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摘要：本文从配电网自动化及管理系统出发，通过分配电网管理系统应用当中出现的问题，总结了配电网管理系统的设计与实现方法，以供参考。
关键词：配电网；自动化；DMS；设计；实现
一、配电网自动化及管理系统概述
（一）配网自动化
配网自动化就是利用现代电子技术、计算机与网络技术、通讯技术及电力设备有机结合，实现配电网正常运行及故障情况下的检查、保护、控制、计量和供电部门的工作管理，其目的在于为用户提供稳定、可靠的供电，减少停电时间和范围，提高配电网的经济性、管理水平和工作效率，进而改善服务水平。依据Q/GDW11184-2014的相关规定，配网自动化具有几个基本组成部分，包括主站、子站、配电终端和通信网络。其适用范围以10KV及以下中、低压电网为主。
（二）配网管理系统
配网管理系统（Distribution Management System，简称DMS），是指通过把从变配电到用电过程的监视、控制和管理的综合自动化系统，其目标在于实现对配电网的全面自动化管理。其架构如图1所示，整套系统涵盖生产管理、用电管理、配电网管理、调度管理、WEB查询五个子系统。
配电网SCADA系统，由RTU服务器（前置机服务器）、SCADA服务器、MMI（调度工作站）、报表工作站、DA服务器、GIS服务器等组成，基于NAP（因特网路由选择层次体系中的通信交换点）。RTU服务器的其中一台主前置服务器出现故障，另外一台服务器将自动成为主前置服务器。SCADA服务器的运行原理同RTU服务器一致，可以说配电网SCADA系统是整个配电网自动化的数据中心。
二、DMS主要存在的问题
（一）DA+SCADA的局限
DA+SCADA是DMS功能当中的一部分，DA主要实现配电网故障自动化处理，也就是自动隔离配电线路当中的故障段，同时使非故障段恢复供电，减少停电时间。作为DMS系统当中的一个基本功能，由于资金方面的问题，DA的覆盖面比较窄。事实上，也DA的功能大部分只涵盖日常调度工作当中的部分内容，投入产出比不够明显。这一点可以从平均停电时间来进行分析，如图3。
图1：停电时间（来源2012年统计数据），a为用户平均停电时间，b为各国用户平均停电时间（分钟）
从图1中可以发现，在我国的北京、上海、天津等相对发达的地区，用户平均停电时间相对较短，基本能够达到美国、德国这样的程度，但同日本相比差距十分明显。但从全国来看，差距明显。从这里就可看出，我国配电网自动化在DA方面的覆盖面狭窄，互供能力差，最直观的感受就是停电时间长。
（二）GIS瓶颈
我国幅员辽阔，相应的配电网规模大，而分散、复杂，运行方式变化大，这种情形下，单纯依靠工程师的经验来进行管理，显然是不科学的。GIS（地理信息系统）可以为配电网的管理提供具备地理信息的模型，进而有效管理配电网的相关资产、设计、规划、施工及检修等。在这方面，国内进行了积极的探索，但就性能来说，不是很理想，且发展不平衡，可供参考的实用案例较少，且更多以图纸资料管理为主，这是GIS与SCADA之间信息交互不畅而产生的瓶颈。
（三）管理功能
GIS+SCADA系统，在管理功能上尚未完全涵盖日常变配电及调度工作，现阶段尚无真正意义上的配电网调度作业管理系统，某一单一功能较强，如故障处理，这种现象就是示范性很强，但实用性就仁者见仁智者见智了。对于调度工作的全程跟踪、信息共享及管理的自动化实现难度较大，事实上，部分地区也只是解决了FA的自动化，用电侧的用户，并没有明显的受益，对于整个配电自动化系统来说，DMS系统的管理功能尚显不足。在国外，WMS（配电网工作管理系统）是特别强调的功能系统，也取得了很好的经济及社会效益，这为我国提供了比较好的技术开发思路。
（四）信息孤岛
DMS系统涵盖了供给侧与需求侧的所以信息，这些信息就目前的实际来看，基本由不同部门的子系统保存。比如说用电侧的实时信息由数据采集与监控系统收集并储存，设备信息由GIS系统收集并储存，用户信息则由CIS（客户信息系统）收集储存，而这三个子系统又分属于不同的部门，这在客观上形成了信息孤岛，这也是顶层系统不完善的必然结果。
三、DMS的设计与实现
（一）DMS系统结构设计
从上文对DMS系统的分析来看，这一系统并不仅仅是一个信息管理系统，而是一个安全可靠，能够实现应用并执行各种高级服务的开放式平台，通过应用程序接口API，封装底层通信及数据库访问控制权限等功能，这样才能在平台上应用满足各种需求的应用程序，其总体系统结构如图4所示。
图4：系统结构设计示意
另外还需对以下三个要素进行考虑：标准、数据源及规模。
首先应基于IEC61970与IEC61968标准实现DMS系统的高度集成，这两个标准是国内外长期实践经验总结提升而来的，具有较为理想的指导意义，因此可以遵循这两个标准进行系统的设计。在不同地区，管理模式上的差异使得配网自动化及管理系统有着明显的差异性，如有些地方仅设配调中心，有的则执行一体化管理，而有的则希望能够将集控与配电网调度结合起来。因此就要在遵循上述标准的前提下，考虑DMS系统的适应能力，采用模块化组件以及具备裁剪功能的应用，使DMS适应各种不同的硬件架构。
其次，DMS系统的信息主要来源在于AM/FM/GIS、SCADA，要保证数据的有效性，杜绝冗余，确保数据唯一且一致，降低工作量，那么必须将这些子系统间的壁垒打破，实现信息的共享，一般来说，GIS与SCADA的集成可以采用外挂或内嵌。通常采用的方法是CIM、SVG以及XML实现二者之间的静态数据交互，而动态实时的数据交互则需要UIB技术。
最后以管理入手，基于一次网架实现规模化效益，要注意，应将管理的侧重点放置在停电申报、检修、用户管理、操作票生成、数据收集与统计处理等方面，促进故障处理向OMS（停电管理系统）转换，结合管理与技术，真正实现配电网的可靠性。
（二）DMS的实现
1、网络管理子系统
CORBA技术，能够兼容各种网络设备，网络管理子系统工作时，先与每台设备上构筑信息通道，保证数据的传输，上层软件通过该系统实现信息的交互，并通过该系统实现NAP功能。同时在该系统配置标准应用程序接口，实现用户自定义程序与上层软件的信息交互。这就使网络管理子系统成为数据中转站，承担网络通信任务，可方便实现模块化组件的接入。
2、分布式实时数据库
SCADA是一个数据收集处理中心，而DMS系统对于数据的实时性要求较高，专业化程度高，DRTIDBS（分布式实时数据库）可满足DMS的实时性要求。同时DMS系统还需要储存一些历史数据，那么可以采用商业数据库对这些历史数据进行保存。通过在网络管理子系统与各应用子系统之间建立RTDB，并有分布式实时数据管理系统形成DMS的一个数据处理子系统，这就是顶层设计当中的数据中心。
3、C++Wrapper
C++Wrapper可使DMS系统具备移植性，便于移植到计算机平台或网络平台上，在DMS及OS间添加C++Wrapper，使操作系统之间的差异被隐藏。C++Wrapper具备进程管理、线程调度、网络通信、内存管理等逻辑结构，与java虚拟机不同，C++Wrapper可嵌入在DMS平台中，可有效提高DMS的运行效率，不过还是有一定的缺陷。就是在移植到新系统时，需要重新编译整个系统。
（三）无缝集成DMS与GIS
解决问题的关键就是实现GIS与SCADA系统的互联，使实时数据在地理信息图当中现实，并且为GIS的分析提供数据，某供电局配网GIS与SCADA实时数据同步，这种配网GIS本身可支持SCADA的实时数据显示。但是配网GIS在该供电局自动化办公网段上运行，而SCADA在另一网段上运行，要实现在GIS系统上显示SCADA的数据，可利用WEBSRV也就是双网卡设置两个网段的IP地址。用这种设备当作SCADA拘束的转发服务器，利用GISSRV作为接受服务器，通过转发程序实现两个网段的实时数据同步。
结束语：
对于配电网自动化来说，DMS系统是不可或缺的组成部分，可使电网实现真正意义上的可靠运行，改善配电质量，促进服务水平的提高。因此，新一代DMS系统应从标准、管理、技术等多个方面考虑，以SCADA为基础，建立分布式实时数据库，通过合适手段 实现GIS与DMS的无缝集成，并以通畅的信息交互方式，实现信息的共享。
参考文献
【1】王宏. 配电网自动化及管理系统的设计和实现[J]. 工程技术：全文版，2016（26）：00110-00110.
【2】陈青岳. 对配电网自动化通信系统的开发设计研究[J]. 信息化建设，2016（4）.
【3】万斌. 对10kV配电网自动化调度管理系统的设计[J]. 电工文摘，2015（4）：55-57.
3.5
论文作者:应豪技,阮浩洁
论文发表刊物:《电力技术》2016年第10期
论文发表时间:2017/1/9
标签：系统论文; 配电网论文; 管理系统论文; 子系统论文; 实时论文; 数据论文; 服务器论文; 《电力技术》2016年第10期论文;