1、配電SCADA和GIS系統(tǒng)的集成

　　SCADA系統(tǒng)和GIS系統(tǒng)一直是沿著各自的技術(shù)路線獨立發(fā)展的。他們各自擁有獨立的數(shù)據(jù)庫、獨立的人機界面、獨立的電網(wǎng)分析算法。GIS擅長空間數(shù)據(jù)的處理、顯示、表現(xiàn)和查詢等功能，直接面向配電設備。SCADA系統(tǒng)面向的主要是配電系統(tǒng)的調(diào)度和運行人員，對配電系統(tǒng)進行監(jiān)視、控制以及安全經(jīng)濟調(diào)度。同時維護和管理人員經(jīng)常要掌握實時狀況。隨著DMS的發(fā)展，SCADA和GIS呈現(xiàn)出集成的趨勢。SCADA和GIS系統(tǒng)的集成應達到如下要求：確保數(shù)據(jù)的一致性和完整性；確保數(shù)據(jù)維護的唯一性；由SCADA系統(tǒng)向GIS提供配電實時運行數(shù)據(jù)，并保證GIS系統(tǒng)中配網(wǎng)運行數(shù)據(jù)顯示的實時性。由GIS提供SCADA需要的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和屬性數(shù)據(jù)，以保證全系統(tǒng)圖形數(shù)據(jù)的唯一性。

　　2、故障清除、隔離和恢復供電的控制問題

　　配電系統(tǒng)饋線自動化的重要內(nèi)容之一，就是要迅速清除故障、隔離故障區(qū)段，盡可能快地恢復非故障區(qū)域的供電，以最大限度地提高供電可靠性，即故障后的網(wǎng)絡重構(gòu)。本文提出幾個原則：以停電范圍最小、停電時間最短為控制的最優(yōu)目標；分層控制，凡是能就地完成的事情，就地完成；局部故障局部處理，集中控制和分布式控制相結(jié)合的原則。

　　2.1網(wǎng)絡式保護和控制技術(shù)

　　城市配網(wǎng)一般采用輻射型結(jié)構(gòu)的線路，在經(jīng)過城網(wǎng)改造后，構(gòu)成手拉手的雙電源環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，有時會采用多電源網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)形式。但網(wǎng)絡一般均會采用開環(huán)運行的方式，網(wǎng)絡中設置一臺或幾臺聯(lián)絡斷路器，平時處于開斷狀態(tài)，聯(lián)絡斷路器兩側(cè)線路用一臺或幾臺重合器分段。

　　根據(jù)選用的分段開關(guān)和聯(lián)絡斷路器的種類不同，采取的自動化方案也不一樣。當采用負荷開關(guān)(或斷路器)時，線路上的任何一點故障，都需要變電站出口分段器跳閘，以清除故障。當線路末端故障時，也會造成對線路前段和中段負荷的不必要的影響。當采用分段器與重合器配合時，如果保護能夠互相配合，故障可就地切除。本文介紹了一種基于網(wǎng)絡通信的高速數(shù)字式縱向邏輯保護方案，以實現(xiàn)配電線路保護的完美配合，確保線路任何地方發(fā)生故障時，開關(guān)都能有選擇性地、快速正確動作。

　　該方案的主要思想是：干線采用重合器，分支采用分段器，干線開關(guān)的保護在故障時互相通訊，根據(jù)級聯(lián)關(guān)系，在感受到故障電流的開關(guān)中進行仲裁，讓離故障點最近的開關(guān)速斷跳閘，其余開關(guān)轉(zhuǎn)為后備。仲裁是基于各保護的“啟動狀態(tài)”，因此只需要簡單的數(shù)字通訊，對縱向級聯(lián)的各保護的“啟動狀態(tài)”進行邏輯比較。

　　1、配電SCADA和GIS系統(tǒng)的集成

　　SCADA系統(tǒng)和GIS系統(tǒng)一直是沿著各自的技術(shù)路線獨立發(fā)展的。他們各自擁有獨立的數(shù)據(jù)庫、獨立的人機界面、獨立的電網(wǎng)分析算法。GIS擅長空間數(shù)據(jù)的處理、顯示、表現(xiàn)和查詢等功能，直接面向配電設備。SCADA系統(tǒng)面向的主要是配電系統(tǒng)的調(diào)度和運行人員，對配電系統(tǒng)進行監(jiān)視、控制以及安全經(jīng)濟調(diào)度。同時維護和管理人員經(jīng)常要掌握實時狀況。隨著DMS的發(fā)展，SCADA和GIS呈現(xiàn)出集成的趨勢。SCADA和GIS系統(tǒng)的集成應達到如下要求：確保數(shù)據(jù)的一致性和完整性；確保數(shù)據(jù)維護的唯一性；由SCADA系統(tǒng)向GIS提供配電實時運行數(shù)據(jù)，并保證GIS系統(tǒng)中配網(wǎng)運行數(shù)據(jù)顯示的實時性。由GIS提供SCADA需要的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和屬性數(shù)據(jù)，以保證全系統(tǒng)圖形數(shù)據(jù)的唯一性。

　　2、故障清除、隔離和恢復供電的控制問題

　　配電系統(tǒng)饋線自動化的重要內(nèi)容之一，就是要迅速清除故障、隔離故障區(qū)段，盡可能快地恢復非故障區(qū)域的供電，以最大限度地提高供電可靠性，即故障后的網(wǎng)絡重構(gòu)。本文提出幾個原則：以停電范圍最小、停電時間最短為控制的最優(yōu)目標；分層控制，凡是能就地完成的事情，就地完成；局部故障局部處理，集中控制和分布式控制相結(jié)合的原則。

　　2.1網(wǎng)絡式保護和控制技術(shù)

　　城市配網(wǎng)一般采用輻射型結(jié)構(gòu)的線路，在經(jīng)過城網(wǎng)改造后，構(gòu)成手拉手的雙電源環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，有時會采用多電源網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)形式。但網(wǎng)絡一般均會采用開環(huán)運行的方式，網(wǎng)絡中設置一臺或幾臺聯(lián)絡斷路器，平時處于開斷狀態(tài)，聯(lián)絡斷路器兩側(cè)線路用一臺或幾臺重合器分段。

　　根據(jù)選用的分段開關(guān)和聯(lián)絡斷路器的種類不同，采取的自動化方案也不一樣。當采用負荷開關(guān)(或斷路器)時，線路上的任何一點故障，都需要變電站出口分段器跳閘，以清除故障。當線路末端故障時，也會造成對線路前段和中段負荷的不必要的影響。當采用分段器與重合器配合時，如果保護能夠互相配合，故障可就地切除。本文介紹了一種基于網(wǎng)絡通信的高速數(shù)字式縱向邏輯保護方案，以實現(xiàn)配電線路保護的完美配合，確保線路任何地方發(fā)生故障時，開關(guān)都能有選擇性地、快速正確動作。

　　該方案的主要思想是：干線采用重合器，分支采用分段器，干線開關(guān)的保護在故障時互相通訊，根據(jù)級聯(lián)關(guān)系，在感受到故障電流的開關(guān)中進行仲裁，讓離故障點最近的開關(guān)速斷跳閘，其余開關(guān)轉(zhuǎn)為后備。仲裁是基于各保護的“啟動狀態(tài)”，因此只需要簡單的數(shù)字通訊，對縱向級聯(lián)的各保護的“啟動狀態(tài)”進行邏輯比較。

　　對于主從式通信網(wǎng)絡，各從站互相之間不能直接通信，可以在每個環(huán)網(wǎng)中設置一個轉(zhuǎn)發(fā)和仲裁單元，負責本環(huán)網(wǎng)中各開關(guān)保護的保護狀態(tài)信息的收集和仲裁。同時仲裁還是基于本網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)的，因此保護仲裁單元將保留有各開關(guān)的連接關(guān)系及當前合分閘狀態(tài)。

　　線路上的開關(guān)可以是重合器，也可以是負荷開關(guān)，這兩種方式在故障處理時有所區(qū)別。

　　使用本技術(shù)可以使故障停電范圍最小、停電時間最短。

　　2.2三層控制結(jié)構(gòu)及關(guān)系

　　故障清除和故障區(qū)段前的隔離利用數(shù)字式縱向邏輯保護技術(shù)由終端層完成。

　　主站負責跨區(qū)域的故障處理，同時可以對子站的處理結(jié)果進行優(yōu)化，也作為子站的后備。

　　2.3集中控制和分布式智能的結(jié)合

　　集中控制，顧名思義就是在故障后，子站(或主站)收集所有終端的信息，再經(jīng)過網(wǎng)絡拓撲分析和計算，確定故障隔離和恢復供電方案，下發(fā)命令，讓終端執(zhí)行。為了提高控制的可靠性，這里介紹一個分布式智能的概念。它可以在兩個層次上來表述：不依賴子站和主站，終端之間利用對等式網(wǎng)絡，相互之間通訊，了解相鄰開關(guān)的信息結(jié)合自己的狀態(tài)，判斷故障位置，自己作出分閘或合閘的決定，達到隔離故障和恢復供電的目的。不依賴子站、主站和通訊網(wǎng)絡，完全依靠每個終端自己檢測開關(guān)狀態(tài)、兩側(cè)電壓以及流過開關(guān)的電流及其它一些信息，自己作出分閘或合閘的決定，達到隔離故障和恢復供電的目的。

　　將集中控制和分布式智能有機結(jié)合，采用集中控制為主、分布式智能為后備的方案。在通訊和控制中心的計算機系統(tǒng)都正常的情況下，采用集中控制策略?？刂浦行牟徽Ｉ踔镣ㄓ嵰膊徽５那闆r下，自動使用分布式智能，確保故障的隔離和恢復供電的控制正常進行。3系統(tǒng)集成

　　系統(tǒng)集成包含兩個方面的意思：一是控制中心的各種自動化系統(tǒng)通過計算機網(wǎng)絡互聯(lián)、集成，如配電自動化系統(tǒng)與地區(qū)調(diào)度自動化系統(tǒng)、負荷控制系統(tǒng)、用電管理自動化系統(tǒng)、管理信息自動化系統(tǒng)的通訊和集成。另一方面的意思是各種自動裝置和系統(tǒng)與配電自動化系統(tǒng)的子站和終端層直接相聯(lián)。

　　3.1在控制中心與其他自動化系統(tǒng)互聯(lián)

　　系統(tǒng)之間通過路由器和交換機進行網(wǎng)絡連接。在這種網(wǎng)絡物理連接方式下，數(shù)據(jù)交換可采用程序級數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)庫級數(shù)據(jù)交換兩種模式。程序級數(shù)據(jù)交換是兩個不同的系統(tǒng)運行各自的通信程序，接收對方通信程序發(fā)來的信息并向?qū)Ψ降耐ㄐ懦绦虬l(fā)送對方所需要的信息，這種模式實時性好，交換速度快；數(shù)據(jù)庫級數(shù)據(jù)交換時系統(tǒng)之間以約定的數(shù)據(jù)格式(結(jié)構(gòu))將數(shù)據(jù)定時寫入關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，系統(tǒng)之間通過關(guān)系數(shù)據(jù)庫讀取共享數(shù)據(jù)，該模式實現(xiàn)簡單，但實時性稍差。與MIS系統(tǒng)最簡單的通訊是在配電自動化主站中設置Web服務器，供MIS網(wǎng)上用戶瀏覽實時信息和有關(guān)配電管理系統(tǒng)信息。

　　3.2與變電站綜合自動化系統(tǒng)之間的集成

　　配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)與變電站綜合自動化系統(tǒng)可采用如下幾種集成方式。第一種是：配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)與調(diào)度SCADA實現(xiàn)接口，配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)實時接收調(diào)度SCADA轉(zhuǎn)發(fā)的變電站出線的實時信息，實現(xiàn)變電站出線的遙測、遙信功能，并借助于地調(diào)向下轉(zhuǎn)發(fā)遙控命令。第二種是：配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)在子站處與變電站綜合自動化系統(tǒng)直接進行連接，實現(xiàn)遙測、遙信和遙控功能，變電站同時與兩個系統(tǒng)通訊。前一種方式是間接連接，優(yōu)點是變電站自動化系統(tǒng)不需改動，但原調(diào)度自動化系統(tǒng)需做適當改動，增加與配調(diào)的實時通訊功能，且現(xiàn)行的調(diào)度管理體制要做相應改動。后一種方式更直接、速度更快、效率更高，但有些變電監(jiān)控RTU需要進行改造，才能與子站互聯(lián)。第三種方式是：配電自動化系統(tǒng)主站直接接管對66kV變電站的監(jiān)控，所以變電站直接與配電主站通訊，由配電主站向地調(diào)SCADA轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

　　當變電站自動化系統(tǒng)是綜合自動化系統(tǒng)時，可以在后臺與子站局域網(wǎng)直接互聯(lián)，新建變電站更進一步可以將變電站的監(jiān)控系統(tǒng)后臺與配電自動化系統(tǒng)的子站系統(tǒng)合二為一。

　　3.3與配變監(jiān)測、用戶抄表系統(tǒng)的集成

　　配變監(jiān)測和用戶抄表系統(tǒng)處于系統(tǒng)底層，監(jiān)測點多，實時性要求不高。一般先在底層按小區(qū)域聯(lián)網(wǎng)，再通過配電監(jiān)控系統(tǒng)主通道向主站轉(zhuǎn)發(fā)。配變監(jiān)測裝置(TTU)一般可以先用RS485等現(xiàn)場總線互聯(lián)或用音頻電纜(雙絞線)通過專線MODEM互聯(lián)。可以有兩種方法向上轉(zhuǎn)發(fā)：方法一，通過安裝在FTU處的通訊裝置，以獨立的通道向上轉(zhuǎn)發(fā)，不與FTU打交道；方法二，將現(xiàn)場安裝的FTU作為中轉(zhuǎn)單元，它收集TTU的數(shù)據(jù)，并通過FTU通訊的主通道向上轉(zhuǎn)發(fā)。第一種方法，TTU自己自成系統(tǒng)，系統(tǒng)便于調(diào)試和管理，但需要有獨立的通道。第二種方法需要FTU提供向下的通訊接口及協(xié)議以及向上通訊的轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，影響FTU標準性，且維護復雜，并且由于與FTU共用一個向上的通道，會影響FTU的通訊速度。在線路上使用光纖通訊時，往往在FTU處使用多通道的光端機，它不但可以傳送FTU信息，而且可以用剩余的通道分別傳送TTU的信息、低壓抄表信息以及必要時的保護信息，這種情況下方法一更好。