DMS配電網管理系統(tǒng).ppt

2019/7/11,DMS配電管理系統(tǒng),華南理工大學電力學院 荊朝霞,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,目錄,2019/7/11,一、概述,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,背景,伴隨著城鄉(xiāng)配電網建設的發(fā)展、電力系統(tǒng)容量的增加、用戶的不斷增多，新型供用電技術和設備的不斷涌現，配電網也日趨復雜，線路之間的交叉、跨越、并架、分支等關系逐漸增多。面對這樣復雜的拓撲關系，僅靠人工來完成電力系統(tǒng)管理工作己經難以保證應有的速度和可靠性，因此，迅速發(fā)展的電力工業(yè)迫切需要配電網管理的計算機化。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,概念,通常把從變電、配電到用電過程的監(jiān)視、控制和管理的綜合自動化系統(tǒng)，稱為配電管理系統(tǒng)，Distribution Management System， 簡稱DMS 。 它的總體目標是實現對配電網的全面自動化管理。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,意義,在正常運行情況下，監(jiān)視配網運行工況，優(yōu)化配網運行方式。 當配網發(fā)生故障或異常運行時，迅速查出故障區(qū)段及異常情況，快速隔離故障區(qū)段，及時恢復非故障區(qū)域用戶的供電，縮短對用戶的停電時間，減少停電面積。 根據配電網電壓，合理控制無功負荷和電壓水平，改善供電質量，達到經濟運行目的。 合理控制用電負荷，從而提高設備利用率，提高企業(yè)的經濟效益和工作效率等。 自動抄表計費，保證抄表計費的及時和準確，提高了企業(yè)的經濟效益和工作效率，并可為用戶提供自動化的用電信息服務等。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,架構,配電網 管理系統(tǒng),生產管理子系統(tǒng),配電網管理子系統(tǒng),Web查詢子系統(tǒng),用電管理子系統(tǒng),調度管理子系統(tǒng),2019/7/11,二、功能模塊,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,主要功能模塊及其關系圖,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,功能模塊,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,概念,配電網SCADA系統(tǒng)（Supervisory Control And Data Acquisition，監(jiān)控與數據采集）是配電網的監(jiān)控和實時信息獲取系統(tǒng)。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,系統(tǒng)組成,SCADA一般由中央監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、現場執(zhí)行設備等三部分組成。,SCADA系統(tǒng)簡單示意圖,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,演變歷程,電力系統(tǒng)SCADA技術是從電網調度自動化技術發(fā)展而來。1965年美國東北發(fā)生了一次大的停電事故，這時許多電力公司意識到，僅僅依靠遠動裝置在模擬盤上顯示信息已經無法滿足復雜電網的安全運行的要求。因此在電力系統(tǒng)中開始把計算機運用轉移到以安全考慮為主，導致了數據采集與監(jiān)控系統(tǒng)SCADA的出現，這是電網調度自動化的一個平臺。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,應用價值,利用SCADA系統(tǒng)調度員可以掌握電網當前運行工況以及發(fā)展趨勢，給電網調度帶來很大的方便。另外利用SCADA系統(tǒng)采集的實時信息可以對電力系統(tǒng)的擾動進行快速的分析計算，從而預測跳閘的后果；可以開發(fā)在線潮流計算、系統(tǒng)仿真、校正控制等高級功能軟件。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,配電網SCADA系統(tǒng),電力系統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)最初只是在輸電系統(tǒng)進行開發(fā)。隨著配電自動化的實施，SCADA系統(tǒng)逐步被引用到配電網的監(jiān)控中，雖然配電網SCADA起步較晚，而且功能和輸電基本相同，但是并不意味著可以照搬輸電SCADA。相反，配電的SCADA系統(tǒng)比輸電的SCADA系統(tǒng)更為復雜，具有獨特特性。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,配電網SCADA系統(tǒng)獨特性,配電網SCADA系統(tǒng)獨特性主要表現在： 1. 配電網一般是樹狀結構，不僅有集中在變電所的設備，還有大量分布于饋線沿線的設備，數據分散、點多、每一點信息量較少，采集信息比輸電網困難； 2. 配電網設備較多，數據一般要比輸電網多出一個數量級； 3. 配電網的操作頻度及故障頻度遠比輸電網多，因此采集的信息應該能反應配電網的故障，例如短路故障前后的電壓和電流；,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,配電網SCADA系統(tǒng)獨特性,4. 配電網是三相不平衡網絡，而輸電網是三相平衡網絡，因而無論在計算上還是在SCADA圖形監(jiān)視上，都不盡相同； 5. 對于配電網而言，需要有建立在SCADA系統(tǒng)之上的具有故障隔離能力及恢復供電能力的自動操作軟件； 6. 配電網因其點多面廣，配電網SCADA系統(tǒng)對通信系統(tǒng)提出了比輸電網更高的要求； 7. 配電網直接連接用戶，由于用戶的增容、拆遷、改動等原因，使得配電網SCADA系統(tǒng)的創(chuàng)建、維護、擴展工作量非常大。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,配電網SCADA系統(tǒng)任務,配電網SCADA系統(tǒng)是配電網自動化的基礎。作為電力系統(tǒng)自動化系統(tǒng)的一個底層模塊，配電網SCADA肩負著幾項重要的任務： 1. 向配電網的調度、管理人員提供配電網的實時數據、信息，方便他們了解配電網的實時情況和負荷變化的趨勢；,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,配電網SCADA系統(tǒng)任務,2. 為各種電力系統(tǒng)自動化高級功能軟件提供準確、及時的信息，從而實現對配電網乃至整個電網的優(yōu)化控制、調度、故障預測和排除，提高供電質量、供電可靠性和安全性； 3. 用遠方遙控代替手工操作，提高工作效率，減輕運行、操作、維護人員的勞動強度。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,配電網SCADA系統(tǒng)的功能,從功能上看，配電網的SCADA系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)大致相同，主要實現“四遙”功能： 遙信：采集配電網的各種開關設備的實時狀態(tài)， 通過配電網的信道送到監(jiān)控計算機。 遙測：采集配電網的各種電能（如電流、電壓、 用戶負荷、電度等）的實時數值，通過配 電網的信道送到監(jiān)控計算機,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,配電網SCADA系統(tǒng)的功能,遙控：操作人員通過監(jiān)控計算機發(fā)送開關 開合命令，通過配電網信道傳達到現場， 使現場的執(zhí)行機構操作開關的開合，達到 給用戶送電、停電等目的。 遙調：操作人員通過監(jiān)控計算機或者高級監(jiān)控 程序自動發(fā)送參數調節(jié)命令，通過配電信 道傳送到現場，使現場的調節(jié)機構對特定 的參數進行調節(jié)，達到負荷大小、電壓、 功率因數調節(jié)等目的。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,配電網SCADA系統(tǒng)的功能,此外，配電網SCADA系統(tǒng)也同樣要給監(jiān)控、操作人員提供畫面，要給電力系統(tǒng)其它高級管理軟件提供數據共享的接口。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,功能模塊,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,地理信息系統(tǒng),地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System ，GIS)是一種采集、儲存、管理、分析、顯示與應用地理信息的計算機系統(tǒng)，是分析和處理海量地理數據的通用技術。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,地理信息系統(tǒng),GIS用來形成一個具有空間概念(地理環(huán)境信息)和基礎信息(電網資料)的分層管理的基礎數據庫，既能方便地查詢和管理，又為電網運行管理提供一個有效的、能操作的具有地理信息的網絡模型。 對配網設備的資產、設計、施工、檢修等進行有效的管理，為配電管理系統(tǒng)提供基礎數據庫平臺，支持系統(tǒng)應用軟件的開發(fā)和其它子系統(tǒng)功能的實現，如配電自動化系統(tǒng)(DA)、故障電話投訴系統(tǒng)(TCM)等。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,GIS在DMS上的應用,設備管理(Facilities Management，FM) ：將變電站、饋線、變壓器、開關和電桿等設備的技術數據反映在地理背景圖上。 用戶信息系統(tǒng)(Customer Information System，CIS)：借助GIS， 對大量用戶信息，如用戶名稱、地址、賬號、電話、用電量和負荷、供電優(yōu)先級和停電記錄等進行處理，便于迅速判斷故障的影響范圍，而用電量和負荷的統(tǒng)計信息還可作為網絡潮流分析的依據。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,GIS在DMS上的應用,SCADA功能：將SCADA和DSM上報的實時數據信息與GIS相結合，以便于操作和管理人員更方便地動態(tài)分析配電網的運行情況。 停電管理系統(tǒng)(Outage Management System，OMS)：接到停電投訴后，GIS通過調用CIS和SCADA 功能，迅速查明故障地點和影響范圍，選擇合理的操作順序和路徑，顯示處理過程中的進展，并自動將有關信息轉給用戶投訴電話應答系統(tǒng)。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,功能模塊,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,配電網自動化,配電網自動化(Distribution Automation，DA)的實施旨在提高城市電網配電可靠性和管理水平。 配電自動化系統(tǒng)(DA)應包括變電站綜合自動化系統(tǒng)（SA），饋線自動化(FA)，配電遠方終端(FTU)、配套的10kV柱上負荷開關、環(huán)網開關柜、通信通道以及相應的功能軟件。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,變電站綜合自動化系統(tǒng),變電站綜合自動化系統(tǒng)（Substation Automation，SA）是利用先進的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信息處理技術等實現對變電站二次設備(包括繼電保護、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠動裝置等)的功能進行重新組合、優(yōu)化設計，對變電站全部設備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內各設備間相互交換信息，數據共享，完成變電站運行監(jiān)視和控制任務。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,變電站綜合自動化系統(tǒng),變電站綜合自動化替代了變電站常規(guī)二次設備，簡化了變電站二次接線。變電站綜合自動化是提高變電站安全穩(wěn)定運行水平、降低運行維護成本、提高經濟效益、向用戶提供高質量電能的一項重要技術措施。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,變電站綜合自動化系統(tǒng),變電站綜合自動化實現的兩個原則： （1）中低壓變電站采用自動化系統(tǒng)，以便更好地 實施無人值班，達到減人增效的目的； （2）對高壓變電站（220kV及以上）的建設和設計 來說，是要求用先進的控制方式，解決各專 業(yè)在技術上分散、自成系統(tǒng)，重復投資，甚 至影響運行可靠性。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,變電站綜合自動化系統(tǒng),目前從國內、外變電站綜合自動化的開展情況而言，大致存在以下幾種結構： （1）分布式系統(tǒng)結構 （2）集中式系統(tǒng)結構 （3）分層分布式結構,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,變電站綜合自動化系統(tǒng),（1）分布式系統(tǒng)結構 按變電站被監(jiān)控對象或系統(tǒng)功能分布的多臺計算機單功能設備，將它們連接到能共享資源的網絡上實現分布式處理。 這是一種較為理想的結構，要做到完全分布式結構，在可擴展性、通用性及開放性方面都具有較強的優(yōu)勢，然而在實際的工程應用及技術實現上就會遇到許多目前難以解決的問題，如在分散安裝布置時，惡劣運行環(huán)境、抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上存在的問題等等，就目前技術而言還不夠十分成熟，一味地追求完全分布式結構，忽略工程實用性是不必要的。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,變電站綜合自動化系統(tǒng),（2）集中式系統(tǒng)結構 系統(tǒng)的硬件裝置、數據處理均集中配置，采用由前置機和后臺機構成的集控式結構，由前置機完成數據輸入輸出、保護、控制及監(jiān)測等功能，后臺機完成數據處理、顯示、打印及遠方通訊等功能。目前國內許多的廠家尚屬于這種結構方式 。 這種結構有以下不足：前置管理機任務繁重、引線多，是一個信息瓶頸，降低了整個系統(tǒng)的可靠性，即在前置機故障情況下，將失去當地及遠方的所有信息及功能，另外仍不能從工程設計角度上節(jié)約開支，仍需鋪設電纜，并且擴展一些自動化需求的功能較難。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,變電站綜合自動化系統(tǒng),（3）分層分布式結構 按變電站的控制層次和對象設置全站控制級（站級）和就地單元控制級（段級）的二層式分布控制系統(tǒng)結構。 站級系統(tǒng)大致包括站控系統(tǒng)（SCS）、站監(jiān)視系統(tǒng)（SMS）、站工程師工作臺（EWS）及同調度中心的通信系統(tǒng)（RTU） 段級在橫向按站內一次設備（變壓器或線路等）面向對象的分布式配置，在功能分配上，本著盡量下放的原則，即凡是可以在本間隔就地完成的功能決不依賴通訊網，特殊功能例外，如分散式錄波及小電流接地選線等功能的實現。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,饋線自動化,饋線自動化(Feeder Automation，FA)是指在正常情況下，遠方實時監(jiān)視饋線（主要是指10 kV電壓等級的聯絡線 ）分段開關與聯絡開關的狀態(tài)和饋線電流、電壓情況，并實現線路開關的遠方合閘和分閘操作；在故障時獲取故障記錄，并自動判別和隔離饋線故障區(qū)段以及恢復對非故障區(qū)域供電。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,饋線自動化的主要功能,(1) 數據采集功能：采集所有饋線開關的電流、電壓和開關位置信號。 (2) 數據處理功能：當配電網絡中有饋線故障時，根據RTU 和FTU 所采集的信息，自動、準確地診斷故障的區(qū)段、性質(相間故障或單相故障)，并對各類開關動作的順序和次數進行統(tǒng)計登記，以圖形或表格方式顯示或打印有關信息，供運行人員及時了解故障情況。 (3) 控制操作功能：在正常運行過程中，根據運行方式的需要，帶負荷遙控投切饋線開關或線路,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,饋線自動化的主要功能,上的其他開關，遙控投切空載線路、空載變壓器或線路電容器等；當饋線上發(fā)生故障時，能自動隔離故障區(qū)段，自動恢復對非故障線路的供電。 (4) 報表功能：自動生成各種表格，表格形式和大小由用戶任意生成，各類報表可以定時打印，也可以隨時打印。 (5) 事故告警功能：遙測量越限、設備運行異常、保護和開關動作時發(fā)出聲、光報警信號，并登記、打印和歸檔備查。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,饋線自動化的主要功能,(6) 圖形功能：用戶可自行編輯、繪制各種圖表，提供多窗口的畫面顯示，畫面具有平移、滾動、縮放、漫游和自動整理等功能。 (7) 數據庫管理功能：借助窗口，通過數據庫管理軟件，用戶可以方便地對數據庫進行創(chuàng)建、刪除、修改、讀寫、檢索和顯示，但不能修改實時數據，特別是電量數據。通過該軟件，可以保證配電網在自動化系統(tǒng)內各工作站數據的一致性。 (8) 對時功能：為保證全網時鐘的統(tǒng)一，配電網主機和RTU與FTU的時鐘應保持一致。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,功能模塊,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,需求側管理,需求側管理(Demand Side Management，DSM) 是指電力的供需雙方共同對用電市場進行管理，以達到提高供電可靠性，減少能源消耗及供需雙方的費用支出的目的。其內容包括負荷監(jiān)控與管理和遠方抄表與計費自動化兩方面。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,負荷監(jiān)控與管理,負荷監(jiān)控與管理(Load Control and Management，LCM)是根據用戶的用電量、分時電價、天氣預報以及建筑物內的供暖特性等進行綜合分析，確定最優(yōu)運行和負荷控制計劃，對集中負荷及部分工廠用電負荷進行監(jiān)視、管理和控制，并通過合理的電價結構引導用戶轉移負荷，平坦負荷曲線。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,負荷監(jiān)控與管理的意義,削峰填谷，使日負荷曲線變得比較平坦，就能夠使現有電力設備得到充分利用，從而推遲擴建資金的投入。 減少發(fā)電機組的啟停次數延長設備的使用壽命，降低能源消耗。 對穩(wěn)定系統(tǒng)的運行方式，提高供電可靠性大有益處。 用戶避峰用電可以減少電費支出，可以形成雙贏的局面。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,負荷監(jiān)控與管理的種類,目前電力系統(tǒng)中運行的有分散負荷控制裝置和遠方集中負荷控制系統(tǒng)兩種。 1. 分散負荷控制裝置功能有限，不靈活，但價格便宜，多用于一些簡單的負荷控制。如定時開關控制路燈和固定讓峰裝置設備。 2. 遠方集中負荷控制系統(tǒng)的種類比較多，根據采用通信傳輸方式的不同，可分為五種： 音頻電力負荷控制，無線電電力負荷控制， 配電線載波電力負荷控制，工頻電力負荷控制， 混合電力負荷控制,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,遠方集中負荷控制系統(tǒng),音頻電力負荷控制：利用高、低壓配電線傳輸音頻控制信號，實現電力負荷控制的技術，信號頻率一般為1671600Hz. 無線電電力負荷控制：利用無線電信道傳輸控制信號，實現電力負荷控制的技術，也稱為無線電負荷控制。 配電線載波電力負荷控制：利用配電網傳輸載波控制信號，實現電力負荷控制的技術，信號頻率一般為3KHz以上。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,遠方集中負荷控制系統(tǒng),工頻電力負荷控制：利用輸電線路傳輸的工頻電壓畸變信號實現電力負荷控制的技術。 混合電力負荷控制：利用兩種以上控制方式組成的電力負荷控制系統(tǒng)。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,負荷監(jiān)控與管理的基本層次,目前我國負荷監(jiān)控與管理以市（地）為基礎,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,負荷監(jiān)控與管理的功能,1.管理功能 （1）編制負荷控制實施方案。 （2）日、月、年各種報表打印。 2.負荷控制功能 （1）定時自動或手動發(fā)送系統(tǒng)分區(qū)、分組的廣播命令，進行跳、合閘操作。 （2）發(fā)送功率控制、點能量控制的投入和解除命令。 （3）峰、谷各時段得設定和調整。 （4）對成組或單個終端的功率、功率控制時段、點能量定制的設定和調整。 （5）分時計費電能表的切換。 （6）系統(tǒng)對時。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,負荷監(jiān)控與管理的功能,（7）發(fā)送電能讀表數凍結命令。 （8）定時和隨機遠方抄表 3.數據處理功能 （1）數據合理性檢查。 （2）計算處理功能。 （3）畫面數據自動刷新。 （4）異常、格限或事故告各。 （5）檢查、確認操作用碼口令及各種操作命令的檢查、確認并打印記錄。 （6）實時負荷曲線（包括日、月和特殊用戶）繪制，圖表顯示和拷貝。 （7）隨機查詢。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,負荷監(jiān)控與管理的功能,4.系統(tǒng)自診斷恢復功能 （1）主控機雙機自動/手動切換。 （2）系統(tǒng)軟件運行異常的顯示，有自動或手動自恢復功能。 （3）主控站通信機長發(fā)告開和保護信道切換指示。 （4）應能顯示出整個系統(tǒng)硬件（包括信道）的工作狀態(tài)。 5.通信功能 （1）與電力調度中心交換信息。 （2）與上級負荷控制中心或計劃用電管理部門交換信息。 （3）與計算機網絡通信。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,負荷監(jiān)控與管理的功能,6.其他功能 （1）調試時與終端通話功能。 （2）對配電網中各種電氣設備分、合閘操作及運行情況見識的功能。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,遠方抄表計費自動化,遠方抄表與計費自動化(Automatic Meter Reading，AMR)是指通過各種通信手段讀取遠方用戶電表數據，并將其傳至控制中心，自動生成電費報表和曲線等。,2019/7/11,華南理工大學電力學院 荊朝霞,遠方自動抄表計費系統(tǒng)的組成,電