配电自动化终端自适应技术基础分析与研究应用

配电自动化终端自适应技术基础分析与研究应用

章安荣陆少斌陈斌赵灿华吴锦辉

国网福建省电力有限公司柘荣县供电公司福建宁德355300

摘要：随着人们生活水平在不断的提高，对于用电的需求在不断的加大，配电终端自适应具备的动态灵活性、模型架构稳定性、通信兼容性、批量化管理技术特征是当前配电自动化应用水平和运维管理效率提升的关键，也是未来构建开放互联生态的互操作平台支撑。在IEC61850提出的电力信息模型基础框架和通用服务映射架构体系基础上，开展设备描述、通信服务接口和协议解耦、识别发现和动态配置自适应基础分析与技术研究，提出配电自动化终端自我描述技术、自动注册技术、分布式馈线自动化拓扑自组网技术、终端批量化自动配置技术、多通信协议兼容技术及自适应互操作测试技术的应用与实践思路。

关键词：配电终端；自适应技术；自描述；自注册；自组网；自配置

引言

配电网即为电力供应链的末端，是智能电网建设中不可或缺的重要组成部分，配电自动化不仅改善了配电网的供电质量，同时也提高了供电的可靠性。配电自动化在国内外已发展了近40年，是现代电网管理中的重要组成部分，不仅显著提高了服务质量，降低了建设经费，同时也促进了企业的发展。20世纪的90年代末期我国的配电自动化开始发展，经过近20年的发展，其相关技术已逐渐成熟。本研究通过总结国内外在配电自动化方面的发展情况，并对当前该行业中出现的问题进行了阐释及分析。

1配电终端自我描述技术

1.1终端设备对象建模

在设备对象建模中，根据IEC61850智能电子设备建模原理，配电终端应用功能经过逻辑分解和重组之后，抽象为最小的逻辑节点容器。逻辑节点容器由支持该功能实现的所有数据对象和抽象通信服务组成，数据对象再根据功能约束定义数据属性和服务形成公共数据类，数据对象通过公共数据类实例而来，形成从终端功能到公共数据属性的层层嵌套和继承的树状关系模型结构。在应用层面，模型语义集主要定义逻辑节点容器类，为保持模型语义集最大范围的公共属性，建模应按照由小到大的改动原则自下而上进行扩展。采用新建、复用和扩展方法在IEC61850-7 Ed2.0上重新构建配电自动化终端公共信息模型语义集，3种方法的建模方法及其适用范围见表1。

配电自动化模型语义集构建方法及功能适用范

1.2模型描述模式规范

配电终端是以馈线为主体关联起来的，拓扑结构中应扩充馈线模型，馈线与变电站是关联关系，以表明馈线的电源点所在的变电站。馈线（Circuit）定义了一条配电线路的正常或实际连接状态，它从变电站引出连接到另一条配电线路的常开开关或各种终端设备（用电设备、分布式电源等）。馈线的电源点是变电站或者开闭所，终点是负荷、分布式电源，与另一条馈线相联的联络开关（常开开关）、开闭所等。针对于电缆接线方式中常用的环网柜、分支箱等增加Distribution Substation对象，Distribution Substation中包含相应的现场设备，属于Circuit，配电自动化系统的变电站配置描述语言（substation configuration description language，SCL）对象模型结构如图1所示。

图1配电自动化系统SCL对象模型结构

2配电自动化技术在电力系统中应用分析

2.1变电站自动化技术应用

自动化技术与计算机网络技术的结合发展，对整个电力系统发展的发展都起到了推动作用。在变电站整个系统运行的过程中，计算机信息技术能够对其进行详细的数据分析，形成更高的具有安全性的系统。但是还是需要提高对变电站的运行实施监控，有利于整个运行数据的获取以及及时地判断系统运行状态。

2.2电网调度自动化的应用

电网调度自动化技术主要可以分为5个等级：国家电网、大区电网、省级电网、地区电网以及县级调度，所有电网调度自动化的基础都是建立在计算机应用上，利用计算机网络技术实现电网调度的管理自动化，及时地对获取的数据进行分析，提高了电力系统运行的稳定性。

3配电自动化的未来发展

3．1分布式电源

发电功能和储能功能是分布式电源的两个重要组成部分。其发电的原理是通过其他的材料和动力产生电能，如风能发电和光伏发电。但是新能源发的电都不能储存，只能全额上网，或是用户自发自用余点上网。所以储能技术也是未来的一个发展方向，能将瞬时发的电储存起来。分布式发电具有发电地点要求低，且更好的与客户进行互动，让电网与客户之间更加协调，通过智能化的配电系统的研发，使设备更加的顺畅。

3．2配用电互动技术

用户对于电网发展起着重要的作用，既是参与者又是使用者。而电力系统中的平衡也是通过用户的使用而达到的。从另一方面也保证了供电系统的稳定与可靠性。电力系统提供的电价和用电信息及最新的供电技术对用户使用的积极性都会产生提升作用。分布式电源的快速发展，用户对传统的用电方式已经不再适应，对用电模式的要求也提高了。因此，只能电网的优势就越来越突出，对用户对用电的要求主动响应，确保用户用电的运行正常。

3.3配电终端多通信协议映射兼容技术

为解决通信技术不断发展带来的应用架构变化迁移问题，IEC 61850采用通信映射服务技术ACSI实现上层系统应用数据和底层通信技术分离。理论上，通过定义具体通信协议的特定服务映射信息（SCSM），即可将标准化的抽象通信映射服务映射到任何用户选择的通信协议，其通信映射体系架构如图3所示。通过这种分离—抽象—映射的操作过程，IEC61850能够支撑系统架构的长期稳定性。然而实际中，抽象通信服务在映射到具体通信协议中，往往存在不同程度的折损，不能完全对等映射，尤其是针对配用电、分布式电源等领域的轻量级通信协议。目前配电自动化现行的101/104通信，在承载IEC61850定义的60多种标准化抽象通信服务时，只能实现关联、数据对象、控制、定值组四大类10多种通信服务的映射，无法充分灵活应用通信技术资源，通信可扩展性不强。考虑系统安全防护要求，WebService通信端口容易受到网络攻击而不被基础工业体系采纳，因此文件服务、报告控制、数据集等集成型通信服务需要考虑其他互联网通信协议承载。

结语

自适应技术体系是终端设备走完工业自动化道路，开启工业互联网时代的必经过程，也是配电自动化应用水平和运维管理效率的关键支撑。自适应带来的模型稳定性、动态灵活性、拓扑自组网、多种通信兼容性、批量化工程管理等技术特征，不仅能够支持现阶段配电终端即插即用、智能化运维管理和故障快速处理等功能应用的实现，而且能够提供一个具备互操作性的上层抽象层，来弥补开放互联过程中物联网终端各自孤立、难以互通的不足，强化物联网终端与云端的系统性连接，为工业互联网应用提供互操作平台基础，支撑上层多样化的应用开发、算法、资源与服务部署,对下可以延伸扩展电子标签、传感器网络、一二次设备融合等硬件设备的互联与边缘系统集成。 

参考文献：

[1]徐丙垠，李天友，薛永端.智能配电网与配电自动化电力系统自动化[J].电力系统自动化，2016，33（17）：38-41.

[2]苏海勇，孙凯，孙奉杰.浅析县城电力系统配电网自动化模式方案[J].神州，2012（21）：30.