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(diào)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(luò)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(jī)網(wǎng)絡(luò)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(yīng)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(shù)的配電網(wǎng)GIS9.1.6配電網(wǎng)GIS應(yīng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)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(jī)為基礎(chǔ)的新興技術(shù)，圍繞著這項技術(shù)的研究、開發(fā)和應(yīng)用形成了一門交叉性的學(xué)科，是管理和研究空間數(shù)據(jù)的技術(shù)系統(tǒng)。在計算機(jī)軟硬件支持下，它可以對空間數(shù)據(jù)按地理坐標(biāo)或空間位置進(jìn)行各種處理、對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理、研究各種空間實體及相互關(guān)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(jì)60年代）：思想和技術(shù)方法的探索時期。鞏固期（20世紀(jì)70年代）：GIS的發(fā)展時期。突破期（20世紀(jì)80年代）：是GIS在理論、方法和技術(shù)上取得突破與趨向成熟的階段。拓展普及期（20世紀(jì)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(jī)硬件平臺的高技術(shù)產(chǎn)品。9.1.1地理信息系統(tǒng)概述3.應(yīng)用領(lǐng)域

作為信息技術(shù)（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(guān)的領(lǐng)域，諸如資源管理、城市規(guī)劃、環(huán)境管理、設(shè)施管理等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，形成了多層次和不同尺度的應(yīng)用格局，并成為一個快速增長的產(chǎn)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(gòu)成的有機(jī)結(jié)合體。硬件配置包括：計算機(jī)主機(jī)、數(shù)據(jù)輸入設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、數(shù)據(jù)輸出設(shè)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(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)利用GIS開發(fā)技術(shù)實現(xiàn)的具體應(yīng)用軟件系統(tǒng)，如配電網(wǎng)GIS9.1.3GIS在電力應(yīng)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(shè)計方案不全面。地理信息系統(tǒng)運(yùn)行所需要的基礎(chǔ)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(chǎn)運(yùn)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(shè)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(biāo)配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)應(yīng)以站內(nèi)自動化、饋線自動化、負(fù)荷控制與管理、用戶抄表與自動計費(fèi)等四個子系統(tǒng)的地理信息管理為目標(biāo)，并將相關(guān)的MIS（管理信息系統(tǒng)）和實時信息管理融合進(jìn)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(yù)處理功能（1）圖形數(shù)據(jù)的錄入、轉(zhuǎn)換和編輯。（2）屬性數(shù)據(jù)的錄入、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(nèi)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(luò)實時分析（2）圖表分析（3）網(wǎng)絡(luò)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(shù)和GIS相結(jié)合的產(chǎn)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(chǔ)之上實現(xiàn)GIS的在線查詢和業(yè)務(wù)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(wù)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(jìn)行信息交換；平臺的無關(guān)性；良好的可擴(kuò)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(chǎn)品各具特色，它們在操作系統(tǒng)支持、Web服務(wù)器端軟件、客戶端瀏覽器、網(wǎng)絡(luò)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(yīng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)遵循或制訂的標(biāo)準(zhǔn)主要包括：1)國際IEC組織制訂的DMS標(biāo)準(zhǔn)。2)1:500、1:1000、1:2000地形圖圖式標(biāo)準(zhǔn)（GB7929-87）。3)國土基礎(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)。5)計算機(jī)軟件開發(fā)規(guī)范（GB8566-88）。6)制訂符號庫標(biāo)準(zhǔn)（包括點狀、線狀和面狀符號庫標(biāo)準(zhǔn)）。7)制訂數(shù)據(jù)字典標(biāo)準(zhǔn)。8)制訂線路及設(shè)備編碼標(biāo)準(zhǔn)。9)制訂與SCADA、負(fù)控等系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)。10)制訂與MIS、OA等系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)。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(shè)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(wù)水平，加快停電事故報告及搶修速度，減少經(jīng)濟(jì)損失，有必要為配電自動化系統(tǒng)開發(fā)設(shè)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(luò)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(yùn)行狀態(tài)進(jìn)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(fù)控制和網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)提供依據(jù)，為配電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性提供參考。DPAS主要內(nèi)容

網(wǎng)絡(luò)建模拓?fù)浞治鰻顟B(tài)估計配電網(wǎng)潮流計算短路電流計算網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)負(fù)荷預(yù)測9.3配電網(wǎng)絡(luò)高級分析系統(tǒng)(DPAS)網(wǎng)絡(luò)建模用于建立和維護(hù)配電網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，為其他應(yīng)用軟件如配電潮流、短路電流計算、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等定義配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。配電網(wǎng)絡(luò)建模不宜照搬輸電網(wǎng)絡(luò)建模方法，原因如下：網(wǎng)絡(luò)模型不完全一樣。配電網(wǎng)絡(luò)模型包括：母線、饋線段、開關(guān)設(shè)備（斷路器、負(fù)荷開關(guān)、重合器、分段器、熔斷器）、配變電容器、廠站（開關(guān)站、環(huán)網(wǎng)柜、配電站）等。應(yīng)考慮配電網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征，比如提供對輻射狀饋線結(jié)構(gòu)的專門描述，以適應(yīng)DMS研究與開發(fā)的需要，并為用戶提供方便直觀的網(wǎng)絡(luò)建模方法。配電網(wǎng)絡(luò)建模還應(yīng)考慮和FM（FacilitiesManagement）集成，以便能直接從FM數(shù)據(jù)庫生成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。9.3配電網(wǎng)絡(luò)高級分析系統(tǒng)(DPAS)拓?fù)浞治龆x：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鍪菍⒕W(wǎng)絡(luò)的物理模型轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，其結(jié)果被用于潮流計算、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和短路電流計算等網(wǎng)絡(luò)分析軟件。9.3配電網(wǎng)絡(luò)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(fù)荷預(yù)報、負(fù)荷控制、配電主站、電壓調(diào)節(jié)計劃、典型歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，彌補(bǔ)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(yīng)采用適合的計算方法。配電系統(tǒng)的拓?fù)涿枋鰬?yīng)以饋線為單位；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)成輻射狀。9.3配電網(wǎng)絡(luò)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(yùn)行分析和規(guī)劃設(shè)計最常用的工具，能根據(jù)狀態(tài)估計的結(jié)果分析實時狀態(tài)下的電力系統(tǒng)運(yùn)行工況，是網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)，配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、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(jié)果。9.3配電網(wǎng)絡(luò)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(shè)備；計算和整定保護(hù)短路的繼電保護(hù)裝置；選擇限制短路電流的電氣設(shè)備。9.3配電網(wǎng)絡(luò)高級分析系統(tǒng)(DPAS)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)目標(biāo)：在滿足網(wǎng)絡(luò)約束和輻射狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的前提下，通過開關(guān)操作改變負(fù)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(fù)荷。用途：用于配電網(wǎng)規(guī)劃和配電網(wǎng)改造；正常運(yùn)行狀態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)可以降低網(wǎng)損、平衡負(fù)荷，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與供電可靠性；故障情況下的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)可用于配電網(wǎng)事故后的供電恢復(fù)。9.3配電網(wǎng)絡(luò)高級分析系統(tǒng)(DPAS)負(fù)荷預(yù)測概述：利用歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)預(yù)測未來時段的負(fù)荷，一般針對全網(wǎng)或某個區(qū)域內(nèi)的總負(fù)荷進(jìn)行。電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測包括最大負(fù)荷功率、負(fù)荷電量及負(fù)荷曲線的預(yù)測。

分類（根據(jù)目的的不同）：超短期（未來1h以內(nèi)

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

方法：經(jīng)典預(yù)測方法：趨勢外推法、時間序列法、回歸分析法現(xiàn)代預(yù)測方法：灰色數(shù)學(xué)理論、專家系統(tǒng)方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論、模糊負(fù)荷預(yù)測9.4配電工作管理系統(tǒng)（DMSWork）運(yùn)行監(jiān)視線路潮流開關(guān)狀態(tài)線路負(fù)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(guān)開合操作雙電源用戶供電路徑切換單個或成組負(fù)荷調(diào)整支持“開始”、“前進(jìn)”、“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(hù)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(jìn)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(fù)控數(shù)據(jù)庫、關(guān)口表數(shù)據(jù)庫等的訪問設(shè)置線路設(shè)備的顏色和圖符形式，設(shè)備標(biāo)注設(shè)置等等不同的用戶指定不同的權(quán)限用戶權(quán)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(zhǔn)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(jī)網(wǎng)絡(luò)

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

（1）2000年10月13日，四川二灘水電廠計算機(jī)系統(tǒng)收到異常信號停機(jī)，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(jī)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)病毒，經(jīng)調(diào)查確認(rèn)是技術(shù)人員在系統(tǒng)調(diào)試中用筆記本電腦上網(wǎng)所致。9.5.1配電自動化計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和基本組成1.網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)用連網(wǎng)電纜將文件服務(wù)器和工作站等設(shè)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(jié)構(gòu)總線型結(jié)構(gòu)環(huán)型結(jié)構(gòu)樹型結(jié)構(gòu)混合型結(jié)構(gòu)特點：通信協(xié)議簡單，站點故障容易檢測和隔離。 連線費(fèi)用大，中央結(jié)點要求高。星型結(jié)構(gòu)在星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所有計算機(jī)（節(jié)點）都連到中心計算機(jī)或集線器上。除了與集線器或與中心計算機(jī)相連外，計算機(jī)不與其它計算機(jī)相連。

1.網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

特點：連線總長度小于星型結(jié)構(gòu)，站點容易擴(kuò)充和刪除總線任務(wù)重，易產(chǎn)生瓶頸問題總線上任何一點發(fā)生故障都會使網(wǎng)絡(luò)中的通信失敗

安全性不好

總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使用一條叫做總線的傳輸媒體。網(wǎng)絡(luò)中的所有計算機(jī)都直線連接在總線上。同軸電纜常常在總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中當(dāng)作傳輸媒體。

總線結(jié)構(gòu)1.網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)型結(jié)構(gòu)特點：傳輸速率高，傳輸距離遠(yuǎn)一個點的故障會形起整個網(wǎng)絡(luò)的崩潰

安全性低網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有計算機(jī)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(luò)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(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)樹型結(jié)構(gòu)

優(yōu)點：容易擴(kuò)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(jié)構(gòu)結(jié)合不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點。1.網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)計算機(jī)接口通信控制及數(shù)據(jù)交換設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備計算機(jī)接口數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備傳輸介質(zhì)9.5.1配電自動化計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和基本組成雙絞線三類線：10MB五類線：100MB六類線：200MB光纜：達(dá)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(zhì)2.網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)同軸電纜連接器

同軸電纜的結(jié)構(gòu)

雙絞線示意圖

計算機(jī)連接接線盒

RJ-45水晶頭結(jié)構(gòu)

光纖

計算機(jī)設(shè)備：服務(wù)器、工作站、共享設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備：網(wǎng)絡(luò)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(qiáng)信號交換機(jī)：連接兩個以上同類網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)橋路由器：連接兩個以上的網(wǎng)絡(luò)(2)互聯(lián)設(shè)備2.網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)配電自動化計算機(jī)系統(tǒng)主站配置3.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件的選擇9.5.1配電自動化計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)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(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬件組織提供了機(jī)遇，使之能夠跟上計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的步伐，同時也為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件選擇帶來了一定難度。選擇原則1）以應(yīng)用為本2）網(wǎng)絡(luò)硬件應(yīng)支持網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件主要涉及網(wǎng)絡(luò)速度、服務(wù)器、網(wǎng)卡、交換機(jī)和防火墻等。4.計算機(jī)系統(tǒng)的軟件9.5.1配電自動化計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和基本組成1）操作系統(tǒng)服務(wù)器：