配电网自动化系统实施

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摘要:阐述了实施配电网自动化系统的目的。在分析配电自动化系统的内容和特点的基础上,提出应将配电网自动化系统的实施作为整个电力营销策略的环节之一,建立一个完整的、统一的自动化体系平台。

关键词:配电自动化;FTU分层;分布式监控系统;电力市场

配电自动化,《配电系统自动化设计导则》中针对其特点给出了很确切的定义:“利用现代电子、计算机、通信及网络技术,将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成,构成完整的自动化系统,实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化”。当前，配电网自动化正在以SCADA与GIS合一,“营配合一”,与地调、电力MIS等紧密集成的模式实行。

1配电自动化实施目的

配电自动化在我国的兴起主要是缘于城网改造工程。长期以来配电网建设不受重视,结构薄弱,供配电能力低。国家出台的城网改造政策,提出要积极稳步推进配电自动化。配电自动化实现的目标可以归结为:提高电网供电可靠性,切实提高电能质量,确保向用户不间断优质供电;提高城乡电力网整体供电能力;实现配电管理自动化,对多项管理过程提供信息支持,改善服务;提高管理水平和劳动生产率;减少运行维护费用和各种损耗,实现配电网经济运行;提高劳动生产率及服务质量,为电力市场改革打下良好的技术基础。

2配电自动化的实施的原则

配电自动化是整个电力系统与分散的用户直接相连的部分,电力作为商品的属性也集中体现在配电网这一层上。配点网自动化应面向用户并适应经济发展水平。日本在20世纪80年代,已完成了计算机系统与配电设备结合的配电自动化系统,主要城市的配电网络上投入运行。使得电网供电可靠性得到显著的提高,日本1996～1997年度平均每户停电0.1次,每次平均8min,可靠性居全球之首。

1998年我国投巨资进行城乡电网改造。由于我国对电力是国家垄断经营,尚未真正实现电力市场化，各地发展很不平衡，因此配电自动化系统实施的目的必须适应终端用户的需求。这种需求会因不同用户、因地、因行业而异随时变化。如果全面的实施配电自动化,应综合考虑。对于提高供电可靠性,应将它看作一个长期的市场行为。供电可靠性的提高是一个受多种因素制约、用多种手段有效协作后的结果,尤其依赖于系统管理水平的提高。故应将改造的重点转为采用各种综合手段提高供电质量,如采用不停电施工减少计划停电;开发应用配电自动化设备,实现远方监视、控制、协调,消除操作中人为因素可能导致的错误,从而使停电时间减少到3min/(年·户)。供电企业在实施配电自动化时,也应首先研究客户长期的、变化的、潜在的需求,按现代的营销模式做市场调查、顾客群细分等,将配电自动化的实施同时作为整个电力营销策略中的环节之一;其次,量力而行,综合企业内已有的线路网络水平、调度自动化和变电站(开闭所)自动化水平、人员素质,制定实施的进度和规模。

3配电自动化设备应具备先进性、开放性和服务的可持续性

城市配电自动化的内容是对城域所辖的全部柱上开关、开闭所、配电变压器进行监控和协调,既要有实现FTU的三遥功能,又要具备对故障的识别和控制功能,从而配合配电自动化主站实现城区配电网运行中的工况监测、网络重构、优化运行。由此，配电自动化的系统结构应当是一个分层、分级、分布式的监控管理系统,应遵循开放系统的原则,按全分布式概念设计。按照一个城区全部实施设计,系统必须将变电站级作为一个完整的通信、控制分层;系统整体设计可分为配调中心层、变电站层、中压网层、低压网层,以下分析这4层的具体设计实施。

3.1配调中心层

配调中心局域网是整个自动化系统的最高层,采用高速以太网双机配置、互为备用。该网络构成配电网自动化的调度中心(中心主站),由共享同一数据库的实现配网自动化不同功能的工作站及服务器组成。采用开放式和分布式的体系及面向对象技术,具有开放性和可扩展性。配电调度中心的建设必须先考虑:a.底层数据的同一共享(数据库唯一,标准接口);b.与地理信息系统(GIS)紧密集成;c.实时数据和管理数据的结合(“营配合一”,与电力MIS集成);d.先进、灵活的和支持查询能力。

3.2变电站层

系统结构的第二层网络是配调中心主站与各变电站子站通信的城域网。该网络利用各变电站原有的一路通道,采用光纤、电缆、载波、微波通信方式均可实现区域内SCADA功能及部分故障处理功能。进行信息分层,减少中心层负担和底层对中心层的依赖。故障处理时遥控变电站(开闭所)出口断路器,实现对安装在变电站的终端单元的控制。起建设可选择利用现有的现场智能设备实现,仅增加一套现场的远动通信单元(或一发双收)，或者再建一套带通信的现场装置完成通信和控制功能。

3.3中压网

系统结构的第三层网络是以中压10kV电力网络为依托的中压监测、控制网络。该网络由变电站子站、馈线出口保护FTU、分段开关FTU、开闭所FTU、配电变压器FTU组成。这层网络完成配电网自动化的主要数据交换及控制,是配电网自动化的核心网络。

3.3.1FTU。系统通过FTU的测量实现配网的SCADA功能,并能通过对各FTU的控制实现配网的故障识别、故障隔离、网络重构及配电网的无功/电压控制和优化运行等功能。FTU系列因需与开关、变压器配套,往往安装在户外且现场很恶劣的电气环境中,古要求其具有优秀的抗干扰、抗振动以及适应宽温度工作范围的能力。此外,FTU内部需配置蓄电池以使停电后仍能工作。

3.3.2通信。调信方式可采用载波、光纤、双绞线、无线方式。现在多采用DSP技术、现场总线技术。以数字载波原理为基础,实现了载波通信技术跨时代的突破。

3.3.3控制方式。配电自动化的控制模式主要分为两类:分布式就地控制、远方集中控制。前者仅仅实现故障隔离功能,不具有扩展性和通用性;远方集中控制依赖于强大的通信系统,适合于建立一个完整的、统一的自动化体系平台。远方集中控制方式还可在FTU上置入一套通信故障时启动的智能现场判断处理程序,紧急时刻转为分布式就地控制。

3.3.4小电流接地。配电网的一个主要故障是单相接地。小电流接地保护主要是利用各出现的零序电流实现故障选线。但是小电流接地选线在正确率很低(20%～30%)。如果以小波技术、模糊技术为识别工具,在通信系统的支持下可实现了小电流接地的故障选线、定段，大大提高接地选线的正确率。

3.4低压网

系统结构的第四层网络是面向10kV/0.4kV配电变压器低压侧符负的低压数据网。该网络由各配电变压器的低压侧出发,到各负荷节点结束;实现对各负荷节点的测量与控制,如自动抄表、负荷控制,并通过中压网、城域网与配网自动化中心主站通信。低压网在“营配合一”的系统中是用电营业系统的主要网络,该网络的通信量很小,波特率低,通信方式可采用载波、无线。因绝大部分用户是低压用户,且“一户一表”正在全面推行,故最终的低压网的配电自动化必将是抄表、负荷管理、SCADA、需方管理(DSM)集成为一体的系统。

参考文献:

[1]陈堂,赵祖康,陈星莺,等.配电系统及其自动化[M].北京:中国电力出版社

[2]徐丙垠.配电自动化远方终端技术[J].电力系统自动化

[3]林功平.配电网馈线自动化解决方案的技术策略[J].电力系统自动化