配电自动化主站系统的设计(2)

2015年本科毕业设计（论文）

术在电力工业中的应用,使电力工业在信息技术的驱使下由传统工业向高度集约化,高度知识化,髙度技术化工业转化的过程。

1.2.1 国外配电自动化的发展现状

在一些发达国家中，配电自动化系统早已受到广泛重视，已形成了集变电所自动化、馈线分段开关测控、电容器组调剂控制、用户负荷控制和远程抄表等系统于一体的配电网管理系统，有140多种功能。

1.2.2 国内配电自动化的发展现状

20世纪90年代以来，国内电力系统35kV变电所已逐步实现了四遥功能，但规模覆盖变电所自动化、馈线的故障定位，并隔离和自动恢复供电、变电配电、无功优化、电压、配电投资系统、负荷控制、远程自动读表、最低网损和用电管理系统的配电网综合管理系统，则是近年来才发展起步的。

1.3 配电自动化的发展和趋势

配电自动化今后的发展方向大致有以下几点：

1.注重投入产出，不盲目追求设备豪华和先进，注重可靠性，采取统一规划、分步实施原则，不同的地区采用不同的模式。

2.在提高配电自动化在发生故障时的反应速度、隔离故障的准确性的基础上，充分发展现有配电自动化系统的功能。例如在配电网正常运行时，通过网络优化和负荷转移来降低线损、提高供电能力、延长设备投资和电网改造的周期，使配电自动化系统的经济效益有根本性的提高，大约几年后就能收回投资并产生可观的经济回报，并在提高供电质量、改善用户的服务质量、降低电能损耗等方面做出巨大的贡献。

3.向开放式、一体化和集成化的综合自动化方向发展。目前已经有相当的规模，并且在提高配电网运行的可靠性和效率，提高供电质量，降低劳动强度，充分发挥现有设备的能力，缩短停电时间和减少停电面积等方面，实现了可观的经济回报和社会效益。

4.通信方式多样化。配电网通信有无线、光纤、专用电缆、载波等多种通行方式，但在主通信线路上更倾向于使用光纤，IOKV配电线载波通信以及扩频无线通信在配电网中的应用受到用户的广泛关注。

5.GIS由单一的静态系统逐步转向动态的实时GIS设备管理系统，将SCADA和地理信息有机地结合起来，使得设备、线路、地理信息结合成一个统一的整体，对实现整体的配电自动化管理意义重大，是未来发展的趋势。

6.功能需求实用化，DMS与其他系统有机集成构造供电企业信息一体化。 7.国外目前正致力于配电自动化的专家系统和配电网仿真培训系统等的研

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究。通过负荷分配的优化来减少网损，对变压器负荷进行管理，以最大限度地利用变压器容量同时降低系统有功损耗，按即时电价对用户负荷进行管理等。

目前，实现配电自动化所需要的技术已经成熟，电力公司所要做的工作是具体分析本公司配电网所需要的功能，以确定合适的实现方案。每个电力公司的配网都有其独特性，比如地理环境、范围、规模、管理模式、用户性质等，这往往决定了该公司的配电自动化系统的最佳模式。可以预见,符合我国国情、具有我国配电网特色的配电自动化系统将逐渐形成和发展壮大。

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第2章 主站系统建设

2.1 主站系统建设原则

1.可靠性原则。主站系统是配电网自动化系统的核心，其目的是支持配电网自动化系统安全、经济地运行。可靠性原则也是配电网主站系统建设的首要原则，其设计主要体现在以下三个方面：

1) 主站系统所使用的服务器应具有较高的性能，应高出网络工作站的性能指标。目前的配电网自动化系统主站建设中，使用双服务器是主流方向；

2) 为了保证网络通信的顺畅，主站系统一般使用双网络体系结构； 3) 主要的网络工作站应使用双机配置以及双机双工的运行模式。 2.高性价比原则。随着计算机技术的快速发展， 一些以PC为基础的计算机的某些性能比小型计算机还高。而且，在不同操作系统上的应用开发成本差距也比较大。因此，综合考虑各方面的因素能使主站系统设计具有高性价比。

3.必须遵循工业设计标准和国际标准。目前大多数品牌在网络设备制造上都符合工业设计标准和国际标准。但仍值得设计人员注意的是，在选择操作系统时，UNIX和LIMUX 都支持由IEEE对操作系统限制的POSIX接口标准，但还是存在较大差异。

4.高安全性原则。高安全性主要表现在：①在设计主站系统的网络工作站时，应设计层级密码。在完成调度遥控功能的实施和数据库的配置时，应设计二级或二级以上的密码确认和警告提示。②除了主站网络内的计算机，其他计算机进行访问时，都必须开启防火墙。在与系统以外的网络进行互联时必须采取物理隔离的措施。

5.开放性和可扩展性原则。主站系统需要与其他系统进行实时信息的交换，所以要求主站系统要有开放性。随着配电自动化的发展，主站系统的计算机网络设备也会随着增加，这就要求主站系统要有可扩展性。

2.2 主站系统需要完成的功能

配电主站系统是配电网自动化系统的核心，直接监视、控制和管理着整个配电网，所以主站系统应具备以下功能：

1.数据采集与控制。主站会接收到来自通信系统和终端设备关于配电网的实时状态信息，包括运行数据、开关状态和保护动作信息等，从而进行对配电网络的远程监控。

2.馈线自动化功能。当线路出现故障时，可快速定位并隔离故障，同时恢复非故障区的供电。这就要求馈线自动化功能在各种网络中都能适用。

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3.管理配电地理信息。要分层次地对所有配电网络和配电设备进行管理。 4.分析配电网应用。分析计算系统采集的实时运行数据，向调度员提供较优的决策，包括：仿真培训、网络拓扑、潮流计算、无功优化和状态评估等。

5.与其他应用系统信息交互。为满足生产和管理的需求，为供电企业内部提供其他部门的配电网信息，配电主站系统就必须与其他系统实现数据的交换。配电网主站的建设在规划时要对系统的实用性、安全可靠性和易扩展性进行充分的考虑，总之，应符合统筹规划分布实施的要求。

2.3 配电自动化主站整体结构设计

本着主站建设的原则,配网自动化主站选用以下配置方案。

在主站系统的服务器选择上,本着可靠性的原则,采用高性能的专用服务器,并采用一主一备双服务器。同时在服务器的选择上应高于各个网络工作站的性能指标。在计算机硬件领域,存在着基于CISC技术的INTEL系列计算机和基于RISC 技术的非INTEL系列计算机如ALPHA,SUN等,这两种系列,机器的硬件水平和运行速度相当；INTEL系统的计算机也早己超越微机的范围,现在越来越多的厂家推出基于州TEL奔腾芯片的服务器及图形工作站。在系统的主服务器侧,采用基于INTEL奔腾芯片的服务器。

为满足配电自动化系统的高可靠性要求,在主站系统的网络结构上,采用双网络体系结构确保网络通信畅通。系统的主处理服务器和其它有特殊要求的关键设备,如通讯服务器、智能通道接口装置等,均设计为双倍冗余结构,运行模式为双机双工,互为备用,在故障情况下可以自动切换。相应的系统的软件功能模块也采用双机(可多机)热备运行,确保系统的运行率。

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第3章 主站系统软硬件配置

3.1 主站系统硬件配置

3.1.1 主站系统硬件结构

本配电自动化系统采用分层分布式体系结构。主站系统采用多个交换机形成多层交换式快速以太网，DMS的各种功能分布于各层的节点上。这样可以根据需要灵活组网和增加功能和节点。其硬件接线如图3-1所示:

图3-1 配电自动化主站硬件系统结构

硬件设备主要包括服务器、工作站、网络设备和采集设备。根据不同的功能,服务器可分为专网前置服务器、公网前置服务器、数据库服务器、应用服务器,专网前置服务器既可采集专用通道又可接收网络通道；公网前置服务器用于采集接收公网通道；数据库服务器用于电网模型等静态数据的管理；应用服务器可根据需要分别配置DSCADA、DPAS等服务器。工作站是使用、维护配网自动化系统的窗口,可根据运行需要配置,如调度员工作站、报表工作站、GIS工作站、维护工作站等。服务器和工作站的功能可任意合并和组合,具体配置方案与系统规模、性能约束和功能要求有关。网络部分除了 DMS主局域网外还包括数据釆集网和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。

3.1.2 主站系统硬件配置原则

系统硬件总体设计遵循以下几条原则：

1) 选用起点高、信誉好的计算机厂家生产的系列产品，能支持异构网络的互联，支持双网或多网运行，支持标准商用数据库。

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