配電自動化9管理系統(tǒng)

2014年3月配電自動化輸配電系統(tǒng)研究所第8講：配電管理系統(tǒng)(DMS)

配電管理系統(tǒng)

（DistributionManagementSystem，DMS）是變電、配電到用電過程的監(jiān)視、控制、和管理的綜合自動化系統(tǒng)。饋線自動化系統(tǒng)（FA）配電調度SCADA系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)（GIS）配電網(wǎng)事故呼叫系統(tǒng)配電網(wǎng)絡高級分析系統(tǒng)（DPAS）配電工作管理系統(tǒng)（DMSWork）配電自動化計算機網(wǎng)絡DMS主要功能

9.1地理信息系統(tǒng)（GIS）9.1.1地理信息系統(tǒng)概述9.1.2地理信息系統(tǒng)的組成9.1.3GIS在電力應用中存在的問題9.1.4配電網(wǎng)GIS的功能分析9.1.5基于Web技術的配電網(wǎng)GIS9.1.6配電網(wǎng)GIS應遵循的標準9.1.1地理信息系統(tǒng)概述定義地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem，GIS）是一項以計算機為基礎的新興技術，圍繞著這項技術的研究、開發(fā)和應用形成了一門交叉性的學科，是管理和研究空間數(shù)據(jù)的技術系統(tǒng)。在計算機軟硬件支持下，它可以對空間數(shù)據(jù)按地理坐標或空間位置進行各種處理、對數(shù)據(jù)進行有效的管理、研究各種空間實體及相互關系。9.1.1地理信息系統(tǒng)概述2.發(fā)展階段萌芽期（20世紀60年代）：思想和技術方法的探索時期。鞏固期（20世紀70年代）：GIS的發(fā)展時期。突破期（20世紀80年代）：是GIS在理論、方法和技術上取得突破與趨向成熟的階段。拓展普及期（20世紀90年代）：GIS更具有開放性和信息資源共享性，并成為可以支持多種計算機硬件平臺的高技術產品。9.1.1地理信息系統(tǒng)概述3.應用領域

作為信息技術（InformationTechnologies，IT）的重要組成部分，GIS經(jīng)過多年發(fā)展，在幾乎所有與空間信息相關的領域，諸如資源管理、城市規(guī)劃、環(huán)境管理、設施管理等領域中得到了廣泛應用，形成了多層次和不同尺度的應用格局，并成為一個快速增長的產業(yè)。9.1.2地理信息系統(tǒng)的組成地理信息系統(tǒng)是由硬件環(huán)境、軟件環(huán)境和數(shù)據(jù)庫構成的有機結合體。硬件配置包括：計算機主機、數(shù)據(jù)輸入設備、數(shù)據(jù)存儲設備、數(shù)據(jù)輸出設備。9.1.2地理信息系統(tǒng)的組成GIS軟件配置開發(fā)平臺：Arc/Info、Map/Info開發(fā)工具：VisualBasic、VisualC++等WindowsXP、Windows2003UNIX、Linux等Foxpro、Sybase、Oracle、Informix等關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)利用GIS開發(fā)技術實現(xiàn)的具體應用軟件系統(tǒng)，如配電網(wǎng)GIS9.1.3GIS在電力應用存在的問題1.在我國電力行業(yè)所建的地理信息系統(tǒng)存在的問題，主要表現(xiàn)在：總體規(guī)劃或設計方案不全面。地理信息系統(tǒng)運行所需要的基礎數(shù)據(jù)不全。一體化數(shù)據(jù)圖模解決方案未能解決好地理信息系統(tǒng)與EMS/SCADA、配電自動化系統(tǒng)等生產運行自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)圖模共享問題。2.用于配電自動化的地理信息系統(tǒng)建設的難點體現(xiàn)在：配電網(wǎng)的資料數(shù)據(jù)整理輸入工作量巨大，數(shù)據(jù)不穩(wěn)定。開發(fā)的地理信息系統(tǒng)軟件功能不全，深度不夠。9.1.4配電網(wǎng)GIS的功能分析配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的目標配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)應以站內自動化、饋線自動化、負荷控制與管理、用戶抄表與自動計費等四個子系統(tǒng)的地理信息管理為目標，并將相關的MIS（管理信息系統(tǒng)）和實時信息管理融合進來，實現(xiàn)圖形和屬性的雙重管理功能。配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的主要功能一、數(shù)據(jù)預處理功能（1）圖形數(shù)據(jù)的錄入、轉換和編輯。（2）屬性數(shù)據(jù)的錄入、轉換和編輯。（3）屬性數(shù)據(jù)與圖形數(shù)據(jù)的掛接互訪。（4）與配電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)接口及圖形轉換。二、圖形操作與制圖輸出9.1.4配電網(wǎng)GIS的功能分析9.1.4配電網(wǎng)GIS的功能分析GIS實時數(shù)據(jù)顯示畫面配電網(wǎng)故障時地理信息圖上的故障區(qū)域顯示配電網(wǎng)故障時故障區(qū)域內的用戶信息1718三、數(shù)據(jù)的分析與計算功能9.1.4配電網(wǎng)GIS的功能分析（1）網(wǎng)絡實時分析（2）圖表分析（3）網(wǎng)絡模擬分析四、信息查詢功能（1）條件查詢（2）空間查詢GIS的發(fā)展：9.1.5基于Web的配電網(wǎng)GIS幾乎在開發(fā)組件式GIS的同時，出現(xiàn)了Web

GIS，它是Internet技術和GIS相結合的產物。對于組件式GIS和WebGIS的界限越來越模糊，有時可以不加區(qū)分。WebGIS是在信息發(fā)布、數(shù)據(jù)共享、交流協(xié)作基礎之上實現(xiàn)GIS的在線查詢和業(yè)務處理等功能的，Web分布式交互操作是其工作的重心。WebGIS：9.1.5基于Web的配電網(wǎng)GISWebGIS的基本組成包括：Web服務器Browser瀏覽器（GIS插件）頁面描述語言（如HTML、VRML）Web交互程序（JAVA、CGI、ActiveX）GIS數(shù)據(jù)庫管理器（ARCS-TORM、SDE）9.1.5基于Web的配電網(wǎng)GIS與傳統(tǒng)GIS相比，WebGIS具有如下優(yōu)點：基于互聯(lián)網(wǎng)進行信息交換；平臺的無關性；良好的可擴展性；使用面廣，操作更簡單。幾個重要的GIS廠商發(fā)布的WebGIS產品各具特色，它們在操作系統(tǒng)支持、Web服務器端軟件、客戶端瀏覽器、網(wǎng)絡傳遞的圖形格式以及支持的數(shù)據(jù)格式等存在一定的異同。如下表所示：9.1.5基于Web的配電網(wǎng)GIS9.1.5基于Web的配電網(wǎng)GIS9.1.6配電網(wǎng)GIS應遵循的標準應遵循或制訂的標準主要包括：1)國際IEC組織制訂的DMS標準。2)1:500、1:1000、1:2000地形圖圖式標準（GB7929-87）。3)國土基礎信息數(shù)據(jù)分類與代碼（GB/T13923-92）。4)電力工業(yè)部信息編碼標準。5)計算機軟件開發(fā)規(guī)范（GB8566-88）。6)制訂符號庫標準（包括點狀、線狀和面狀符號庫標準）。7)制訂數(shù)據(jù)字典標準。8)制訂線路及設備編碼標準。9)制訂與SCADA、負控等系統(tǒng)接口標準。10)制訂與MIS、OA等系統(tǒng)接口標準。11)國電公司2000年《10kv及以下配電地理信息系統(tǒng)規(guī)劃建設的若干意見》（試用）。9.2配電網(wǎng)事故呼叫系統(tǒng)為了提高用戶服務水平，加快停電事故報告及搶修速度，減少經(jīng)濟損失，有必要為配電自動化系統(tǒng)開發(fā)設計配電網(wǎng)事故呼叫系統(tǒng)。JWEMC的配電網(wǎng)事故告警系統(tǒng)的組成如下：955989.3配電網(wǎng)絡高級分析系統(tǒng)(DPAS)DPAS的功能：利用配電自動化系統(tǒng)的各種信息，在實時或研究狀態(tài)下，對配電自動化系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行分析，提供一種配電網(wǎng)分析和決策的工具，為故障的恢復控制和網(wǎng)絡的重構提供依據(jù)，為配電網(wǎng)運行的安全性、可靠性和經(jīng)濟性提供參考。DPAS主要內容

網(wǎng)絡建模拓撲分析狀態(tài)估計配電網(wǎng)潮流計算短路電流計算網(wǎng)絡重構負荷預測9.3配電網(wǎng)絡高級分析系統(tǒng)(DPAS)網(wǎng)絡建模用于建立和維護配電網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫，為其他應用軟件如配電潮流、短路電流計算、網(wǎng)絡重構等定義配電網(wǎng)的網(wǎng)絡結構。配電網(wǎng)絡建模不宜照搬輸電網(wǎng)絡建模方法，原因如下：網(wǎng)絡模型不完全一樣。配電網(wǎng)絡模型包括：母線、饋線段、開關設備（斷路器、負荷開關、重合器、分段器、熔斷器）、配變電容器、廠站（開關站、環(huán)網(wǎng)柜、配電站）等。應考慮配電網(wǎng)絡的網(wǎng)絡結構特征，比如提供對輻射狀饋線結構的專門描述，以適應DMS研究與開發(fā)的需要，并為用戶提供方便直觀的網(wǎng)絡建模方法。配電網(wǎng)絡建模還應考慮和FM（FacilitiesManagement）集成，以便能直接從FM數(shù)據(jù)庫生成網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫。9.3配電網(wǎng)絡高級分析系統(tǒng)(DPAS)拓撲分析定義：網(wǎng)絡拓撲分析是將網(wǎng)絡的物理模型轉化為數(shù)學模型，其結果被用于潮流計算、網(wǎng)絡重構和短路電流計算等網(wǎng)絡分析軟件。9.3配電網(wǎng)絡高級分析系統(tǒng)(DPAS)狀態(tài)估計定義：利用一切可以利用的離線數(shù)據(jù)，利用母線負荷預報、負荷控制、配電主站、電壓調節(jié)計劃、典型歷史數(shù)據(jù)進行測量，彌補測量數(shù)據(jù)量的不足，保證全網(wǎng)的可觀測性，可以提高量測數(shù)據(jù)的可靠性和完整性。由于配電網(wǎng)如下的特點，狀態(tài)估計也應采用適合的計算方法。配電系統(tǒng)的拓撲描述應以饋線為單位；網(wǎng)絡結構成輻射狀。9.3配電網(wǎng)絡高級分析系統(tǒng)(DPAS)配電網(wǎng)潮流計算潮流計算是DPAS中最基本的功能，是電力系統(tǒng)運行分析和規(guī)劃設計最常用的工具，能根據(jù)狀態(tài)估計的結果分析實時狀態(tài)下的電力系統(tǒng)運行工況，是網(wǎng)絡分析的基礎，配電網(wǎng)的網(wǎng)絡重構、故障處理、無功優(yōu)化和狀態(tài)估計都需要配電網(wǎng)潮流的計算結果。9.3配電網(wǎng)絡高級分析系統(tǒng)(DPAS)短路電流計算短路種類：三相短路、兩相短路、單相接地短路、兩相接地短路短路電流計算的目的：正確地選擇和校驗各種電氣設備；計算和整定保護短路的繼電保護裝置；選擇限制短路電流的電氣設備。9.3配電網(wǎng)絡高級分析系統(tǒng)(DPAS)網(wǎng)絡重構目標：在滿足網(wǎng)絡約束和輻射狀網(wǎng)絡結構的前提下，通過開關操作改變負荷的供電路徑，以便使網(wǎng)損最小，或解除支路過載和電壓越線，或平衡饋線負荷。用途：用于配電網(wǎng)規(guī)劃和配電網(wǎng)改造；正常運行狀態(tài)下的網(wǎng)絡重構可以降低網(wǎng)損、平衡負荷，提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性與供電可靠性；故障情況下的網(wǎng)絡重構可用于配電網(wǎng)事故后的供電恢復。9.3配電網(wǎng)絡高級分析系統(tǒng)(DPAS)負荷預測概述：利用歷史負荷數(shù)據(jù)預測未來時段的負荷，一般針對全網(wǎng)或某個區(qū)域內的總負荷進行。電力系統(tǒng)負荷預測包括最大負荷功率、負荷電量及負荷曲線的預測。

分類（根據(jù)目的的不同）：超短期（未來1h以內

）；短期（日負荷預測或周負荷預測）；中期（月至年的負荷預測）；和長期（未來3~5年甚至更長時間）；

方法：經(jīng)典預測方法：趨勢外推法、時間序列法、回歸分析法現(xiàn)代預測方法：灰色數(shù)學理論、專家系統(tǒng)方法、神經(jīng)網(wǎng)絡理論、模糊負荷預測9.4配電工作管理系統(tǒng)（DMSWork）運行監(jiān)視線路潮流開關狀態(tài)線路負荷帶電狀態(tài)系統(tǒng)停電范圍系統(tǒng)掛牌、摘牌操作操作模擬記錄模擬的一系列開關開合操作雙電源用戶供電路徑切換單個或成組負荷調整支持“開始”、“前進”、“后退”、“最后”等重放操作。操作步驟可以編輯。用戶報裝管理報裝方案生成報裝記錄生成、刪除、維護用戶報裝查詢：系統(tǒng)用戶可以在系統(tǒng)中查詢申請用電客戶的報裝進展情況低壓報裝9.4配電工作管理系統(tǒng)（DMSWork）故障報修管理報修記錄登記、查詢修理票打印修理票向供電局傳遞報修位置在GIS上的定位和顯示根據(jù)線路實時帶電狀態(tài)和掛牌信息，確定停電的類型用戶定位

系統(tǒng)配置和安全管理GIS系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)營業(yè)數(shù)據(jù)庫、負控數(shù)據(jù)庫、關口表數(shù)據(jù)庫等的訪問設置線路設備的顏色和圖符形式，設備標注設置等等不同的用戶指定不同的權限用戶權限信息經(jīng)過加密之后，集中保存在數(shù)據(jù)庫中系統(tǒng)只準許用戶使用允許的功能，禁止不被允許的功能9.5配電自動化計算機網(wǎng)絡

作用：解決配電自動化各子系統(tǒng)之間及內部各功能模塊之間資源的共享問題。組成：硬件系統(tǒng)：構成了計算機網(wǎng)絡的物理實體軟件系統(tǒng)：實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡的各種功能計算機系統(tǒng)的安全運行是配電自動化系統(tǒng)安全運行的基本保證之一。相關事故：

（1）2000年10月13日，四川二灘水電廠計算機系統(tǒng)收到異常信號停機，7秒甩出力89萬，川渝電網(wǎng)幾乎瓦解。（2）2003年12月30日，龍泉、政平、鵝城換流站計算機系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)病毒，經(jīng)調查確認是技術人員在系統(tǒng)調試中用筆記本電腦上網(wǎng)所致。9.5.1配電自動化計算機網(wǎng)絡的結構和基本組成1.網(wǎng)絡的拓撲結構用連網(wǎng)電纜將文件服務器和工作站等設備在物理上連接起來的連接方式。主要有五種基本形式：星型結構總線型結構環(huán)型結構樹型結構混合型結構特點：通信協(xié)議簡單，站點故障容易檢測和隔離。 連線費用大，中央結點要求高。星型結構在星形拓撲結構中，所有計算機（節(jié)點）都連到中心計算機或集線器上。除了與集線器或與中心計算機相連外，計算機不與其它計算機相連。

1.網(wǎng)絡的拓撲結構

特點：連線總長度小于星型結構，站點容易擴充和刪除總線任務重，易產生瓶頸問題總線上任何一點發(fā)生故障都會使網(wǎng)絡中的通信失敗

安全性不好

總線拓撲結構使用一條叫做總線的傳輸媒體。網(wǎng)絡中的所有計算機都直線連接在總線上。同軸電纜常常在總線拓撲結構中當作傳輸媒體。

總線結構1.網(wǎng)絡的拓撲結構環(huán)型結構特點：傳輸速率高，傳輸距離遠一個點的故障會形起整個網(wǎng)絡的崩潰

安全性低網(wǎng)絡內的所有計算機都連在一起，形成一個環(huán)，該環(huán)不能中斷，形狀可以不是一個圓。從網(wǎng)絡中的任何一點，都可以沿同一方向傳輸數(shù)據(jù)，最后返回起點。1.網(wǎng)絡的拓撲結構樹型結構

優(yōu)點：容易擴展，故障容易分離處理。

缺點：對根的依賴性很大，根發(fā)生故障整個系統(tǒng)就崩潰。混合型結構結合不同拓撲結構的優(yōu)點。1.網(wǎng)絡的拓撲結構2.網(wǎng)絡的互聯(lián)計算機接口通信控制及數(shù)據(jù)交換設備數(shù)據(jù)傳輸設備計算機接口數(shù)據(jù)傳輸設備傳輸介質9.5.1配電自動化計算機網(wǎng)絡的結構和基本組成雙絞線三類線：10MB五類線：100MB六類線：200MB光纜：達到每秒幾百兆。同軸電纜無線傳送：衛(wèi)星通信、紅外線與激光、微波。(1)傳輸介質2.網(wǎng)絡的互聯(lián)同軸電纜連接器

同軸電纜的結構

雙絞線示意圖

計算機連接接線盒

RJ-45水晶頭結構

光纖

計算機設備：服務器、工作站、共享設備。網(wǎng)絡連接設備：網(wǎng)絡適配器：網(wǎng)卡，10MB、100MB和10/100MB集線器：HUB，連接網(wǎng)上的各個節(jié)點，增強信號交換機：連接兩個以上同類網(wǎng)絡，網(wǎng)橋路由器：連接兩個以上的網(wǎng)絡(2)互聯(lián)設備2.網(wǎng)絡的互聯(lián)配電自動化計算機系統(tǒng)主站配置3.計算機網(wǎng)絡硬件的選擇9.5.1配電自動化計算機網(wǎng)絡的結構和基本組成

配電自動化是一個綜合性的系統(tǒng)，在實施過程中一般采用分步實施原則，這就為計算機網(wǎng)絡的硬件組織提供了機遇，使之能夠跟上計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展的步伐，同時也為計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的硬件選擇帶來了一定難度。選擇原則1）以應用為本2）網(wǎng)絡硬件應支持網(wǎng)絡系統(tǒng)軟件主要涉及網(wǎng)絡速度、服務器、網(wǎng)卡、交換機和防火墻等。4.計算機系統(tǒng)的軟件9.5.1配電自動化計算機網(wǎng)絡的結構和基本組成1）操作系統(tǒng)服務器：