新型智能配電自動(dòng)化終端自描述功能的實(shí)現(xiàn)

新型智能配電自動(dòng)化終端自描述功能的實(shí)現(xiàn)摘要：智能電網(wǎng)是具有堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、透明開放和友好互動(dòng)內(nèi)涵的現(xiàn)代電網(wǎng)。智能電網(wǎng)中智能配電網(wǎng)將各種配電新技術(shù)進(jìn)行有機(jī)集成、融合，使系統(tǒng)性能發(fā)生革命性變化。配電自動(dòng)化借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)、高速數(shù)據(jù)通信技術(shù)、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及電力系統(tǒng)技術(shù)，對配電網(wǎng)上的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)監(jiān)視、協(xié)調(diào)及控制，是實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)的重要方式。關(guān)鍵詞：新型；智能配電；自動(dòng)化；終端；分析引言智能電網(wǎng)涵蓋智能輸電、智能配電以及智能用電等多方面的內(nèi)容，而智能配電網(wǎng)作為面向電力用戶的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，其重要性不言而喻，確保電能供給的可靠和穩(wěn)定是智能配電網(wǎng)發(fā)展的重中之重。因此，建立一個(gè)具有可靠性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和自愈性的智能配電系統(tǒng)是智能配電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。隨著智能配電網(wǎng)的發(fā)展，高級配電自動(dòng)化（ADA）技術(shù)也將獲得快速發(fā)展，為智能配電網(wǎng)提供完善的監(jiān)視、控制、故障檢測和故障自愈等功能。ADA系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)離不開分散安裝在各測量節(jié)點(diǎn)的配電終端，智能配電終端可視為對傳統(tǒng)的站所終端設(shè)備（DTU）、饋線終端設(shè)備（FTU）以及饋線自動(dòng)化系統(tǒng)（FA）的繼承和發(fā)展，但功能集成度和智能化程度更高，更符合智能配電網(wǎng)的要求，本文基于傳統(tǒng)的配電終端提出了一種新型智能配電終端硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)。1.智能配電終端功能描述智能配電終端作為ADA系統(tǒng)的核心設(shè)備，ADA系統(tǒng)需要的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、開關(guān)位置狀態(tài)信息等均來自智能配電終端，ADA系統(tǒng)做出的決策和控制命令將由智能配電終端執(zhí)行。此外，智能配電終端還可獨(dú)立完成分布式的保護(hù)、控制功能，智能配電終端的功能如下：1.1數(shù)據(jù)采集與處理功能該功能主要完成電氣量以及非電氣量的采集和信息處理，這些信息包括各種配電設(shè)備和線路的電氣量信息、設(shè)備運(yùn)行信息、故障情況下的故障測量信息以及故障特征量計(jì)算信息等，所有信息既可供智能配電終端內(nèi)的各種功能使用，也可被其他智能配電終端和ADA系統(tǒng)按一定的協(xié)議和格式調(diào)用，以滿足智能配電終端分布式保護(hù)控制功能以及ADA系統(tǒng)高級應(yīng)用功能的要求。1.2故障檢測和自愈功能智能配電終端從兩個(gè)層面完成故障檢測和自愈功能。第一，故障自愈與控制由ADA系統(tǒng)的高級應(yīng)用功能完成，智能配電終端負(fù)責(zé)采集并提供測點(diǎn)的信息，執(zhí)行來自ADA系統(tǒng)的保護(hù)和控制指令，智能配電終端只是信息的提供者和命令的執(zhí)行者，不參與決策；第二，基于智能配電終端完成分布式的故障檢測和自愈控制功能。基于本地信息和相鄰智能配電終端的信息，獨(dú)立做出故障檢測和自愈控制決策并執(zhí)行。此時(shí)智能配電終端既進(jìn)行決策，又執(zhí)行決策。故障自愈保護(hù)和控制措施包括故障檢測與隔離、自適應(yīng)重合閘、計(jì)劃孤島劃分、孤島檢測、孤島運(yùn)行控制等。1.3通信功能通信功能將具體的實(shí)現(xiàn)需要映射到特定的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信協(xié)議上，實(shí)現(xiàn)終端與系統(tǒng)層、終端之間、終端與過程層的數(shù)據(jù)通信，通信模式包括主從式通信和對等式通信。主從式通信用于終端與ADA系統(tǒng)、終端與過程層之間，可以采用客戶端/服務(wù)器的通信機(jī)制；對等通信用于終端與其他終端之間的信息交互，主要目的是完成分布式的故障檢測和自愈控制功能。終端之間的對等通信可以采用訂閱/發(fā)布機(jī)制。1.4輔助功能輔助功能主要包括終端參數(shù)配置、參數(shù)和定值整定、遠(yuǎn)方整定和就地整定、事件順序記錄（SOE）、故障錄波、自檢和自恢復(fù)、電源管理、電池可用狀態(tài)監(jiān)視、電池充電管理等輔助功能。2.新型智能配電自動(dòng)化終端設(shè)計(jì)方案2.1目前配電自動(dòng)化終端現(xiàn)場通信條件大連供電公司在開發(fā)區(qū)配電自動(dòng)化試點(diǎn)工程中，采用了光纖網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)、電力線載波3種通信方式，為47臺(tái)配電自動(dòng)化終端提供網(wǎng)絡(luò)通道。速度最慢的是無線網(wǎng)絡(luò)，其終端設(shè)備（CPE）下行6.20Mbit/s，上行3.78Mbit/s。其次是電力線載波通道，能提供雙向20Mbit/s的通信帶寬，對于1臺(tái)配電自動(dòng)化終端的數(shù)據(jù)量（小于500bit）而言，采用IEC61850-9-2過程總線通信方式，其帶寬是足夠的，現(xiàn)場的通信條件滿足新型智能配電自動(dòng)化終端的通用面向?qū)ο笞冸娬臼录℅OOSE）和采樣值（SV）報(bào)文的快速傳遞要求。隨著光纖復(fù)合低壓電纜（OPLC）的不斷推廣和應(yīng)用，配電自動(dòng)化現(xiàn)場通信采用純光纖網(wǎng)絡(luò)將是發(fā)展方向，即現(xiàn)場可直接采用光纖交換機(jī)進(jìn)行配電自動(dòng)化終端的信息匯集。如大連金石灘優(yōu)山美地智能小區(qū)五網(wǎng)融合工程中，全面采用OPLC和以太無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）設(shè)備，進(jìn)行電量數(shù)據(jù)集抄和互聯(lián)網(wǎng)接入等多方面的成功應(yīng)用。2.2新型智能配電自動(dòng)化終端自描述功能實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)2.2.1IEC61850-6自描述ICD文件概述IEC61850-6標(biāo)準(zhǔn)自描述ICD文件類似于網(wǎng)頁文件，采用變電站配置描述語言（SCL）、統(tǒng)一建模語言（UML）和可擴(kuò)展置標(biāo)語言（XML）編碼標(biāo)準(zhǔn)。SCL主要用于描述智能電子設(shè)備（IED）的能力、配置和通信接口等信息，包含由IED、Server、邏輯設(shè)備（LD）、邏輯節(jié)點(diǎn)（LN）、數(shù)據(jù)（DO）、數(shù)據(jù)屬性（DA）、功能數(shù)據(jù)屬性（FCDA）等組成的對象模型集，采用UML語法，如Substation，Voltagelevel，Bay，Communication等的描述方法。UML定義了對象模板和標(biāo)記語法，是用XML編碼的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。XML文檔非常便于計(jì)算機(jī)識別和處理，有大量的公開源代碼的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)和類庫可以利用，易于軟件開發(fā)，是不同平臺(tái)間進(jìn)行資源共享的廣泛標(biāo)準(zhǔn)。ICD文件需要由SCL工程配置軟件進(jìn)行生成和修改，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳遞，由應(yīng)用程序自動(dòng)識別和處理。IEC61850-6標(biāo)準(zhǔn)主要確定了ICD文件和SCD文件等的格式和核心對象模型，其功能描述部分可依據(jù)實(shí)際情況以標(biāo)準(zhǔn)方式進(jìn)行靈活擴(kuò)展，如增加配電區(qū)域網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膱D形信息。2.2.2自描述功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)及作用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是自描述功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的站總線和過程總線上主要以發(fā)布/訂閱（PS）方式實(shí)現(xiàn)，可以使用IEC61850-7-2標(biāo)準(zhǔn)的GetDirectory、GetDataDirectory服務(wù)來獲得IED設(shè)備的自描述信息，在主站和廠站間主要以客戶機(jī)/服務(wù)器（CS）方式實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)TP文件傳輸服務(wù)就是一個(gè)很好的選擇。配電通信單元可以通過獲得配電綜合單元的ICD文件來獲得其GOOSE和SV報(bào)文的結(jié)構(gòu)及報(bào)文中各信息字節(jié)的含義，因而可以取代慢速的串口101協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)104協(xié)議。除了極大地提高實(shí)時(shí)性外，還消除了大量的現(xiàn)場側(cè)遠(yuǎn)動(dòng)協(xié)議雙邊表?？偨Y(jié)智能配電網(wǎng)是智能電網(wǎng)的重要組成部分。智能配電網(wǎng)改變了傳統(tǒng)配電網(wǎng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)，配電網(wǎng)閉環(huán)運(yùn)行已成為配電網(wǎng)未來發(fā)展的必然方向。參考文獻(xiàn)李國武，張雁忠,黃巍松，金強(qiáng).基于IEC61850的分布式能源智能監(jiān)控終端通信模型[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2013,10:13-18.黃澤華，李錳，劉裕涵，全少理,王利利.智能配電網(wǎng)自愈控制方案研究[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2014,S1:492-496.賴水生