基于GIS技术的10kV配电网综合自动化系统研究

基于 GIS技术的 10kV配电网综合自动化系统研究

宁炳文

深圳供电局有限公司 广东深圳 518000

摘要：10kv配电网在我国的电能传输和供电系统当中发挥的作用比较关键，如果产生异常运行的情况，必然会引发大规模的停电事故。行业内工作人员的研究重点和技术发展方向，就是力求提高配电网运行的稳定程度。GIS技术投入使用之后，10kv配电网综合自动化系统的研究也更加顺利，本文先阐述了基于GIS技术的配网自动化系统细节，又分析了基于GIS技术的10kV配电网综合自动化系统本身，以及现场通信节点的设计，希望为后续相关工作的落实提供合理参考。

关键词：GIS技术；10kv配电网；综合自动化

在以往的配电网当中产生紧急状况，需要查找图纸，还要注意调用模拟运行系统，实际上这样得到的信息并不完整。且若配电网的故障不能及时解决，则会对配电网整体的稳定程度造成较大影响。在相关工作当中结合GIS技术使用，能够更加准确地获取地理位置信息，对后续电网负荷管理工作的落实而言也有比较明显的推动效果。

一、基于GIS配网自动化系统

（一）系统结构

配电网自动化系统中包含的构成元素较多，其中的主站系统当中还包含服务器和客户端电脑等软件，主要负责的就是配电网的整体调度和管控工作^[1]。通信网络层主要工作就是连接主站层和配电设备，保障两者之间能够实现稳定的数据交互，通常连接方式是无线或者光纤，具体选择哪一种需要根据实际情况判断^[2]。而终端层主要是由FTU、DTU等组成，大部分都是电气和自动化设备。整个系统当中的自动化系统构成要素很多，基础是控制设备。且需要注意的是不同电网单元与节点之间，需要配置的设备也有所不同，工作人员需要控制其合理性，这样才能在后续的工作当中得到更加准确的运行参数和相关信息，降低后续管理工作的落实难度。GIS技术与计算机、地理科学等技术结合使用之后，能够确定出图形元素对应的位置坐标信息，且准确程度很高。在该技术与配电网自动化技术结合使用之后，整体电网调度和管理工作的落实效率明显提升，最终也能形成综合性较强的自动控制系统，整体结构如图1所示^[3]。

图 1 配电网自动化结构

（二）通信方式

配电网通信工作方式包含两种，即有线和无线，具体工作方式的选择需要结合不同的应用场合特点以及设备，保障合理性即可。其中无线工作方式的优势在于，使用起来不必考虑布线的问题，安装工作落实难度低，但很容易被地形干扰，因此使用时需要配合卫星和高频通信设备保障稳定性。有线工作方式的优势则主要体现在其工作灵活性上，只需要配置好自站、主站和波特率，就能够实现比较稳定的串行数据通信。且若与以太网配合落实工作，则工作难度和成本投入都比较低，但在稳定性方面需要与其他设备配合提升。

二、基于GIS技术的10kV配电网综合自动化系统设计

（一）需求分析

在当下的工作当中，通信系统通常会将信息同步发送给调控中心，这样做的目的在于降低与电网综合自动化系统相关的工作落实难度。想要达到优化目的，工作人员还需要GIS设备本身具有自动获取位置信息的功能，同时相关信息的存储和分析都能够在自动化系统的辅助下完成，这样可以减少人工输入和分析信息产生误差的概率。不仅如此，使用GIS技术还需要其具备自动上传数据信息的功能，为降低工作难度和成本投入力度，一般使用GIS技术之后不必再构建其他的通信通道，只需要配合设计模块化工作方式即可满足相关工作落实的要求，可靠性较高。

（二）总体设计

众所周知，10kv配电网综合自动化系统当中，大部分设备本身都有信息交互与监控的功能，因此在工作过程中可以收到调度中心发出的指令，同时也能将配电网运行的参数信息等发送到调度中心。且需要注意的是军用GPS的定位精确度可以达到0.5m，而民用的精确度在2-3m左右，与配电网综合自动化系统配合落实工作，可以基本实现设备节点定位，这为故障产生之后，工作人员排查工作的落实争取了更多时间，且2-3m的误差并不会对维修造成影响，因此10kv配电网综合自动化系统选择民用GPS即可。

在配电网电气设备当中安装GPS模块之后能够更加便捷地获得不同设备节点的位置信息，工作人员改造升级电气设备之后，还需要尽快处理通信渠道相关的问题。电气设备出厂之后密封，拆卸之后再安装GPS模块难免对使用效果产生影响。工作人员可以将GPS模块直接安装在现场通信节点上，并对其使用细节进行合理规划，原则上是尽量与电气设备的距离拉近，以＜5m为最佳参数。这样做能够有效降低成本投入，同时在定位部署方面的难度也更低，不必考虑配电网自动化拓扑结构与其产生冲突的情况。

（三）地理坐标信息获取

虽然GPS模块能够获取通信节点的坐标信息，也能得到比较准确的故障位置，但为提升配电网故障定位工作的安全性，系统需要在具备功能模块的同时，再与北斗卫星定位技术相互兼容，这样做是为了降低GPS信号关闭产生的影响。这种模块整体运行的功耗与投资都不大，且也可以满足配电网综合自动系统的工作需求，发展前景良好。

三、基于GIS技术的10kV配电网综合自动化系统现场通信节点设计

（一）通信单元设计要求

通常情况下，配电网电气设备以RS485串行通信和工业以太网通信为主，结构中还有部分设备支持CAN总线通信。在无线传输的环节，可以构建4G或者5G网络，以太网只在上层监控工作当中使用即可。需要注意的是配电网系统在安全性和可靠性方面的要求较高，需要注意预防不法分子侵入系统带来难以挽回的社会危害。面对此种情况，配电网通信可以使用专网的方式隔离，这样能够有效减少被不法分子入侵的概率。且通信工作也要以专网为主，若情况特殊也可以使用公共网络，但在公共网络环境当中只能进行单向传输，不能由监控中心发送控制指令。

（二）通信单元结构设计

光纤专网主要是通过OLT环网的方式在不同开关的终端产生信息互通的效果，即交换机将数据信息传输到光纤网络主站之后，工作人员就能够根据IP地址的特点进行数据信息交互，功耗不高。

需要注意的是系统当中的无线专网使用的通信技术是4G技术、5G-LTE技术等相互配合，且配电网综合自动化系统中还有一部分Wimax，需要与基站配合才能实现数据信息的转接。

（三）接入单元设计

配电网电力设备通信接口的方式较多，为实现其与上层监控系统之间的通信，需要使用光纤与Wimax之间配合才能达到数据传输的目的。如果在工作中通信情况异常，则工作人员要及时将异常情况保存，作为后续数据查询工作落实的资料使用。此外，最小系统通常是由电路有微控制器等设备构成，其本身就具有时钟对准以及复位的功能，能够及时响应运维人员指令，并检查是否是接入设备存在异常。

结束语：

综上所述，GIS技术引进到配电网综合自动化系统当中之后，整个配电网日常工作和后续管理效率都能够产生比较明显的提升。针对10kv配电网架构和现场通信节点设计工作而言，工作人员需要深入地了解现场实际情况，有针对性的进行设计，保障后续系统运行的合理程度。

参考文献：

[1]陈忠.10kV配电网设备的差异化运维策略[J].集成电路应用,2021,38(06):84-85.

[2]萧新敏.浅谈电力自动化系统与10kV配电网运行管理[J].技术与市场，2021,28(02):177-178.

[3]王涛. 基于GIS的10kV配电网综合自动化系统的研究[D].兰州理工大学，2020.