摘要：本文对配电自动化SCADA系统与配电GIS的一体化方案进行了概述，同时对自动化开关设备的特点以及配电自动化设备的维护进行了论述，以此参考。
关键词：配电自动化；SCADA系统；开关；维护
一、SCADA系统
SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA系统是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统；它应用领域很广，可以应用于电力、冶金、石油、化工、燃气、铁路等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
SCADA系统在电力系统中的应用最为广泛，技术发展也最为成熟。它作为能量管理系统（EMS系统）的一个最主要的子系统，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为电力调度不可缺少的工具。它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，减轻调度员，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平方面有着不可替代的作用。
二、配电SCADA 系统与配电 GIS 的一体化方案
配电 GIS 实现了配电网设备、线路及图形的静态管理，配电 SCADA 系统则实现了配电网运行状态的实时监控管理。按照数据一处录入，多处共享的原则，GIS 是以设备地理分布为基础的输配网设备管理的基础平台，为配电网自动化系统提供设备台帐、网络拓扑、单线图等基础信息和实时数据信息。将两者有机结合起来，为配电运营管理部门展现配电网的全貌，最大限度地提高配电网络的运行管理效率。
1、整体方案
按照安全防护规定，配电SCADA 系统位于调度 Ⅰ区，配电 GIS 位于管理 Ⅲ区，系统之间通过物理隔离装置进行通信。
iES-DMS 1000 系统采用了实用的 GIS 一体化技术，将配电 GIS 的全网设备数据模型和图形一次性转换生成配电 SCADA 系统数据模型和图形，并采用增量变更模式实现配电网模型更新，每次更新后采 用 可扩 展 置标 语言（extensible markuplanguage，XML）描述模型和图形的设备异动信息，完成跨正、反向物理隔离设备在管理 Ⅲ区与调度 Ⅰ 区之间 的数据 安全交换。配 电 GIS 通过SCADA 系统提供的接口输入遥测、遥信量，实时、真实地反映配电 GIS 的运行状态。系统的整体方案如图 1 所示。
2、模型转化
配电 SCADA 系统需要从配电 GIS 中选择电网描述信息和设备台帐信息，并导入到SCADA 系统的数据库中。电网模型采用基于 IEC 61968/ 61970 公共信息模型（common information model，CIM）的 XML 文件及 资源描 述框 架（resourcedescription framework，RDF）描述，使用 CIMXML/RDF 格式，设备编号符合广东电网公司深圳供电局生产系统统一编码的要求和需要[5-6]。
1）设备模型
配电 SCADA 系统需要导入的设备模型包括：
a）变电站、馈线、配电站，用于设备从属关系的描述。变电站包含若干馈线，配电站又分为开闭所、开关站、环网柜、箱式变电站等。
b）母线、断路器、隔离开关、馈线段、配电变压器等具体设备模型。断路器、隔离开关、馈线段和配电变压器等设备将保存所属变电站和所属馈线信息。一般而言，站内设备仅属于变电站或开关站，站包含馈线，站内的出线断路器和线路上的所有设备均属于相应的馈线，并依次从属于相应的变电站或配电站。
2）拓扑模型
设备之间的拓扑关系由端点（terminal）和连接点（connective node）体现。连接点是一种虚拟设备，仅有逻辑意义，用于描述设备连接关系。端点与端点之间通过连接点连接在一起。断路器、隔离开关和馈线段有 2 个端点，即所谓的双端设备。配电变压器只有 1 个端点，即所谓的单端设备。母线也属于单端设备，即母线仅包含1个端点。
3）增量数据导入
配电 GIS 采用 CIM 将电网模型和设备台帐信息导出，配电 SCADA 系统将相关的信息导入，实现相关模型的导入和导出。通常情况下，生成的CIM 文件比较大，为了保证模型传递的效率，采用了全量导入和增量导入相结合的方式。由配电GIS 差异模型生成模块解析基模型文件，与数据库中的电网模型比较，生成差异模型，配电 SCADA系统将增量模型导入。
3、图形转换
配电网的地理图和单线图资料由配电 GIS 完成维护后向配电网自动化主站系统输出，转换为配电网自动化主站系统的图形和数据格式文件进行显示和存储。配电 GIS 可以提供基于 XML 的超级视频图形（super video graphics，SVG）格式转换模块，将系统图形转换为 SVG 格式，提供给配电SCADA 系统使用。配电SCADA 系统的图库模块维护工具具备与配电 GIS 的接口，接口按照 IEC 61970 和 IEC61968 系列标准实现。配电 SCADA 系统读取配电GIS 的电网图形数据（包括地理接线图、10 kV 电气接线图、厂站图、电源图和单线图），并转换为配电网数据。对于 GIS 不能提供的电网运行参数，可以在图库管理维护系统中录入。
4、实时信息
配电 GIS 与 SCADA 系统紧密耦合，深度一体化：服务器端相互独立，但数据完全、实时共享，满足电力生产需要。实时召唤遥信、遥测信息，根据实时信息计算配电网络的运行状态。系统提供符合 IEC 61970 和 IEC 61968 系列标准的接口和服务，包括通用数据访问（generic dataaccess，GDA）接口、高速数据访问（high speeddata access，HSDA）接 口、通 用 事 件 与 订 阅（general event and subscription，GES）接口等。第三方用户可使用这些标准接口灵活地开发新应用，或者使用这些服务进行消息传递，实现远程进程调用（remote process call，RPC）形式的数据交换。基于 XML 和基于公共对象请求代理体系结构（common object request broker architecture，CORBA）的 2 种数据获取方式相互补充，满足不同情况下的用户需求，用户可以根据应用的实际情况，选择合适的访问方式。
三、柱上开关设备的特点
柱上开关设备是指在户外架空线路上装设的具有控制、保护和隔离电源功能的开关设备，适用于城市郊区和农村电网，其参数通常较低。由于户外运行，日晒雨淋，所以柱上开关的运行环境比较恶劣。柱上安装，不宜配柜子，所以在断路器外壳内配有电流互感器、控制器等。
1、柱上开关
主要包括断路器、自动重合器、负荷开关、分段器和配电自动化开关。它占地面积小，成本低，结构简单，操作方便，可实现分散控制和保护，加之新技术、新工艺的发展，柱上开关得到了广泛的应用。
2、柱上断路器
它是指在线路上能够关合、承载、开断运行回路的正常电流，能够在规定的时间内关合、承载、开断过载电流和短路电流的设备。
3、自动重合器
重合器在开断故障电流的功能上与断路器相似，尤其是在弹簧机构和永磁机构充分发展之后，两者可以说基本相同。但重合器在保护和控制功能上比断路器自动化程度高，可自动进行多次开断和重合操作。
4、负荷开关
柱上负荷开关能关合、开断和承载线路正常电流，并关合和承载规定的异常电流的设备。它可以单独使用，作为主机控制、线路倒换和支路切换；也可以与熔断器组合使用，作为变压器。高压电动机等设备的控制和保护。
5、分段器
分段器是一种能够记忆通过电流的次数，并达到整定的次数后，在无电压或无电流下自动分闸的开关设备，在开断能力上与负荷开关相同。
电力配电设备的技术维护措施
自动开关又称自动空气开关。当电路发生严重过载、短路以及失压等故障时，能自动切断故障电路，有效地保护串接在他们后面的电气设备。在正常情况下，自动开关也可以不频繁地接通和断开电路及控制电动机直接起动。因此，自动开关是低压电路常用的具有保护环节的断合电器。当电流短路时，衔铁8吸合；欠压时，衔铁11释放；过载时，双金属片13向上弯曲；三者通过杠杆7使搭构脱开，由主触头切断电路。在供电中使用最多的开关器件就是自动空气开关。由于使用、维护不当，常会发生故障，损坏开关，影响正常的供电。现介绍一下在使用维护中的体会，供参考。1、检查测试后再使用。新开关应打开盒盖，检查固定螺钉是否牢固，灭弧罩是否完好，触点接触是否良好，脱扣机构是否可靠，绝缘壳是否完整。接线时，电源线应与接线端子面接触良好牢固，如图2。
如图2断路器
1、使用中有巡检制度。其中通过开关的有关部位是否过热变色，可以发现问题。①接点过热，是由于震动或材料原因造成电源线与接线端子压接螺钉松动，应紧固螺钉。②开关有本身过热，可能是负载容量超过开关容量，超载使用造成的，应更换开关。③触点过热，是触点接触面小或触点松动造成的。开关运行中发生过热现象，应及时处理，避免发生断电事故。
2、关于触点的修理。自动空气开关的故障主要发生在触点上。由于电源供电量是通过触点开关实现的，开关时会产生电弧，造成触点氧化和灼伤，使触点接触不好。氧化变色可以用砂纸打亮磨光。灼伤造成凹凸现象接触面减少，一般可用锉刀修复。大电流严重灼伤时，锉刀难于控制触点平面，应在机床上削平修复。如果修理效果不理想，可以降低额定电流值使用。触点松动则应更换。为了防止触点氧化和灼伤，可以使用导电膏。导电膏一定要在触点上薄涂，涂厚了会造成电路阻断，无法供电。
3、自动跳闸后查明原因再合闸。一般开关自动跳闸可试合闸一次，若不成功一定要查明原因再合闸，禁止盲目合闸。自动空气开关若短路脱扣或合闸失败，应打开盒盖检查触点和灭弧罩是否完好，若有灼伤及跌落物应及时清除，消灭隐患。
结语
做好配电设备的运行维护工作将有效的提高设备健康水平，是保证配网安全可靠的重要环节。配电运行人员要熟悉各种设备，钻研业务知识，不断总结提高，全面的掌握各种配电设备运行维护要点，将设备隐患降低到最低限度，不断提高供电可靠性，为供电优质服务打下坚实的基础。
参考文献：
[1]刘坤.解析配电运行中设备的检修与维护技巧[J].电子制作，2013（18）：161.
[2]梁喜标.配电运行中设备的检修与维护技巧分析[J].中国高新技术企业，2013（27）：110～111.
论文作者:庞世俊
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/15
标签：设备论文; 系统论文; 触点论文; 模型论文; 断路器论文; 电网论文; 电流论文; 《基层建设》2017年第23期论文;