概述
目前，智能电网作为技术发展的必然趋势，正在快速的推广建设中，而智能配网是智能电网的重要组成部分。在城市电网中的负荷密集区，一般都设立了开闭所，其主要功能是将变电站10kV母线进行扩展，从而增加10kV出线。建立开闭所，可以分散负荷、划分供电区间、实现多回路供电，从而提高配电网的供电可靠性。
对开闭所进行实时监控，是配电网自动化的基本功能之一，开闭所的数字化和智能化是实现配电网智能化的重要一环。
现状及存在的问题
目前，开闭所自动化技术具有多种模式，常见的有纯保护模式、RTU模式、保护测控一体化模式、配电终端模式、配电子站模式，分析如下：
1）纯保护模式：只考虑保护不考虑测控，这一类型开闭所多为小型开闭所或早期建设的开闭所，或者是较为偏远的开闭所，所内的实时数据多采用人工的方式处理。
2）RTU模式：对老开闭所进行自动化改造，在这种模式下，一般只是在原来的二次设备基础上配备RTU实现数据的采集和远方控制，分为集中式RTU和分散式RTU两种。
3）保护测控一体化模式：应用于新建站，采用这种模式的开闭所，其10kV馈出线均采用断路器，配置监控、保护一体化的微机保护装置，分散安装于开关柜内，开闭所内的实时数据由综合自动化系统的通信控制单元传送到配网调度自动化系统端。
4）配电终端模式：开闭所内配备了具有配电自动化功能的测控和保护装置，即配电终端设备，这类型开闭所的10kV馈线一般采用负荷开关装置，实时数据必须依靠配电终端设备传送到上级配电子站或配电主站系统。
5）配电子站模式：这类开闭所除了配备当地的配电终端设备外，还配备了配网自动化子站，担负着该开闭所辖区内馈线上配电变压器、柱上开关的信息采集、控制、传送和故障检测、故障隔离、恢复供电等功能。这类开闭所一般处于配网自动化的核心位置，规模较大。
以上几种模式，即使是使用最先进的配电子站模式，也只是单纯的实现了开关设备运行状态的监控和保护，而无法实现对开闭所整体状况的全面监控，具体表现在以下几个方面：
1）与操作安全有关的业务没有纳入自动化范畴，往往需单独设置防误闭锁系统，造成整体造价的增加。
2）开闭所自动化功能较为单一，缺少与环境、安防相关的智能监视辅助系统。
3）开闭所自动化系统与环境监测、视频、安防等子系统没有信息交互，存在信息孤岛。
4）现场维护不方便，除配电子站模式外，其他几种模式均缺少统一的信息管理平台。
解决方案
针对开闭所目前存在的问题，按照“十二五规划”智能配电网发展要求，以实现“配电网全面监测、灵活控制、优化运行以及运维管理集约化”为目的，本着经济、可靠、灵活的原则，采用最新计算机技术、控制技术、通信技术设计开发一种全新的开闭所自动化综合应用方案。
1、系统结构
采用分散分布式结构，主要由开关柜保护测控装置、通信子系统、综合管理平台、防误闭锁子系统、辅助子系统等构成，分为站控层和间隔层，由于开闭所一二次设备较少，站控层和间隔层设备采取统一组网的方式，两层之间通过以太网通信，根据需要可选择双网或单网，系统结构如下图所示：
为了控制网络流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性，采用VLAN技术按功能区将整个网络划分为三个虚拟网段，其中DTU与保护测控装置划分到VLAN1，站端信息处理单元与辅助子系统划分到VLAN2，站控层的综合管理平台、DTU与站端信息处理单元划分到VLAN3，各VLAN之间保持数据的独立性。
按照配电二次系统安全分区的划分规则，与配电自动化有关的保护动作信息、模拟量信息、开关量信息属于生产控制大区，而视频、环境、安防等信息属于管理信息大区，所以应将开闭所全所信息进行区分，采用不同的光纤通道与配电主站进行信息交互，DTU负责与主站生产控制大区的信息交互，站端信息处理单元负责与主站信息管理大区的信息交互。
2、系统功能
1）保护测控装置
保护测控装置按间隔设置，采用高性能的硬件平台，实现进线、出线及母联分段开关的保护、测控功能及备自投功能，为防止母联分段开关合环时冲击电流对线路和设备造成的损害，在母联分段开关保护测控装置设置合环保护功能。保护测控装置对外通信接口为双以太网，规约支持IEC60870-5-104，根据技术的发展后续可考虑IEC61850规约。为保持开关柜整理美观及减少二次设计的工作量，保护测控装置可增加开关柜测温、操显防误等辅助功能。
2）辅助控制子系统
包括安防子系统、门禁子系统和视频监控子系统及其他（智能锁具、巡视等），实现对全所主要电气设备的运行状态、安装点地及周围环境进行全天侯的监视，以满足设备运行的实时监控需求，辅助控制子系统通过VLAN2将信息汇总到站端信息处理单元，站端信息处理单元再通过VLAN3或光纤通信将本开闭所的辅助信息传给综合管理平台或配电主站。
3）防误闭锁子系统
针对开闭所的特点，可采取在开关柜前后柜门加装挂锁、就地操作回路加装电编码锁、遥控操作回路加装遥控闭锁继电器的方式；对于进线和母联开关，在开关断开后，电缆线路侧仍然可能带电，为防止带电合接地刀闸或挂接地线，必须在线路侧加装高压带电显示闭锁装置。全所防误逻辑统一在综合管理平台上实现，在综合管理平台上开票，并进行模拟预演，通过电脑钥匙进行操作。
4）通信子系统
包括站端信息处理单元和DTU。
站端信息处理单元用于采集、处理全所所有非实时数据，包括视频信息、环境信息、安防信息等，并通过VLAN3向综合管理平台提供服务。通过光纤通信，单元可将非实时数据传送到配电主站或子站。
与常规配电终端通过硬接线采集开闭所各间隔模拟量、开关量不同，DTU通过以太网通信的方式获取各间隔的模拟量和开关量，完成正常的数据采集和控制，可大量减少二次电缆的使用，通过VLAN3向综合管理平台提供服务。DTU具备可视化组态功能，可根据采集电流大小及设置的定值，判断故障电流及方向，进行就地故障处理，或者将故障信息及其性质及时上传给配电自动化主站或子站，以便进行故障隔离，实现配电自动化的功能。通过无线或光纤通信，DTU还可完成开闭所辖区内馈线上配电变压器、柱上开关的信息采集、控制、传送和故障检测、故障隔离、恢复供电等功能。
5）综合管理平台
综合管理平台是实现监视、控制的人机界面，具有监视、控制、告警、计算统计、历史数据存储检索、报表处理、事故追忆、模拟预演、视频联动等功能。
综合管理平台通过VLAN3从DTU和站端信息处理单元获取全所信息，对开闭所进行全面、实时的监视和管理，由于开闭所物理空间的限制，可将综合管理平台与站端信息处理单元、DTU统一组屏安装。
3、系统特点
1）完善的整体解决方案，集成了监控、保护、防误、配电自动化、环境监测、视频监视等多种功能，达到功能一体化和集约化的要求。
2）采用监控防误一体化技术，统一操作界面、共享同一数据库，具备防误闭锁和操作票功能，实现对一次设备手动/电动操作的强制闭锁和各种复杂闭锁逻辑。
3）采用VLAN技术进行功能区划分，通过控制网络流量，保证了数据的独立性和安全性，减少设备了设备投资。
4）改变DTU传统设计观念，DTU采集数据通过通信方式获取，大量减少了二次电缆的使用量。
5）系统可扩展性强，数据统一管理。
总结
开闭所自动化综合应用方案能有效解决目前存在的功能单一、信息分散、投资重复、系统扩展不灵活等问题，具有较大的经济和社会效益。目前，配网自动化建设的步伐正在加快，在开闭所的建设和改造之时，将开闭所综合自动化系统的实施纳入同步建设，并充分考虑系统扩展的灵活性和设备操作的安全性，这对确保今后智能配电网的实用化、信息化具有深远的意义。
