发平台：Arc/Info、Map/Info开发工具：VisualBasic、VisualC++等WindowsXP、Windows2003UNIX、Linux等Foxpro、Sybase、Oracle、Informix等关系型数据库管理系统利用GIS开发技术实现的具体应用软件系统，如配电网GIS9.1.3GIS在电力应用存在的问题1.在我国电力行业所建的地理信息系统存在的问题，主要表现在：总体规划或设计方案不全面。地理信息系统运行所需要的基础数据不全。一体化数据图模解决方案未能解决好地理信息系统与EMS/SCADA、配电自动化系统等生产运行自动化系统的数据图模共享问题。2.用于配电自动化的地理信息系统建设的难点体现在：配电网的资料数据整理输入工作量巨大，数据不稳定。开发的地理信息系统软件功能不全，深度不够。9.1.4配电网GIS的功能分析配电网地理信息系统的目标配电网地理信息系统应以站内自动化、馈线自动化、负荷控制与管理、用户抄表与自动计费等四个子系统的地理信息管理为目标，并将相关的MIS（管理信息系统）和实时信息管理融合进来，实现图形和属性的双重管理功能。配电网地理信息系统的主要功能一、数据预处理功能（1）图形数据的录入、转换和编辑。（2）属性数据的录入、转换和编辑。（3）属性数据与图形数据的挂接互访。（4）与配电网SCADA系统的实时数据接口及图形转换。二、图形操作与制图输出9.1.4配电网GIS的功能分析9.1.4配电网GIS的功能分析GIS实时数据显示画面配电网故障时地理信息图上的故障区域显示配电网故障时故障区域内的用户信息1718三、数据的分析与计算功能9.1.4配电网GIS的功能分析（1）网络实时分析（2）图表分析（3）网络模拟分析四、信息查询功能（1）条件查询（2）空间查询GIS的发展：9.1.5基于Web的配电网GIS几乎在开发组件式GIS的同时，出现了Web

GIS，它是Internet技术和GIS相结合的产物。对于组件式GIS和WebGIS的界限越来越模糊，有时可以不加区分。WebGIS是在信息发布、数据共享、交流协作基础之上实现GIS的在线查询和业务处理等功能的，Web分布式交互操作是其工作的重心。WebGIS：9.1.5基于Web的配电网GISWebGIS的基本组成包括：Web服务器Browser浏览器（GIS插件）页面描述语言（如HTML、VRML）Web交互程序（JAVA、CGI、ActiveX）GIS数据库管理器（ARCS-TORM、SDE）9.1.5基于Web的配电网GIS与传统GIS相比，WebGIS具有如下优点：基于互联网进行信息交换；平台的无关性；良好的可扩展性；使用面广，操作更简单。几个重要的GIS厂商发布的WebGIS产品各具特色，它们在操作系统支持、Web服务器端软件、客户端浏览器、网络传递的图形格式以及支持的数据格式等存在一定的异同。如下表所示：9.1.5基于Web的配电网GIS9.1.5基于Web的配电网GIS9.1.6配电网GIS应遵循的标准应遵循或制订的标准主要包括：1)国际IEC组织制订的DMS标准。2)1:500、1:1000、1:2000地形图图式标准（GB7929-87）。3)国土基础信息数据分类与代码（GB/T13923-92）。4)电力工业部信息编码标准。5)计算机软件开发规范（GB8566-88）。6)制订符号库标准（包括点状、线状和面状符号库标准）。7)制订数据字典标准。8)制订线路及设备编码标准。9)制订与SCADA、负控等系统接口标准。10)制订与MIS、OA等系统接口标准。11)国电公司2000年《10kv及以下配电地理信息系统规划建设的若干意见》（试用）。9.2配电网事故呼叫系统为了提高用户服务水平，加快停电事故报告及抢修速度，减少经济损失，有必要为配电自动化系统开发设计配电网事故呼叫系统。JWEMC的配电网事故告警系统的组成如下：955989.3配电网络高级分析系统(DPAS)DPAS的功能：利用配电自动化系统的各种信息，在实时或研究状态下，对配电自动化系统的运行状态进行分析，提供一种配电网分析和决策的工具，为故障的恢复控制和网络的重构提供依据，为配电网运行的安全性、可靠性和经济性提供参考。DPAS主要内容

网络建模拓扑分析状态估计配电网潮流计算短路电流计算网络重构负荷预测9.3配电网络高级分析系统(DPAS)网络建模用于建立和维护配电网络数据库，为其他应用软件如配电潮流、短路电流计算、网络重构等定义配电网的网络结构。配电网络建模不宜照搬输电网络建模方法，原因如下：网络模型不完全一样。配电网络模型包括：母线、馈线段、开关设备（断路器、负荷开关、重合器、分段器、熔断器）、配变电容器、厂站（开关站、环网柜、配电站）等。应考虑配电网络的网络结构特征，比如提供对辐射状馈线结构的专门描述，以适应DMS研究与开发的需要，并为用户提供方便直观的网络建模方法。配电网络建模还应考虑和FM（FacilitiesManagement）集成，以便能直接从FM数据库生成网络数据库。9.3配电网络高级分析系统(DPAS)拓扑分析定义：网络拓扑分析是将网络的物理模型转化为数学模型，其结果被用于潮流计算、网络重构和短路电流计算等网络分析软件。9.3配电网络高级分析系统(DPAS)状态估计定义：利用一切可以利用的离线数据，利用母线负荷预报、负荷控制、配电主站、电压调节计划、典型历史数据进行测量，弥补测量数据量的不足，保证全网的可观测性，可以提高量测数据的可靠性和完整性。由于配电网如下的特点，状态估计也应采用适合的计算方法。配电系统的拓扑描述应以馈线为单位；网络结构成辐射状。9.3配电网络高级分析系统(DPAS)配电网潮流计算潮流计算是DPAS中最基本的功能，是电力系统运行分析和规划设计最常用的工具，能根据状态估计的结果分析实时状态下的电力系统运行工况，是网络分析的基础，配电网的网络重构、故障处理、无功优化和状态估计都需要配电网潮流的计算结果。9.3配电网络高级分析系统(DPAS)短路电流计算短路种类：三相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地短路短路电流计算的目的：正确地选择和校验各种电气设备；计算和整定保护短路的继电保护装置；选择限制短路电流的电气设备。9.3配电网络高级分析系统(DPAS)网络重构目标：在满足网络约束和辐射状网络结构的前提下，通过开关操作改变负荷的供电路径，以便使网损最小，或解除支路过载和电压越线，或平衡馈线负荷。用途：用于配电网规划和配电网改造；正常运行状态下的网络重构可以降低网损、平衡负荷，提高系统运行的经济性与供电可靠性；故障情况下的网络重构可用于配电网事故后的供电恢复。9.3配电网络高级分析系统(DPAS)负荷预测概述：利用历史负荷数据预测未来时段的负荷，一般针对全网或某个区域内的总负荷进行。电力系统负荷预测包括最大负荷功率、负荷电量及负荷曲线的预测。

分类（根据目的的不同）：超短期（未来1h以内

）；短期（日负荷预测或周负荷预测）；中期（月至年的负荷预测）；和长期（未来3~5年甚至更长时间）；

方法：经典预测方法：趋势外推法、时间序列法、回归分析法现代预测方法：灰色数学理论、专家系统方法、神经网络理论、模糊负荷预测9.4配电工作管理系统（DMSWork）运行监视线路潮流开关状态线路负荷带电状态系统停电范围系统挂牌、摘牌操作操作模拟记录模拟的一系列开关开合操作双电源用户供电路径切换单个或成组负荷调整支持“开始”、“前进”、“后退”、“最后”等重放操作。操作步骤可以编辑。用户报装管理报装方案生成报装记录生成、删除、维护用户报装查询：系统用户可以在系统中查询申请用电客户的报装进展情况低压报装9.4配电工作管理系统（DMSWork）故障报修管理报修记录登记、查询修理票打印修理票向供电局传递报修位置在GIS上的定位和显示根据线路实时带电状态和挂牌信息，确定停电的类型用户定位

系统配置和安全管理GIS系统配置数据营业数据库、负控数据库、关口表数据库等的访问设置线路设备的颜色和图符形式，设备标注设置等等不同的用户指定不同的权限用户权限信息经过加密之后，集中保存在数据库中系统只准许用户使用允许的功能，禁止不被允许的功能9.5配电自动化计算机网络

作用：解决配电自动化各子系统之间及内部各功能模块之间资源的共享问题。组成：硬件系统：构成了计算机网络的物理实体软件系统：实现计算机网络的各种功能计算机系统的安全运行是配电自动化系统安全运行的基本保证之一。相关事故：

（1）2000年10月13日，四川二滩水电厂计算机系统收到异常信号停机，7秒甩出力89万，川渝电网几乎瓦解。（2）2003年12月30日，龙泉、政平、鹅城换流站计算机系统发现病毒，经调查确认是技术人员在系统调试中用笔记本电脑上网所致。9.5.1配电自动化计算机网络的结构和基本组成1.网络的拓扑结构用连网电缆将文件服务器和工作站等设备在物理上连接起来的连接方式。主要有五种基本形式：星型结构总线型结构环型结构树型结构混合型结构特点：通信协议简单，站点故障容易检测和隔离。 连线费用大，中央结点要求高。星型结构在星形拓扑结构中，所有计算机（节点）都连到中心计算机或集线器上。除了与集线器或与中心计算机相连外，计算机不与其它计算机相连。

1.网络的拓扑结构

特点：连线总长度小于星型结构，站点容易扩充和删除总线任务重，易产生瓶颈问题总线上任何一点发生故障都会使网络中的通信失败

安全性不好

总线拓扑结构使用一条叫做总线的传输媒体。网络中的所有计算机都直线连接在总线上。同轴电缆常常在总线拓扑结构中当作传输媒体。

总线结构1.网络的拓扑结构环型结构特点：传输速率高，传输距离远一个点的故障会形起整个网络的崩溃

安全性低网络内的所有计算机都连在一起，形成一个环，该环不能中断，形状可以不是一个圆。从网络中的任何一点，都可以沿同一方向传输数据，最后返回起点。1.网络的拓扑结构树型结构

优点：容易扩展，故障容易分离处理。

缺点：对根的依赖性很大，根发生故障整个系统就崩溃。混合型结构结合不同拓扑结构的优点。1.网络的拓扑结构2.网络的互联计算机接口通信控制及数据交换设备数据传输设备计算机接口数据传输设备传输介质9.5.1配电自动化计算机网络的结构和基本组成双绞线三类线：10MB五类线：100MB六类线：200MB光缆：达到每秒几百兆。同轴电缆无线传送：卫星通信、红外线与激光、微波。(1)传输介质2.网络的互联同轴电缆连接器

同轴电缆的结构

双绞线示意图

计算机连接接线盒

RJ-45水晶头结构

光纤

计算机设备：服务器、工作站、共享设备。网络连接设备：网络适配器：网卡，10MB、100MB和10/100MB集线器：HUB，连接网上的各个节点，增强信号交换机：连接两个以上同类网络，网桥路由器：连接两个以上的网络(2)互联设备2.网络的互联配电自动化计算机系统主站配置3.计算机网络硬件的选择9.5.1配电自动化计算机网络的结构和基本组成

配电自动化是一个综合性的系统，在实施过程中一般采用分步实施原则，这就为计算机网络的硬件组织提供了机遇，使之能够跟上计算机网络技术发展的步伐，同时也为计算机网络系统的硬件选择带来了一定难度。选择原则1）以应用为本2）网络硬件应支持网络系统软件主要涉及网络速度、服务器、网卡、交换机和防火墙等。4.计算机系统的软件9.5.1配电自动化计算机网络的结构和基本组成1）操作系统服务器：