配电自动化解决方案 - HUAWEI

南京金智远维配用电自动化有限公司

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行业解决方案

技术解决方案

成功案例

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配电自动化解决方案

我国配电网自动化的发展是电力市场和经济建设的必然结果，长期以来配电网的建设未得到应有的重视，建设资金短缺，设备技术性能落后，事故频繁发生，严重影响了人民生活和经济建设的发展，随着电力的发展和电力市场的建立，配电网的薄弱环节显得越来越突出，形成了与电网建设不协调的局面。

配电自动化技术是服务于城乡配电网改造建设的重要技术，配电自动化包括馈线自动化和配电管理系统，通信技术也是配电自动化的重要组成部分。

华为携手金智远维共同打造配电自动化解决方案，构架完整的通信网络，支持在线预警、实时监控，实现故障快速定位及自愈，通过对负荷的监视，有助于调度端削峰填谷，从而大大减少停电时间，降低线损，提高供电质量。

配电网自动化解决方案是运用计算机技术、自动控制技术、电子技术、通信技术及新的高性能的配电设备等技术手段，对配电网进行离线与在线的智能化监控管理，使配电网始终处于安全、可靠、优质、经济、高效的最优运行状态。该方案如下：

其中金智远维提供主站软件、配电子站及终端xTU，华为提供通信设备及网管系统，互补性强、合作契合度高。方案主要包括：

配电主站系统：

配电主站系统包括软件系统、硬件平台、通信系统。

软件系统采用金智远维的配网自动化系统，主要功能有：

1、应用支撑平台(分布式通讯管理；网络安全管理；进程管理；责任区和权限管理；系统日志管理；系

统报警/事件服务；实时数据库管理；统一封装的不同商用数据库接口；图模库一体化建模工具；图形和

插件扩展服务；系统维护功能；

2、数据采集与监控（配网SCADA）（数据采集；数据监视功能；数据处理功能；公式计算与用户过程；分析统计功能；控制功能；挂牌功能；事项报警处理功能；人机界面；历史数据管理及查询；

3、馈线自动化功能(故障定位、故障区域隔离、非故障区域恢复供电、恢复原有运行方式）；硬件平台

包括SCADA服务器、数据库服务器、磁盘阵列、工作站等，服务器采用主备，由软件系统控制主备切换。通信系统包括：骨干交换机、前置采集交换机，采用主备，由软件系统控制主备切换。

在无线公网通信场景中，考虑到电力行业的安全性很高，在前置采集系统与主站交换系统之间增加正反

向物理格式装置，保证电力数据的安全可靠。

SDH/MSTP网络：华为提供OSN等系列设备。

配电子站系统：

配电子站系统采用金智远维的配网子站，主要功能有：现场工况的监测控制、周边智能设备信息接入与

转发（通信管理）、线路故障检测、辖区内馈线故障的信息采集、定位和隔离（故障处理）、故障在线

仿真等，作为配网自动化系统的中间层，起到分布主站功能、优化信息传输及系统结构层次、方便系统

通信组网等作用。

xPON通信组网：华为提供xPON通信组网包括以下4部分：

1. OLT（Optical Line Terminal）：光线路终端，是xPON网络的头端设备，负责ONU的接入汇聚功能，安装于110KV变电子站处；上行可以接入目前电力通信网已有的传输网中，同时OLT也可以独立具备支持

环网组网的能力（支持RSTP/MSTP），当某节点链路故障，设备应快速完成设备上行链路的切换。

2. ODN（Optical Distribution Network）：ODN设备应用在接入通信层，是OLT与ONU之间的通信光链路，负责将ONU从FTU/RTU/TTU等采集上来的监控数据传输给子站通信层的OLT，或者将子站或者主站的调度、设置信息通过ONU传递到FTU/RTU/TTU等设备，实现终端控制。

3. ONU（Optical Network Unit）：光网络单元，是xPON网络的终端设备，安放在开闭所、环网柜、柱上

开关等场景，对于ONU，主要负责对FTU/RTU/TTU等监控数据的采集，ONU上行需要提供两个EPON端口，某端口故障后能快速切换到备用端口上。华为业界首款针对电力专网推出的自然散热式ONU设备SmartAX MA5621可应用于电力系统的远程信息采集和传输，也可满足视频监控等建设需求。使得整个

系统可以采集更多的配电终端信息，进行更复杂的配电业务，以完善对用户的服务质量。

4. U2000（网络管理系统）：是面向未来网络管理的主要产品和解决方案，具备强大的网元层、网络层

管理功能，支持免现场软调、远程验收、远程升级打补丁、远程故障定位等多种高效的管理维护方法。eWBB无线通信组网

华为提供eWBB（LTE）通信组网包括以下4部分：

1. 紧凑核心网：是LTE系统核心网络设备，主要负责控制面的移动性管理，包括用户上下文和移动状态

管理，分配用户临时身份标识；鉴权管理等。紧凑核心网可部署在供电公司，支持SGSN&MME、

GGSN&S/P-GW、CG、DNS、HLR&HSS和PCRF等多个网元集成到一个机柜中，以提高核心网设备的集

成度，减少机房占地，降低设备成本。

2. 分布式基站e nodeB（RRU+BBU）：负责无线信号的收发功能，实现光纤传输网络和CPE之间的通信。分布式基站可以选址在电力供电局或者变电站位置，供电局和变电站为电力公司物业能保证传输和电源

的供应，是基站布局的最好位置。

3. 无线通信终端CPE：提供用户设备和基站之间连接，主要功能将电力设备传递的数据转化为无线信号，传递到网络层；并接受主站层通过网络层下发的控制信号传递给电力设备。CPE主要在开闭所、环网柜

等处就近部署，根据电力104或101规约出FE口或者RS串口与FTU/TTU/DTU等设备进行连接从而完成采集、控制数据的双向传递。

4. iManager M2000（网络管理系统）：凭借统一的网络管理平台，能够屏蔽不同制式网络差异，紧跟网

络演进步伐，具备未来网络管理能力；iManager M2000由硬件平台ATAE，以及两个组件CME和iSStar构成。

配电终端

配电终端采用金智远维的馈线远方终端，包括FTU和DTU设备，主要功能有：测控、周边智能设备信息

接入与转发（通信管理）、线路故障检测、故障在线仿真。

配电自动化解决方案提高供电可靠性和供电质量，缩短事故处理时间，减少停电范围，提高配电系统运行的经济性，降低运行维护费用，最大限度提高企业的经济效益，提高整个配电系统的管理水平和工作效率，改善为用户服务的水平。

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YDS-2000 配电自动化主站系统

YDS-2000配电自动化系统是以光纤网络、电力载波、GPRS/3G通信等各种通信方式为通信手段的包括主站系统、通信系统、配电自动化现场监控三大部分组成的配电自动化整体解决方案。

YDS-2000配电自动化系统以提高配电网故障处理能力、减轻配电设备运行、维护、管理工作量、提高技术和管理水平为目的，是一种集成化自动化系统。它在在线(实时)状态下，能够监控、协调、管理配电网各环节设备与整个配电网优化运行。

配电自动化实施范围包括10kV馈线、开闭所、配电变压器和电容器组等,以配网SCADA 系统作为集成主体，实现完整的配网SCADA功能、10kV馈线自动化FA 功能和10kV/400V配电房综合自动化。

YDS-2000配电自动化主站系统实现完整的配网SCADA功能，实时监测配电系统的运行，通过YX、YC数据采集，将整个配电网实时的状态完整地显示在调度面前，为配电网监控和调度提供技术手段，并实现YK功能。同时，主站系统为故障定位、供电恢复提供技术支持，实现完整的馈线自动化(FA)功能。YDS-2000系统通过与上级调度自动化系统、生产管理系统、电网GIS 平台等其他应用系统的互连，建立完整的配网模型，实现基于配电网拓扑的各类应用功能，为配电网生产和调度提供较全面的服务。

在完整的配网SCADA和馈线自动化(FA)功能的基础上，根据实际情况可以分步实施配电管理自动化（DMS）功能,如配电网运行经济分析功能、配电系统高级应用软件（DPAS）等。YDS-2000系统可以通过信息交互

总线实现与相关应用系统的互连，整合配电信息，外延业务流程，扩展和丰富配电自动化系统的应用功能，支持配电生产、调度、运行及用电等业务的闭环管理，为配电网安全和经济指标的综合分析以及辅助决策提供服务。

基于光纤EPON的通信解决方案

1. 主站至变电站的通信网络

由于我国大多数省市的供电公司已经建立了覆盖到35kV变电站的电力通信光纤网络，在配用电通信网中，配用电自动化主站系统至变电站主要采用电力专用SDH/MSTP光纤网络。主站至变电站的通信网络架构如图2-1所示。

图2-1 主站至变电站的通信网

2. 变电站至配电终端的通信网络

变电站至配电变压器的通信网络实现配电子站到配电终端之间的通信，也称为接入层通信网络，根据城市建设具体情况和配用电应用系统对不同区域的功能要求，考虑配网改造工程多、网架频繁变动的特点，采用光纤专网实现，光纤不可达处采用无线传输方式。

3. 通信设备目标单元网架

配电通信网络接入层设备由OLT光线路终端、ONU光网络单元、ODN光配线网络组成。OLT可以配备多个OLC光线路卡，OLC与多个ONU通过POS无源分光器相连，其逻辑结构如图2-3所示。

图2-3 EPON设备逻辑图

ONU设备配置在配电终端处（开闭所、环网柜、分支箱、柱上开关），实现配电终端设备信息上传至变电站。OLT设备配置在变电站内，实现变电站信息汇集上传，OLT、ONU逻辑图如图2-4所示。

图2-4 OLT、ONU逻辑图

配电房（开闭所）监控技术方案

1. 配电房综合监控要求：

10kV配电房（开闭所）一般为无人值守，除了实现电气监控功能，应同时实现视频监控功能，以及防火、防水浸、防入侵等安全监控功能，实施可视化运行和安全综合监控。因此，需要在配电房安装智能综合

监控设备，通过主站DSCADA和视频监控综合平台实现实现YX、YC、YK三遥功能，并实现视频监控、

防洪监测等综合监控功能。

智能监控设备可以一体化集成，通过光纤网络接入到主站DSCADA和视频监控综合平台。

智能监控设备要求采用模块化设计，可以灵活配置容量。满足通信介质及规约多样化要求，具有丰富规

约库，可以灵活配置通信规约。

其他的一些智能监控功能也是必须的，包括远程灯光控制、语音对讲。

2. 配电房集中式监控方案：

一般配电房(开闭所)变配电房一次接线均具有两路进线，4条以上出线。YDJ421/461基本配置可以实现6

条线路的电气监控。使用一台YDJ421/461装置的集中式配电自动化系统，系统结构如图3-1。

随着开闭所、变配电房实行无人（或者少人）值守，将安防监控加入配电自动化内，这样上面的开闭所、变配电房配置实例中相应的加入安防监控（包括视频、烟感，门禁，监视，远程通话等）。如下图3-2

所示。

如果配置YDJ422/462，则可以实现8条线路的配电房监控。对于超过8条线路以上的配电房监控，可以考虑配置多台YDJ421/461或者YDJ422/462，多个监控单元可以组一个屏，也可以做多个屏。图3-3是基于2 个YDJ421/461可实现12条线路电气监控，同时含安防监控的配电房集中式监控方案。

集中式监控方案适合于大规模施工，其缺点一是电缆走线复杂，二是将来扩充困难。

3. 配电房分散式监控方案：

针对每一条线路，在每个开关柜安装YDJ411单元监控终端一台。若干台YDJ411单元监控终端通过现场总线（RS485、CAN等）相连，连接到YDJ490通信管理单元，由YDJ490负责和主站系统的通信。如下图10-4所示。

分散式监控方案比之于集中式监控方案，其优点是：

可以由开关柜厂家预先安装，开关柜之间电缆走线少，现场施工工作量相对较少；

扩充简单方便；

在监控线路单元比较多时，投资也比集中式小。

但是，在监控线路单元比较少时，投资反比集中式要高。

分散式监控方案也可以和安防监控综合考虑，这时安防监控设备可以和YDJ490通信管理机一起组屏。

4. 配电房10kV和400V电气监控综合方案：

400V低压开关房的监控范围包括全部400V出线的断路器位置、故障指示器状态、三相电压、电流、功率等交流电量，以及开关房环境温度、湿度检测、烟感检测，移动物体检测及门禁系统，变压器温度等。

电气监控采用YDJ100低压监控终端实现, 采用完全分散的方式，一条400V线路对应安装一台终端。

YDJ100低压监控终端采用独立电源供电方式，工作电源从变压器低压侧出线端（出线熔断器上端）取得，采集出线熔断器下端的电压量，根据有无电压实现虚拟YX功能。

把400V无功补偿电容器也纳入监控范围内，YDJ600为模块化智能电容器，其智能控制器，除完成投切电容器功能，已经包含监测功能、通信功能。

YDJ490和YDJ100、YDJ600采用RS485总线方式实现通信连接，见图3-5。为避免电缆拉接的困难，也可

采用短距离无线通信方式。

YDJ490和YDJ100、YDJ600，采用MODBUS通信协议（或者其他远动通信协议）采集400V线路的全部数据。

5. 配电房电气安防综合监控：

实现电气监控和视频监控以及防洪报警、灯光控制、门磁、烟感等监控一体化集成,图3-6是基于YDJ400

实现的配电房电气安防集中式综合监控方案。

YDJ400也可以采用分散式实现，图3-7为基于YDJ411和YDJ492实现的配电房电气安防分散式综合监控方案。

馈线自动化FA技术方案：

1. 基于“FTU+主站”的FA常规方案

配电自动化主站具有完整的SCADA功能和FA功能，主站和终端能够通过光纤、载波、GPRS/3G等通信手段实现通信。

终端设备主要有FTU、TTU、DTU等（通称FTU），分别安装在电杆、环网柜、配电所等一次设备上进行现场信息的采集处理及监控。终端设备和配电一次设备的有机结合组成配电自动化基本单元。每个基本单元包含两条相互联络线路，满足故障切除和负荷转带的要求。基本单元如下图4-1所示。

配电终端设备功能要求如下：

（1）FTU配电开关监控终端，应用于柱上开关，对架空线路的正常和事故情况下的信息进行采集，将采集信息传送至主站，自动或人工对架空线路的运行状态进行监控。主要功能应包括：状态量采集；能区分线路相间及单相故障；模拟量数据采集和处理；远方控制功能；通信功能；整定功能。

（2）DTU开关站、配电所监控终端，应用于配电室、环网柜、箱式变电站，主要功能包括：模拟量数据采集和处理；数字量采集和处理；遥控功能；后备电源；通信功能；自检和自恢复功能。

（3）TTU配电变压器监测终端，应用于配电变压器，主要功能应包括：模拟量数据采集和处理；通信功能；后备电源；整定与报警功能；自检和自恢复功能；对安装无功补偿装置的配变，应具备电压无功就地自动控制的功能。

YDJ400提供了全系列的DTU/FTU/TTU产品，可以和负荷开关、断路器配合实现“FTU+主站”的FA常规技术方案。

举例如图4-2，它是一典型的环网柜环形配电网络，正常运行时A4-2打开，如F点发生永久性故障，FTU1 和FTU2测得有短路电流经过，而FTU3无短路电流经过。主站计算机系统经运算得出故障点在A2-2和A3-1 两台负荷开关之间的电路上。主站系统通过遥控断开A2-2和A3-1两台负荷开关对故障进行隔离，然后遥

控合上RMU4的A4-2负荷开关，对RMU3的用户恢复供电，整个过程预计在1分钟内完成。其他点的故障，情况类似。对环网柜内安装的负荷开关必需是有电动遥控操作机构和配置三相电流互流器。

2. 基于YDJ821分支开关控制器的FA方案

YDJ821分支开关控制器+ZCW1-12型真空开关，组成智能分支开关（看门狗），图4-3中，S4为分支开关，当F点发生故障时，由YDJ821控制S4分支开关立即跳闸，故障隔离，不影响主干线以及其他分支线路的

供电。

必要时，S4分支开关配套的YDJ821控制器可配置重合闸功能，当F为瞬间故障时，可以立即消除瞬间故障，恢复对S4分支线路的供电。

3. 基于YDJ811重合闸控制器的就地FA方案

YDJ811重合闸控制器+ZCW1-12型真空开关，配弹簧操作机构，或者YDJ803永磁开关重合闸控制器+ ZCW1-12型真空开关，配永磁机构，组成智能重合器，用于10kV线路分段开关。

就地FA方案，智能重合器、看门狗相互之间没有通信联络，也不和主站没有通信联系，在发生永久性故障，通过一次重合闸，即可以实现故障隔离和供电恢复。如果是瞬间故障，最多通过两次重合闸，实现

故障消除和全部区域恢复供电。

该方案可以应用于农村架空线路，投资成本低，功能简单实用。

图4-4中，S1和S2为智能重合器，S4为智能分支开关（看门狗）。当F1点发生故障时，由YDJ821/803控

制S4分支开关立即跳闸，故障隔离，不影响主干线以及其他分支线路的供电。

当F2点发生故障时，S1和S2跳闸，然后S1和S2配合按一定时序重合闸。如果F2点为瞬间故障，处理结束。如果F2点为永久故障，S1、S2重合不成功全部跳闸，但保持分开状态，S1继续重合。最后实现故障隔离

和非故障区域恢复供电。当故障点和电源端有超过2个以上的分段时，处理方式相同，所有分段开关，最多通过两次重合闸，就可以实现故障故障隔离和非故障区域恢复供电。

4. 基于光纤以太网和YDJ803重合控制器的FA方案

10kV线路已经全部实现光纤以太网覆盖的情况，可以采用基于“FTU+主站”的FA常规技术方案，但是

基于主站实现的FA常规技术方案,故障隔离和非故障区域恢复供电最多只能达到分钟一级的处理速度。

本方案中，FA功能完全通过智能开关自身的配合来实现，做到：

保证变电站出线开关不跳闸，重合闸不动作

只有故障发生点位置的开关保护跳闸和重合闸动作，且最多只动作一次

非故障路段的线路开关不跳闸，重合闸不动作

YDJ803永磁开关重合闸控制器+ ZCW1-12型真空开关，配永磁机构，组成智能永磁机构重合器，用于10kV 线路分段开关、分支开关。

变电站出线开关保护整定为200ms。实现目标：当线路发生故障时，相邻开关的YDJ803控制器相互配合，在200ms时间以内完成全部故障隔离和供电恢复工作，保证变电站出线开关不动作。

一个具体的示例如图4-5所示。在馈线1的主干环路上KG6、KG1、KG3、KG4、KG5、均为智能永磁机构重合器，每个开关装设YDJ803永磁开关重合闸控制器，在联络开关KG4处还装设备自投。在F1点发生故障后，KG6、KG1上流过方向相同的故障电流，而KG3上没有故障电流，KG1和KG3通过信息交互，定位故障发生在KG1、KG3区间，KG1和KG3跳闸，切除故障。KG4上的备投装置检测到一侧失压，闭合KG4完成下游供电恢复。故障处理全部完成。

如果网络结构复杂，有分支联络到其他电源，则可不采用备投方式进行下游供电恢复，仍然由主站软件

系统进行，但故障隔离并不受任何影响。

故障隔离和供电恢复工作全部完成后，由于YDJ803永磁开关重合闸控制器带FTU功能，可以把处理结果报告给主站。必要时，运行管理人员通过主站YK可以进一步优化运行方式。

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舟山配电自动化项目

舟山市普陀区作为新一轮农网改造全国示范县，拟对10kV开关站、配电房、环网柜实施运行监控，实时监测配电系统的运行，将整个配电网实时的状态完整地显示在调度面前，为配电网监控和调度提供技术手段，对10kV电气设备实现基本的SCADA功能以及远程视频监控（遥视）功能。

为了满足舟山电力的要求，提升配电运营管理水平，该项目选择华为与金智远维为其建设了整个配电自动化系统，采用华为的xPON解决方案、视频监控方案和金智远维的配电SCADA、RTU方案，满足客户对配电系统的高效管理。

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