【配电自动化】北京城区配电自动化应用与实践

配电自动化建设是建设坚强智能电网的六大环节之一，是坚强智能电网的重要基础和组成部分。智能电网战略目标的提出，为配电自动化注入了新的内涵，也为配电自动化的发展指明了方向。国网北京城区供电公司主要负责首都核心区(东城、西城两个行政区：北起北三环路，南至木樨园，东起工人体育馆、东二环路，西至三里河路)93km2 的供电服务任务。面向的客户包括党中央、国家机关等特级、一二级用户(涉及中南海、人民大会堂等二级及以上重要用户400 余户)及普通居民用户。随着北京市城市发展，核心区的配电网一次网架结构趋于稳定，为配电自动化的实施奠定了基础。此外，随着中国经济的发展和国际地位的日益提升，作为中国政治、文化和商务中心的首都核心区对供电可靠性提出了更高的要求，特别是“奥运会”、“国庆60 周年”及其他重要的政治活动，要求北京核心区电网实现“超稳定、高可靠”，在网架稳定、设备可靠的基础上，实施城区配电自动化成为实现上述目标的必由之路。

北京城区配电自动化项目建设进一步完善了配电网架，扩大了配电自动化覆盖面，优先对架空线路进行自动化改造并实现智能自愈，并在信息集成的基础上实现配网高级应用，开展与客户的互动建设。配电自动化作为配电网运行管理的基础平台，在提高供电可靠性、提升配网精益化管理水平方面发挥了重要作用。

配电自动化建设回顾

建设规模及建设历程

国网北京城区供电公司经过多年的统一规划发展，网架结构日趋坚强，配电网主干线主要采用双环网、双射网、多分段多联络等接线方式，满足了不同类型用电客户的高可靠性需求。目前，城区供电公司共运行管理110kV 变电站28 座、35kV 变电站1座，10kV 电缆线路1788 条，10kV 架空线路256 条，服务客户总数80 余万户，历史最高负荷230.1 万kW，负荷密度2.47 万kW/km2，售电量95.1 亿kWh。

自2005 年开始，国网北京城区供电公司在首都核心区开展配电自动化建设，初步完成配电自动化主站系统建设，以及部分开闭站、架空混网线路、带二级以上重要客户的电缆分界室的自动化改造。原核心区范围内自动化整体覆盖率为50.48%。

2009 年9 月，根据国家电网公司《关于下达智能电网试点工程项目计划的通知》( 国家电网智能〔2009〕909 号文) 的有关要求，国网北京城区供电公司所辖东城区、西城区被正式批准为首批配电自动化工程试点区域。2010 年北京城区配电自动化试点工程建设全面开展，升级完善配电自动化系统、建成配电生产运营指挥平台， 2010 年12 月15 日竣工，首都核心区配电自动化整体覆盖率达到79.92%;2010 年12 月24 日，顺利通过国家电网公司组织的工程化验收，北京城区配电自动化系统正式投入试运行; 2011 年12 月1 日，顺利通过国家电网公司组织的实用化验收。国家电网公司验收专家组对北京城区配电自动化系统工程项目验收结论是“北京城区建成了国内覆盖范围最广、实用化程度最高的配电自动化系统。该项目取得的显著效果对国家电网公司全面推进智能配电网的建设及后续运行维护管理有很强的借鉴和示范作用。”配电自动化系统在历次重大政治活动供电保障、日常电网运行监控和电网故障应急处置中作用突出、成效显著。截至2013 年底，城区接入各类配电终端总数6964 台，整体终端在线率超过92%。

建设目标及建设思路

北京城区一直把配电自动化建设作为一项长期的重点建设项目，从建设GIS 实现配电网静态数字化管理起步，试点馈线自动化;到建设配电自动化系统实现配电网实时动态监控，完成与GIS 的一体化应用;再到建设配电生产运营指挥平台实现配电网全面信息集成应用，逐步推进智能自愈及尝试分布式电源接入;率先实现配电网调控与抢修一体化应用。

北京城区配电自动化建设遵循信息化、自动化、互动化的建设发展思路，以逐步巩固配电自动化成果为基础，向智能配电网建设方向发展。不断从日常的运行维护中积累经验，不断完善配电自动化各项管理制度，以适应智能配电网建设发展要求，达到工程建设及管理建设同步提升的目的，为国家电网公司智能电网发展战略中试点探索阶段提供可借鉴的思路。

配电自动化体系架构及技术特点

系统功能架构

北京城区在原有配电自动化主站系统的基础上进行了软硬件的升级改造，实现了主配网全电压等级的电网运行监视控制和主配网动态拓扑表功能;建成配电生产运营指挥平台，通过与地区调度自动化、地理信息系统、生产管理系统、运行管理系统、营销客户管理系统等信息的整合共享和集成应用，实现了停电管理、风险管控、应急指挥以及95598 与用户间的互动等功能;通过与GIS 集成，实现了配电网实时数据、电网拓扑、设备信息、用户资料及地理信息的高度整合;接入了智能小区的光伏发电、热电气三联供等分布式电源的运行数据，实现了对分布式电源投/ 退的监视与控制。见图1。

图1 北京城区配电自动化系统功能架构

系统技术路线

(1)通过配电SCADA/FA 提供的基于地理背景调控一体化平台、分布式电源接入控制策略、智能预警和智能自愈功能，实现配电网调度经济优化运行。

(2)配电GIS 作为电网图形与模型的唯一入口，保证系统数据源的唯一性，保证图形与模型的同步更新。实现图模库一体化，全自动生成各种电网图形供全局共享。

(3)遵循IEC 61970/lEC 61968 标准，实现各信息系统数据共享，打破信息孤岛现状，为配电生产运营指挥及各信息系统应用提供支持，满足智能配电网信息交互需求。

(4)供电企业通过对计划停电、故障停电进行风险分析及风险预警，加强与客户的互动，为生产运营决策提供可靠依据，增强配电风险信息应用能力和安全生产互动能力。

系统技术特点

北京城区配电自动化工程以全覆盖、常态化、实用化为建设目标，满足了配电网日常生产、运行、管理的要求;以自动化、信息化、互动化为建设核心，满足了智能配电网建设发展的需求，并具备以下技术特点：

(1)配网调控一体化系统。

基于地理背景的SCADA 功能为配网调度人员提供地理位置、配网实时数据、运行方式等全方位的信息，为及时发现配网异常、快速处理配网故障提供便捷手段，有效提高配网调度人员的响应能力及决策能力。按照“大运行”的模式建设集中式配电自动化系统，进行全网统一建模，实现电网调控一体化，利用先进的动态网络拓扑技术，实现了主配网动态拓扑应用。

(2)配电生产运营指挥平台。

平台以停电管理、配电生产运营指挥需求为导向，以配电自动化、GIS 等业务系统为核心，在北京电网主配网公共信息模型(CIM)基础上，采用面向服务的架构(SOA)整合现有业务系统，实现了对配电网相关信息的梳理整合，监督了配电网相关信息系统维护的及时性和准确性。将检修、消缺、技改、抢修等生产运营工作纳入到一个统一的指挥平台，实现部门、单位间的高效联动和互动，达到生产环节风险可知、可控。生产指挥应对措施科学合理，实现了电网生产信息与客户的互动，真正成为配电生产运营指挥的抓手。

(3)率先实践智能自愈线路建设，智能自愈应用流程示意图见图2。

国内率先实践配电网自愈线路建设，具备及时发现、快速诊断、自动隔离故障的能力，根据配电网设备的属性信息和运行信息自动决策出最优的负荷转供步骤并能够自动执行，实现智能决策恢复非故障区段供电功能，在发展智能自愈基础上，研究实践用户互动功能，实现用户与生产人员间故障信息交互、辅助应急指挥及故障修复后的自动恢复正常供电方式的功能。大大缩短了故障影响时间，有效缩小了故障影响范围，提高了电网应急处置能力，提升了优质服务层次。

图2 智能自愈应用流程示意图

(4)创新国际领先技术，实现与GIS 互操作。

简化图形维护环节，使各系统间图形数据达到标准统一，利用已有的GIS 图源，基于IEC 61970，扩展CIM 模型，形成适应配电网的标准拓扑模型。通过配电自动化系统与GIS 的互操作，实现了配电网实时信息、电网拓扑、设备信息、用户信息及地理信息的高度整合，保证了图形、数据的共享和唯一，建立了统一的信息集成及交互规范。

配电自动化实用化应用情况

组织管理体系建设

国网北京市电力公司成立配电自动化工作推进组，在推进组内部分设管理推进小组、技术推进小组和工程推进小组，细化和明确配网自动化工作责任。

为提供专业技术支持，国网北京市电力公司成立配网技术研究中心，重点开展城市智能配电网相关技术研究，为配电自动化提供技术支持，为配电网建设及运行提供辅助决策，为基层单位提供配网技术服务。

作为项目试点单位，城区供电公司成立配电自动化建设领导小组，执行上级对智能电网建设中重大问题的决策;根据国网北京市电力公司配电自动化建设总体目标实施城区配电自动化试点项目建设工作。

实用化建设思路

国网北京城区供电公司确立了配电自动化向智能电网发展的“三步走”战略——夯实基础、深化应用、智能运营，见图3。

图3 北京城区配电自动化实用化思路

夯实基础：以完善网架结构、提高配电自动化设备应用和覆盖水平为目标，建立运维体系、完善系统功能、提升信息安全、维护基础数据，实现配电网的实时监控。

深化应用：以实现电网透明化管理，提升安全生产能力、提高客户服务水平为目标，完善安全技术措施和运维管理体系、整合应用信息资源、创新主动服务模式，实现城区供电公司核心业务一体化、全方位管理。

智能运营：以信息化、自动化、互动化为目标，探索智能配电网运营管理模式，从经济、高效、优质方面实践电网风险预控、智能决策、经济优化、新能源管理，形成配电网智能运营良性循环的新局面，实现电网建设与社会进步的和谐发展。

通过配电自动化试点工程的建设及应用，进一步夯实了配电自动化应用基础。国网北京城区供电公司结合国家电网公司试点工程验收意见，按照“三步走”战略，明确了深化应用的整体思路：实时监视全面准确、调控运行安全精准、运维管理集约高效、客户服务主动及时、政治供电常态可靠，业务管理与配电自动化

融合进步，服务电网和社会发展。

实用化应用情况

国网北京市电力公司先后出台了《北京市电力公司配电自动化管理规定(试行)》、《城区供电公司配电自动化运行管理规定》等34 项管理制度和作业指导书，明确了配电自动化设备投运、验收、巡视、维护等各环节的职责。

国网北京城区供电公司按照国家电网公司《配电自动化技术导则》等相关技术规范中对配电自动化的定位及功能要求，结合城区配电生产实际，从提高供电可靠性、业务高效化及客户服务质量等方面出发，全面梳理了配电自动化系统及配电生产运营指挥平台在配电生产的功能应用。对原有14 套系统的功能从安全生产、客户服务、应急处置、政治供电4 个方面进行了梳理整合，涉及安监、运检、调度等19 个部门，实现了安全生产管理与技术进步的共同发展[3]。北京城区配电自动化应用场景见图4。

图4 北京城区配电自动化应用场景

(1)提升系统实用化指标：配电自动化系统自2005 年正式投运至今，运行安全稳定，年可用率超过99.99%。通过对29 座变电站、3200 个站室及设备的调度监控，优化35 类1019 种监控信息，实现配电网的透明化监控。动态分析自动化终端设备的缺陷及运行数据，针对问题制定解决措施，开展检修维护工作。

(2)完善调控一体业务：按照“大运行”要求，完成了调控一体化模式下调度和监控业务的全面融合。增加了低压设备监控功能、倒闸操作自动预警，制定了基于自动化的应急预案，根据配电网设备的属性信息和运行信息自动决策制定最优的负荷转供方式，自动生成操作票并执行。

(3)提高供电可靠性：通过配电自动化的广泛应用和对智能自愈的探索，自愈线路由2010 年底的6 条增加到104 条。用户分界负荷开关有效地解决了客户波及故障。2011 年，在金融街地区建成了高可靠性供电示范区，以配电自动化和双环网供电方式为重要技术手段，使该区域供电可靠性达到99.9999%，户均年停电时间不超过0.5 分钟。示范区供电可靠性水平步入国际先进行列。

(4)集约运维管理问题：开闭站自动化覆盖率达到了100%，技防、视频等辅助监视手段和超声波、地电波等先进状态监测技术得到了广泛应用。将配电运行工区原有的4 个配电基地站整合为2 个基地站，降低了运营成本，提高了运行能力。

(5)强化安全保障：通过落实有效的安全管理措施和技术措施，确保了各项检修、抢修、现场作业工作的安全。利用生产运营指挥平台制订发布了1339 项停电计划，累计分析、发布223项电网一级风险，207 项电网二级风险，执行配电自动化现场安全技术措施3000 余次，进行防误安全校核1055 次。

(6)健全制度体系：在建设阶段形成的18 项管理制度的基础上，从安全、生产管理等方面制订完善了《城区配网故障处理规则(试行)》、《城区供电公司具备自动化功能的10kV 设备检修(抢修)安全技术措施》等10 项管理制度，并在城区供电公司配网业扩、架空入地、煤改电等工程和日常检修、巡视、倒闸操作、故障处理等工作中，得到全面落实执行。

(7)拓展客户服务方式：依托配电生产运营指挥平台及时将各类停电、服务等信息，通过多种渠道及时主动告知客户，实现对中南海、国家大剧院、国家博物馆、天安门等重要客户供电信息的实时监视。通过与营销系统信息交互，实现低压客户数据与生产管理的结合，配电自动化服务覆盖了68 万余户居民，215户二级及以上重要客户。

(8)深化政治供电保障应用：随着配电自动化的推广应用，对二级以上重要客户的外电源实施自动化监控。城区供电公司利用配电自动化及运营指挥平台系统对全国“两会”、“国庆党和国家领导人向人民英雄纪念碑敬献花篮”等重大活动，开展外电源梳理分析、隐患排查、方式调整、实时监视等工作，实现了政治供电“零闪动”的目标。

(9)扩充实用化功能：随着应用深入和管理创新，城区公司不断扩充新的实用化功能，2013 年与厂家一起，部署了终端网管、低压监控管理、LTE230M 电力无线专网、智能推断事故判定等系统模块，进一步深化系统应用。

配电自动化实用化成效

国网北京城区供电公司通过建成基于地理背景、运行综合可视、配网调控一体的配电自动化主站系统，建成基于标准抢修流程、停电风险管控、用户全景互动的配电生产抢修指挥平台，实现了配网调控与生产指挥职能的深度融合，完成配网调度、监视、控制业务及各系统资源有效整合，全面实现了配电网资源集约化管理，业务综合性应用。

(1)系统功能应用更加广泛深入：各自动化系统已经成为城区供电公司电网运行及生产管理不可或缺的技术手段，在安全生产、客户服务、应急处置、政治供电等方面得到广泛应用，完全融入了各项日常工作中，由被动适应型向主动决策型转变提供了有效的技术支撑。

(2)安全生产基础更加坚实稳固：通过加装用户分界负荷开关，实现了对用户内部故障的自动切除或隔离，有效降低了配网永久性故障，利用系统遥控操作安全防误功能，实现了对电网接地、故障区间远方操作的自动闭锁。采用远方调整电网运行方式和故障处理，减少运行人员现场操作环节，降低电网和人身安全风险。应用配电生产运营指挥平台的风险管控功能，提前对停电计划进行风险分析，对现场作业进行实时监控，实现了计划停电的可控、在控。将电网、设备、人员风险管控作为贯穿安全生产各个环节的链条，实现了部门、专业、单位间围绕风险管控的联动和互动，形成电网、设备、人员的三道防线。

(3)生产运营管理更加高效可靠：随着对电网设备状况、故障信息、运行环境等相关信息进行全面监控，从根本上改变了传统的运维模式，大幅提升了运行管理质量和集约化管理水平。配网故障数量大幅下降，故障处置效率大幅提升，自动化功能在高可靠性示范区的成功应用，为城区电网进一步提升明确了发展方向。配电生产运营指挥平台的上线运行，促进了地理信息、生产管理等系统的综合应用，对各类系统信息进行了有效整合和深入挖掘。

(4)客户服务工作更加主动优质：通过配电生产运营指挥平台实现客户互动，电网信息能够主动告知客户，客户停电信息能够辅助电网生产决策。依托配电生产运营指挥平台及时将故障处置、计划停电等信息，通过电话、传真、短信等多重方式，主动告知客户，使客户业务由被动等待变为主动服务，差异化服务能力得到提升，塑造了“国家电网”良好的品牌形象。

结语

国网北京城区供电公司经过多年的配电自动化建设实施，总结出配电自动化建设指导思想，即：“先坚强，再自动;先重要，再一般;先架空，再电缆;先自愈，再可视;有需求，再互动;社会进步与智能配网和谐发展”。北京城区配电自动化应用与实践的成功经验对国家电网公司全面推进配电自动化建设及后续运行维护管理具有借鉴和示范作用，对全面推进配电自动化实用化树立典范，为国家电网公司智能电网发展战略奠定基础。

原标题：【配电自动化】北京城区配电自动化应用与实践