淺析配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)-2009-8-4.doc

淺析配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)2009-8-4 17:33【大 中 小】【打印】【我要糾錯】摘要：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對配電網(wǎng)自動化提出了更高的要求，配電網(wǎng)自動化也是電力系統(tǒng)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢。技術(shù)在發(fā)展，需求也在提高，應(yīng)參照發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的經(jīng)驗，結(jié)合實際情況，綜合考慮近期與遠(yuǎn)期、全局與局部、主要與次要的關(guān)系，進(jìn)一步設(shè)計開發(fā)出先進(jìn)、通用、標(biāo)準(zhǔn)的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)，對電力市場的發(fā)展具有重要意義。文章主要對配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)進(jìn)行探討，并提出配網(wǎng)自動化實施中的注意問題等。 關(guān)鍵詞：配網(wǎng)自動化；線損；技術(shù)；供電質(zhì)量；配電管理系統(tǒng)一、配網(wǎng)自動化的基本問題盡管中國的配網(wǎng)自動化工作已進(jìn)入了試點實施階段，但對于配網(wǎng)自動化的認(rèn)識仍然眾說紛紜，下面僅對配網(wǎng)自動化的概念、范圍、任務(wù)、可靠性原則進(jìn)行闡述。 （一）概念 配網(wǎng)自動化：利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與電力設(shè)備相結(jié)合，將配電網(wǎng)在正常及事故情況下的檢測、保護(hù)、控制、計量和供電部門的工作管理有機(jī)地融合在一起，改進(jìn)供電質(zhì)量，與用戶建立更密切更負(fù)責(zé)的關(guān)系，力求供電經(jīng)濟(jì)性最好，企業(yè)管理更為有效。 （二）范圍 110kV及以下電力網(wǎng)絡(luò)屬于配電網(wǎng)絡(luò)，它包括高、中、低壓配電網(wǎng)絡(luò)，要討論的配網(wǎng)自動化特指10kV中壓配電網(wǎng)自動化。 （三）任務(wù) 1使整個配電網(wǎng)線損降至最小，提供優(yōu)質(zhì)的供電質(zhì)量。 2在整個配電網(wǎng)事故情況下，系統(tǒng)能適時分析確定事故原因，排除因瞬間故障造成的不必要的停電事故；對于永久性故障，系統(tǒng)將及時分隔故障段，進(jìn)行電網(wǎng)重構(gòu)，保障非事故線路段盡快恢復(fù)供電。 （四）可靠性原則 實施配網(wǎng)自動化的首要目標(biāo)是提高配電網(wǎng)的供電可靠性，實現(xiàn)高度可靠的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)要遵循原則：（1）具有可靠的電源點；（2）具有可靠的配電網(wǎng)網(wǎng)架（規(guī)劃、布局、線路）；（3）具有可靠的設(shè)備（一次智能化開關(guān)、二次戶外FTU、TTU等）；（4）具有可靠的通信系統(tǒng)（通信介質(zhì)、設(shè)備）；（5）具有可靠的主站、子站系統(tǒng)（計算機(jī)硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)）。 二、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的基本構(gòu)成配網(wǎng)自動化系統(tǒng)是一項系統(tǒng)工程，它大致可分為三個子系統(tǒng)：配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)；配網(wǎng)自動化子站系統(tǒng)；配網(wǎng)自動化終端。 （一）配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng) 主站系統(tǒng)由三個子系統(tǒng)組成：配電SCADA主站系統(tǒng)；配電故障診斷恢復(fù)和配網(wǎng)應(yīng)用軟件子系統(tǒng)DAS；配電AM/FM/GIS應(yīng)用子系統(tǒng)DMS構(gòu)成 1配電SCADA主站系統(tǒng)由前置機(jī)服務(wù)器（RTU服務(wù)器）、SCADA服務(wù)器、調(diào)度員工作站（MMI）、報表工作站、DA服務(wù)器、GIS服務(wù)器等組成。前置機(jī)服務(wù)器：它包括若干臺前置機(jī)服務(wù)器。其中一臺為主前置機(jī)服務(wù)器，當(dāng)服務(wù)器出現(xiàn)故障時，從前置機(jī)服務(wù)器中的一臺自動成為主前置機(jī)服務(wù)器，以保證系統(tǒng)的正常運行，這是由nap來完成的。主前置機(jī)服務(wù)器通過dater接收子站通過交換機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)，由vcterm經(jīng)過規(guī)約解釋存入當(dāng)?shù)貎?nèi)存，形成生數(shù)據(jù)實時共享內(nèi)存。主前置機(jī)服務(wù)器通過rawd向若干從前置機(jī)服務(wù)器發(fā)送生數(shù)據(jù)，各從前置機(jī)服務(wù)器通過datsrv接收主前置機(jī)服務(wù)器發(fā)送來的生數(shù)據(jù)形成自己的生數(shù)據(jù)實時共享內(nèi)存。 SCADA服務(wù)器：它包括若干臺SCADA服務(wù)器。其中一臺為主SCADA服務(wù)器，當(dāng)服務(wù)器出現(xiàn)故障時，從SCADA服務(wù)器中的一臺自動成為主SCADA服務(wù)器，以保證系統(tǒng)的正常運行，這是由nsp來完成的。主SCADA服務(wù)器通過datsrv接收主前置機(jī)服務(wù)器發(fā)送來的生數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理形成熟數(shù)據(jù)。將形成的熟數(shù)據(jù)存入內(nèi)存，形成實時庫。同時將形成的熟數(shù)據(jù)存入硬盤，形成歷史庫，歷史庫全系統(tǒng)唯一只有一個。需要歷史數(shù)據(jù)時，從歷史庫取數(shù)據(jù)。取數(shù)據(jù)的方式有：polling方式；stream方式；sql方式。整個主站系統(tǒng)為一個局域網(wǎng)，通過交換機(jī)或HUB連接在一起。 2為保證配網(wǎng)自動化系統(tǒng)投運后，能夠完全滿足本系統(tǒng)的技術(shù)要求，必須對本系統(tǒng)起至關(guān)重要作用的配電故障診斷和恢復(fù)功能（即DA功能）進(jìn)行聯(lián)調(diào)測試。在進(jìn)行DA聯(lián)調(diào)測試前，必須保證以下條件完整無誤：（1）主站置庫完畢并經(jīng)反復(fù)檢查無誤；（2）主站、子站和FTU之間的通訊正常；（3）對要進(jìn)行DA測試的FTU進(jìn)行遙測、遙控、遙信調(diào)試，并保證其功能正常；（4）恢復(fù)無故障區(qū)段的供電時，必然涉及到變電站出口斷路器，因此要對變電站的出口斷路器進(jìn)行遙控測試。另外，在DA測試中采用繼電保護(hù)測試儀模擬故障引起開關(guān)跳閘的方式啟動配電自動化系統(tǒng)的DA功能，完成一次設(shè)備的實際動作。實現(xiàn)故障的自動隔離、非故障區(qū)段的恢復(fù)可以采取多種方法，取決于自動化裝置的技術(shù)特點和整體方案。一般有就地控制和主站遠(yuǎn)方控制兩種方式。就地控制以饋線終端單元（FTU）之間的配合為主，不需要通信通道，通過對線路過流或過壓的檢測，以及對開關(guān)分合閘的邏輯控制實現(xiàn)故障區(qū)段的隔離和非故障區(qū)段的供電恢復(fù)；主站遠(yuǎn)方控制方式需要有可靠的通信通道，通過主站軟件對FTU上傳信息的分析判斷，制定合理的隔離策略和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)策略，遠(yuǎn)方控制配電開關(guān)實現(xiàn)故障區(qū)段的隔離和非故障區(qū)段的供電恢復(fù)。 3配電管理系統(tǒng)DMS。（1）從輸電系統(tǒng)自動化的發(fā)展來看，中國目前已普及了以SCADA功能為主的地調(diào)自動化系統(tǒng)，但作為更高層次的能量管理系統(tǒng)（EMS）卻尚未全面達(dá)到，盡管如此，輸電系統(tǒng)SCADA已經(jīng)發(fā)揮了巨大的作用。由于配電系統(tǒng)較輸電網(wǎng)更復(fù)雜、更分散，實現(xiàn)綜合管理系統(tǒng)水平的配電管理系統(tǒng)（DMS）的難度也就更大。因此，應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)輸電系統(tǒng)自動化發(fā)展經(jīng)經(jīng)驗，在使用中不斷提高系統(tǒng)自動化水平。（2）DF9100配電主站系統(tǒng)中的AM/FM/GIS是配電管理系統(tǒng)的重要功能之一。它是將地理學(xué)空間數(shù)據(jù)處理、計算機(jī)技術(shù)與電力系統(tǒng)相結(jié)合，為獲取、存儲、檢索、分析和顯示電力設(shè)備的空間定位資料和屬性資料而建立的計算機(jī)化的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。其中AM為自動繪圖，F(xiàn)M為設(shè)備管理，GIS是地理信息系統(tǒng)，AM/FM/GIS是配電管理系統(tǒng)DMS的基本平臺。利用AM/FM/GIS集成DMS系統(tǒng)，建立統(tǒng)一的DMS數(shù)據(jù)庫，為各子系統(tǒng)提供共享資料，從而減少資料的冗余度，保證資料的一致性，提供良好的全圖形化的人機(jī)界面。地理信息系統(tǒng)GIS的引入為電力系統(tǒng)應(yīng)用提供了全新的表達(dá)形式，更具有現(xiàn)實性，更直觀易用，并對現(xiàn)有應(yīng)用進(jìn)一步擴(kuò)展，使其具備空間管理、運用能力，實現(xiàn)更高一級的管理。（3）配電地理信息系統(tǒng)GIS與配電SCADA系統(tǒng)互聯(lián)，使實時數(shù)據(jù)在地理信息圖上顯示并為GIS的空間分析子過程提供數(shù)據(jù)，該局配網(wǎng)GIS與SCADA實時數(shù)據(jù)同步。配網(wǎng)GIS系統(tǒng)本身就支持SCADA實時數(shù)據(jù)的顯示，但由于GIS系統(tǒng)運行在該局辦公自動化10網(wǎng)段上，而SCAD系統(tǒng)運行在191網(wǎng)段上，目前為了實現(xiàn)GIS系統(tǒng)的實時顯示，利用WEBSRV（雙網(wǎng)卡設(shè)置191和10段IP）機(jī)器作為CADA實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，10段的GISSRV（10網(wǎng)段的SCADA服務(wù)器）作為SCADA實時數(shù)據(jù)接受服務(wù)器，利用轉(zhuǎn)發(fā)程序?qū)崿F(xiàn)兩個不同網(wǎng)段的實時數(shù)據(jù)同步。 （二）配網(wǎng)自動化子站系統(tǒng) 因為配網(wǎng)監(jiān)控設(shè)備點多面廣，配電SCADA系統(tǒng)的系統(tǒng)測控對象既包含較大容量的開閉所、環(huán)網(wǎng)柜，又包含數(shù)量較多、分布較廣的柱上開關(guān)，不可能把所有的站端監(jiān)控設(shè)備直接連接到配電主站，因此必須增設(shè)中間一級，稱為配電子站（SUB-STATION），由其管理其附近的柱上開關(guān)、開閉所、配電站端監(jiān)控設(shè)備，完成“數(shù)據(jù)采集器”、饋線監(jiān)控、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控及饋線重合閘的功能；并將實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送配電主站通信處理器，這樣既能節(jié)約主干通道又使得配電自動化主站SCADA網(wǎng)絡(luò)可以繼承輸電網(wǎng)自動化的成熟成果。 （三）配網(wǎng)自動化終端 城市配網(wǎng)自動化終端負(fù)責(zé)對城域所轄的柱上開關(guān)、開閉所、環(huán)網(wǎng)柜、配電變壓器等進(jìn)行監(jiān)控，既要實現(xiàn)FTU、TTU等的三遙功能，又要實現(xiàn)對故障的識別和控制功能，從而配合配網(wǎng)自動化主站及子站實現(xiàn)城區(qū)配網(wǎng)運行中的工況檢測、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、優(yōu)化運行以及網(wǎng)故障時的故障隔離和非故障區(qū)域的恢復(fù)供電。 為本系統(tǒng)配套的WPZD-110型FTU，其容量為9路遙測量，8路遙信量，4路遙控量，具有與上級站通訊的RS-232接口，也有與下級站通訊的RS-485接口。其主要功能有：數(shù)據(jù)采集和處理，遠(yuǎn)方控制與當(dāng)?shù)乜刂?，故障識別、故障隔離和負(fù)荷轉(zhuǎn)移，接受遠(yuǎn)方指令及轉(zhuǎn)發(fā)采集的數(shù)據(jù)信息，具備相適應(yīng)的通信功能等。該市城局配電網(wǎng)采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，電源取自饋線的不同母線，按閉環(huán)方式運行。配電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成有電纜和架空線路兩種方式。其中架空線路雙電源手拉手供電是以往最基本的形式。線路主干線分段的數(shù)量取決于對供電可靠性要求的選擇。理論上講，分段越多，故障停電的范圍越小，但同時實現(xiàn)自動化的方案也越復(fù)雜。那么要實現(xiàn)系統(tǒng)對各段的故障能夠自動準(zhǔn)確識別并切除，且最大限度縮短非故障區(qū)域的停電時間的愿望，也就更有難度。 三、通信配網(wǎng)自動化的通信包括主站對子站、主站對現(xiàn)場終端、子站對現(xiàn)場終端、子站之間、現(xiàn)場終端之間的通信等廣義的范圍。通信是實施配網(wǎng)自動化的一個重點和難點，區(qū)域不同、條件不同，通信方案也多種多樣，主要有光纖、有線電纜、電力載波、微波、擴(kuò)頻等，但就目前配網(wǎng)自動化技術(shù)不夠成熟的情況下，采用混合通信方案是比較符合實際的原則。 四、配網(wǎng)自動化實施中應(yīng)注意的問題配網(wǎng)自動化的實施涉及的部門多，投資大，是一項系統(tǒng)工程，因此配網(wǎng)自動化的規(guī)劃是必不可少的，必須結(jié)合當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃，制定詳細(xì)的配網(wǎng)自動化的實施計劃，整體考慮，分期分批實施，同時要和供電企業(yè)內(nèi)部信息化建設(shè)相協(xié)調(diào)。另外，從供電局的實際需要和發(fā)展需求出發(fā)，目前的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)應(yīng)該實現(xiàn)配（網(wǎng)）調(diào)（度）合一的設(shè)計，技術(shù)上統(tǒng)一平臺，管理上易于維護(hù)，經(jīng)濟(jì)上節(jié)約資金，同時也奠定了將來電力企業(yè)信息化的基礎(chǔ)。在實施過程中，注重已有的調(diào)度自動化的升級改造與建設(shè)配網(wǎng)自動化統(tǒng)一考慮，新上調(diào)度自動化與建設(shè)配網(wǎng)自動化統(tǒng)一考慮。 配電線路設(shè)備的戶外運行環(huán)境，對開關(guān)設(shè)備、配電終端設(shè)備等提出了更高的要求，必須考慮雷擊過電壓、低溫和高溫工作、雨淋和潮濕、腐蝕、風(fēng)沙、振動、電磁干擾等因素的影響，在開關(guān)的外絕緣材料、電子設(shè)備的設(shè)計、元器件的篩選等方面應(yīng)綜合考慮其性價比。 此外，配電自動化系統(tǒng)中的站端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方控制的頻繁程度比輸電網(wǎng)自動化系統(tǒng)要高得多，因此要求配電自動化系統(tǒng)中的站端設(shè)備具有更高的可靠性。 配電終端設(shè)備中的電源用于控制開關(guān)動作，正常情況下從線路中取得，線路失電后的后備電源應(yīng)具有較高的可靠性。 在實施配網(wǎng)自動化后，降低了運行人員的勞動強度，提高了勞動效率，使運行人員對網(wǎng)絡(luò)的運行狀況掌握得更全面更快捷，為供電企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。配網(wǎng)自動化的實施，改變了配電網(wǎng)傳統(tǒng)的運行管理方式，但對運行人員提出了較高的要求。 五、結(jié)語經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對配電網(wǎng)自動化提出了更高的要求，配電網(wǎng)自動化也是電力系統(tǒng)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢。技術(shù)在發(fā)展，需求也在提高，最終目的都是為了擴(kuò)大供電能力，提高供電可靠性，優(yōu)化電力服務(wù)。從目前的應(yīng)用情況，有些內(nèi)容只限于開發(fā)、研制和試用階段，因此，應(yīng)本著從實際出發(fā)，統(tǒng)籌安排，循序漸進(jìn)的原則，綜合考慮近期與遠(yuǎn)期、全局與局部、主要與次要的關(guān)系，進(jìn)一步設(shè)計開發(fā)出先進(jìn)、通用、標(biāo)準(zhǔn)的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)，對電力市場的發(fā)展具有重要意義。 作者簡介：李興明（1978），男，廣東電網(wǎng)湛江吳川供電局助理工程師，研究方向：電力配網(wǎng)管理。配電網(wǎng)自動化及其實現(xiàn)1 引言80年代以來，我國的電力工業(yè)得到了快速發(fā)展，90年代中后期，電力工業(yè)的發(fā)展重點由增加裝機(jī)容量轉(zhuǎn)變?yōu)榧訌婋娋W(wǎng)建設(shè)。電力工業(yè)發(fā)展的這種特殊性，使得我國適合采用更先進(jìn)的技術(shù)，從高起點進(jìn)行電網(wǎng)改造。目前在我國220kV及以上系統(tǒng)中運行的微機(jī)保護(hù)超過一萬臺，有1000多個基于分布式網(wǎng)絡(luò)的綜合自動化變電站投入運行。這些技術(shù)以其良好的可靠性、靈活性和可擴(kuò)展性為電力系統(tǒng)廣大用戶所接受。在信息時代來臨的今天，我國正在進(jìn)行大規(guī)模的配電網(wǎng)改造建設(shè)，一批城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造工程正在興建，可以預(yù)見，基于信息技術(shù)的配電網(wǎng)自動化將會得到廣泛推廣并發(fā)揮巨大作用。2 基于信息技術(shù)的配電網(wǎng)自動化的基本功能配電網(wǎng)長期以來只能采用手工操作進(jìn)行控制，自90年代開始逐步發(fā)展實現(xiàn)了一批功能獨立的孤島自動化，今后的發(fā)展趨勢必然走向基于先進(jìn)通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)自動化。配電網(wǎng)自動化主要包括饋線自動化、自動制圖/設(shè)備管理/地理信息系統(tǒng)及配電網(wǎng)分析軟件，它是配電自動化的基礎(chǔ)部分。與傳統(tǒng)的孤島自動化相比，基于信息技術(shù)的配電網(wǎng)自動化的關(guān)鍵在于以下三點：大量的智能終端、通信技術(shù)和豐富的后臺軟件。針對我國配電網(wǎng)的具體情況，配電網(wǎng)自動化應(yīng)當(dāng)分期分批逐步發(fā)展完善，最終實現(xiàn)對配電系統(tǒng)資源的綜合利用。2.1 饋線自動化圖1所示為典型的配電網(wǎng)手拉手環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，聯(lián)絡(luò)開關(guān)S3處于常開狀態(tài)，負(fù)荷由變電站A和變電站B分別供電。當(dāng)在開關(guān)S1和開關(guān)S2之間發(fā)生故障（非單相接地），線路出口保護(hù)使斷路器B1動作，將故障線路切除，傳統(tǒng)的故障隔離和恢復(fù)供電的方法是通過重合器和分段器的配合，經(jīng)重合器多次重合實現(xiàn)的，該方法不依賴于通信1.但是，由于重合器的多次重合對配電系統(tǒng)造成的擾動在某些情況下是不能接受的，為了實現(xiàn)具有更好性能的饋線自動化人們在開關(guān)上裝設(shè)了智能終端，即配電終端單元（FTU），并通過通信系統(tǒng)實現(xiàn)集中式饋線自動化。這種饋線自動化的基本原理如下：當(dāng)在開關(guān)S1和開關(guān)S2之間發(fā)生故障（非單相接地），線路出口保護(hù)使斷路器B1動作，將故障線路切除，裝設(shè)在S1 處的FTU檢測到故障電流而裝設(shè)在開關(guān)S2處的FTU沒有故障電流流過，此時自動化系統(tǒng)將確認(rèn)該故障發(fā)生在S1與S2之間，快速跳開S1和S2實現(xiàn)故障隔離并合上線路出口的斷路器，最后合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)S3完成向非故障區(qū)域的恢復(fù)供電。這種依賴通信系統(tǒng)和FTU實現(xiàn)的饋線自動化是配電網(wǎng)自動化的基礎(chǔ)，對于配電系統(tǒng)的運行與監(jiān)控是十分重要和必要的。2.2 小電流接地系統(tǒng)的單相接地保護(hù)我國絕大多數(shù)配電網(wǎng)采用小電流接地方式。小電流接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障后，規(guī)程允許帶故障運行兩個小時，由于非故障相的電壓升為線電壓，長時間運行有可能導(dǎo)致絕緣破壞，因而需要快速實現(xiàn)故障定位。傳統(tǒng)的接地選線的方法是利用零序電流的基波或5次諧波的大小及方向。實踐中該原理的效果并不理想，大多數(shù)供電部門仍在采用“拉線法”進(jìn)行故障選線，這對于提高供電可靠性是十分不利的。在圖1所示系統(tǒng)中，分布安裝在配網(wǎng)各點的FTU及集中通信將為這一傳統(tǒng)問題的解決注入活力，位于接地點兩側(cè)的相鄰的兩個 FTU對某些小電流接地的故障特征的測量將有明顯區(qū)別，初步的研究表明，建立在FTU與通信基礎(chǔ)之上的饋線自動化技術(shù)有可能很好地解決小電流接地問題。2.3 配電網(wǎng)優(yōu)化運行統(tǒng)計資料表明，與超高壓電網(wǎng)、高壓電網(wǎng)相比，配電網(wǎng)的網(wǎng)損是最高的，三者之間的比例關(guān)系如表1所示2.有了分布式的FTU及通信系統(tǒng)后，該問題可以從以下兩方面得到更好的解決。2.3.1 優(yōu)化配網(wǎng)負(fù)荷如圖1所示，配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)通過對智能終端和手拉手環(huán)網(wǎng)中的負(fù)荷開關(guān)的控制，可以方便地改變環(huán)網(wǎng)的開環(huán)點已達(dá)到調(diào)整潮流的目的。自動化的后臺軟件將給出優(yōu)化潮流的方案，最終實現(xiàn)減小網(wǎng)損。2.3.2 無功/電壓控制在后臺系統(tǒng)的支持下，通過對電容器和有載調(diào)壓配電變壓器等分布式無功電源的控制，可以實現(xiàn)全網(wǎng)的無功/電壓控制，這不但可以降低網(wǎng)損，而且可以實現(xiàn)對電能質(zhì)量的補償。2.4 先進(jìn)的配電管理系統(tǒng)配電管理系統(tǒng)是配電網(wǎng)自動化的核心部分，主要包括配電圖資系統(tǒng)及配電網(wǎng)分析軟件。2.4.1 配電圖資系統(tǒng)（AM/FM/GIS）配電圖資系統(tǒng)由自動繪圖AM（Automatic Mapping）、設(shè)備管理FM（Facilities Management）和地理信息系統(tǒng) GIS（Geographic Information System）組成。其中，圖資系統(tǒng)（AM/FM）是配電自動化的基礎(chǔ)，該系統(tǒng)建立在地理信息系統(tǒng)（GIS）的基礎(chǔ)上，與動態(tài)SCADA相結(jié)合，將大大提高配電網(wǎng)的運行管理水平。2.4.2 配電網(wǎng)分析軟件（DPAS）配電系統(tǒng)的高級應(yīng)用軟件為配電網(wǎng)的運行提供了有力的分析工具，主要包括：潮流計算、負(fù)荷預(yù)測、狀態(tài)估計、拓?fù)浞治?、電?阻抗計算及無功電壓優(yōu)化等。3 基于網(wǎng)絡(luò)化的配電載波配電網(wǎng)自動化的關(guān)鍵在于通信，選擇通信方式應(yīng)當(dāng)適合我國配電網(wǎng)的具體情況。目前主要的通信方式包括光纖、載波、有線及無線方式，配電網(wǎng)自動化的最終通信方式將是多種通信方式的混合應(yīng)用，尤其以光纖、載波為主。其中光纖通信得到廣泛認(rèn)可，而網(wǎng)絡(luò)化配電載波以其良好的魯棒性、安全性、易于實現(xiàn)、投資較低等突出優(yōu)點，在多種通信方式中倍受矚目。3.1 電力線載波技術(shù)的發(fā)展最初的電力線載波是為了傳輸高頻保護(hù)信號和話音信號設(shè)計的。它是基于線路兩端阻波器的點對點的通信。配電網(wǎng)節(jié)點眾多，這種點對點的通信方式不能滿足配電自動化的要求，因此配電載波將不再使用阻波器。第二代的載波技術(shù)基于擴(kuò)頻原理，能夠在很低的信噪比情況下工作，具有很強的通信能力。最新一代的載波技術(shù)基于數(shù)字信號處理芯片（DSP），由于DSP具有強大的實時解碼功能，這種載波技術(shù)具有非常理想的通信能力。如今，基于DSP解碼的載波技術(shù)已經(jīng)可以利用10kV配電線路作為計算機(jī)總線構(gòu)成總線式網(wǎng)絡(luò)，稱為網(wǎng)絡(luò)化配電載波（NDLC）。采用NDLC技術(shù)，在10kV配網(wǎng)中的任一位置注入信號，都可以在同一10kV網(wǎng)絡(luò)中任意位置的節(jié)點正確接收。目前已有集成了這種載波技術(shù)的芯片問世。其發(fā)信功率不大于1w，典型的接收能力為-80dB.理論研究與試驗表明該技術(shù)是一項完全可行的、很有發(fā)展前途的新技術(shù)。3.2 各類衰耗的估算在大量仿真研究和現(xiàn)場試驗的基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)3給出了配電載波的通道建模和對各類衰耗的估算，如表2所示：對于以電纜線路為主的配電網(wǎng)，采用光纖通信實現(xiàn)配電自動化更為有利，對于以架空線路為主的配電網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)化配電載波具有突出優(yōu)點。實際上，架空線很有可能與很短的電纜線路混合連接，如圖3所示。配電系統(tǒng)的節(jié)點間的最主要的通道衰耗來自變電站母線，包括變壓器的雜散電容、母線的對地電容、變電站的其他饋線等的影響。這里需要強調(diào)的是故障發(fā)生后，斷路器A斷開，在切除故障的同時使故障線路與變電站斷開，此時的通信衰耗將不受變電站的影響。網(wǎng)絡(luò)化配電載波的通信節(jié)點在變電站的出線處由雙絞線與通信主站相連，因此饋線的出口保護(hù)動作不影響故障線路的FTU與變電站通信主站的通信。3.3 網(wǎng)絡(luò)化配電載波在線路故障時的情況當(dāng)采用網(wǎng)絡(luò)化配電載波實現(xiàn)故障定位、故障隔離時必須考慮載波信號在故障線路上的傳輸情況。這是NDLC技術(shù)實用化的主要問題之一。對該問題的分析如下：（1）在線路故障后，故障線路出口的保護(hù)動作，斷路器將線路與變電站斷開，載波信號不受變電站的影響。由于線路停電，線路上幾乎沒有了噪聲，這些都將有利于載波通信。（2）由于10kV配電網(wǎng)的載波耦合設(shè)備與超高壓系統(tǒng)相比成本很低，價格便宜，完全可以采用相相耦合方式，相相耦合方式比相地耦合方式具有更高的可靠性，在單相接地時可以退化為相地耦合方式繼續(xù)工作，僅是在三相故障時需做特殊考慮。（3）即使發(fā)生三相短路故障，如果故障使得載波通道中斷，在故障點后面的FTU不能與變電站主站通信，該節(jié)點將通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)處的橋節(jié)點與對側(cè)系統(tǒng)聯(lián)系，橋節(jié)點的存在使得載波通信具有手拉手的雙路由。（4）實際上，斷路器跳開后，絕大多數(shù)情況故障點的故障電弧熄滅，絕緣恢復(fù)，這對于不足1w的載波信號的衰耗很小。3.4 網(wǎng)絡(luò)化配電載波的節(jié)點管理配電網(wǎng)絡(luò)可以被視為天然的總線網(wǎng)，該總線上的每兩個節(jié)點都可以通信。但是，考慮到配電系統(tǒng)的節(jié)點眾多，節(jié)點的管理十分重要，下面討論通過節(jié)點管理提高網(wǎng)絡(luò)化配電載波的可靠性和可擴(kuò)展性。（1）面向?qū)ο蟮膶ぶ放潆娤到y(tǒng)的每個節(jié)點都可以通過以下三個元素確定地址：域、子網(wǎng)和節(jié)點號。域?qū)?yīng)于變電站，域內(nèi)的子網(wǎng)對應(yīng)于該變電站內(nèi)的一條饋線，子網(wǎng)的節(jié)點則對應(yīng)于該饋線上的各FTU.在圖1所示的手拉手環(huán)網(wǎng)中，當(dāng)S3處于常開狀態(tài)時，節(jié)點B1、S1和S2屬于與變電站A相對應(yīng)的域，而節(jié)點B2、S4和S5屬于與變電站B相對應(yīng)的域。作為數(shù)字通信橋的聯(lián)絡(luò)節(jié)點如圖2所示，正常情況下，聯(lián)絡(luò)節(jié)點一側(cè)的節(jié)點“聽不到”另一側(cè)節(jié)點的聲音，屬于不同變電站的域之間互不影響。僅當(dāng)一個子網(wǎng)的某節(jié)點被其所在的變電站主站丟失或其他原因，諸如線路斷開、線路嚴(yán)重故障等，節(jié)點將通過橋節(jié)點向?qū)?cè)申請漫游。定義每一條饋線的第一個節(jié)點為第一子站，該節(jié)點是這一子網(wǎng)的管理節(jié)點，它在作為該子網(wǎng)所有節(jié)點與變電站主站的路由的同時，還記憶了這些節(jié)點的基本信息，如節(jié)點地址、節(jié)點類型，這將大大有利于NDLC系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。（2）自動設(shè)置中繼當(dāng)一個子網(wǎng)中的某節(jié)點遠(yuǎn)離變電站時，變電站主站可能不能與該節(jié)點成功通信，這時主站可以通過下載定值，定義最近的節(jié)點為中繼節(jié)點，該節(jié)點將完成對通信不暢的節(jié)點的中繼轉(zhuǎn)發(fā)，這將大大提高了通信系統(tǒng)的可靠性。（3）節(jié)點漫游網(wǎng)絡(luò)化配電載波系統(tǒng)在運行中不斷進(jìn)行自檢，一旦子網(wǎng)的第一子站發(fā)現(xiàn)該子網(wǎng)的某節(jié)點丟失，將向主站匯報，主站通過自動設(shè)置中繼試圖找回丟失了的節(jié)點，如仍未成功，被丟失的節(jié)點將主動向橋節(jié)點申請漫游，這一措施對于提高通信系統(tǒng)的可靠性十分有利。3.5 網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字載波的現(xiàn)場試驗下面介紹在河北唐山某10kV電網(wǎng)進(jìn)行的一次現(xiàn)場試驗。NDLC系統(tǒng)的通信功率為0.5w.配電網(wǎng)絡(luò)如圖3所示。變電站有5條出線，即5個子網(wǎng)，圖中僅詳細(xì)給出試驗線路的接線。FTU分別裝在節(jié)點A、B、C、D和E處。A為第一子站，AB間距離為4km，中間包含兩段各為300m長的電纜，BC間距離為2km，中間包括一段200m長的電纜，CD、AE間的距離分別為3km和2.5km.利用表2中的結(jié)果估算的通道衰耗如表3所示：表 3衰耗 （dB）AB 43 AC 60 AD 72 AE 30噪聲 2030試驗中的通信報文的長度為20字節(jié)。分別在兩種情況下進(jìn)行測試，一是在斷路器A閉合的情況下，存在變電站的母線衰耗和10kV系統(tǒng)的噪聲的干擾，測試結(jié)果見表4；二是在斷路器A斷開時，測試結(jié)果見表5.表4中只有AD間的通信是不理想的，AD間的距離為9km，這已接近10kV配電網(wǎng)的最大長度，并且中間包含三段電纜。當(dāng)定義節(jié)點B為節(jié)點D中繼后，通信效果理想。而當(dāng)斷路器A斷開后，如表5所示，在沒有中繼的情況下AD的通信也是理想的。4 結(jié)論信息技術(shù)的快速發(fā)展，為我國的大規(guī)模配電網(wǎng)改造使用更先進(jìn)的自動化技術(shù)提供了強有力的支持。采用基于信息技術(shù)的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)將在很大程度上改善配電網(wǎng)的運行狀態(tài)，更好地實現(xiàn)資源的綜合利用。城市配電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)當(dāng)在做好規(guī)劃的基礎(chǔ)上結(jié)合實際試點逐步實現(xiàn)。當(dāng)前實施配電網(wǎng)自動化的關(guān)鍵是在實踐的基礎(chǔ)上開發(fā)出經(jīng)濟(jì)的、可靠的、實用的配電網(wǎng)通信系統(tǒng)。光纖和配電載波將成為主要的通信方式，理論分析和試驗證明網(wǎng)絡(luò)化配電載波是可行的、可靠的、經(jīng)濟(jì)的。本篇文章來源于 “中國建筑文摘” 轉(zhuǎn)載請以鏈接形式注明出處 網(wǎng)址：/power/powerzhyy/200705/42765_3.html城市電網(wǎng)10kV配電系統(tǒng)繼電保護(hù)的分析探討摘要：文章介紹了城市電網(wǎng)10kV配電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的重要位置及城市電網(wǎng)10kV配電系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本類型，著重介紹了幾種目前國內(nèi)常用的電流保護(hù)：反時限過電流保護(hù)、定時限過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)，并分析了各類保護(hù)裝置的基本構(gòu)成、保護(hù)范圍、動作原理、配合方法、優(yōu)缺點，給出了詳細(xì)的整定計算過程。關(guān)鍵詞：配電系統(tǒng)；繼電保護(hù)；整定計算城市電網(wǎng)10kV配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等五個環(huán)節(jié)的一個重要組成部分。它能否安全、穩(wěn)定、可靠地運行，不但直接關(guān)系到黨政機(jī)關(guān)、工礦企業(yè)、居民生活用電的暢通，而且涉及到電力系統(tǒng)能否正常的運行。一、城市電網(wǎng)10kV配電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的重要位置城市電網(wǎng)10kV配電系統(tǒng)由于其覆蓋的地域極其遼闊、運行環(huán)境極其復(fù)雜以及各種人為因素的影響，電氣故障的發(fā)生是不能完全避免的。在電力系統(tǒng)中的任何一處發(fā)生事故，都有可能對電力系統(tǒng)的運行產(chǎn)生重大影響。例如，當(dāng)系統(tǒng)中的某工礦企業(yè)的設(shè)備發(fā)生短路事故時，由于短路電流的熱效應(yīng)和電動力效應(yīng)，往往造成電氣設(shè)備或電氣線路的致命損壞還有可能嚴(yán)重到使系統(tǒng)的穩(wěn)定運行遭到破壞。為了確保城市電網(wǎng)10kV配電系統(tǒng)的正常運行，必須正確地設(shè)置繼電保護(hù)裝置。二、城市電網(wǎng)10kV配電系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本類型城市電網(wǎng)10kV系統(tǒng)中裝設(shè)繼電保護(hù)裝置的主要作用是通過縮小事故范圍或預(yù)報事故的發(fā)生，來達(dá)到提高系統(tǒng)運行的可靠性，并最大限度地保證供電的安全和不間斷?？梢韵胂?，在10kV系統(tǒng)中利用熔斷器去完成上述任務(wù)是不能滿足要求的。因為熔斷器的安秒特性不甚完善，熄滅高壓電路中強烈電弧的能力不足，甚至有使故障進(jìn)一步擴(kuò)大的可能；同時還延長了停電的歷時。只有采用繼電保護(hù)裝置才是最完美的措施。因此，在10kV系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置就成了供電系統(tǒng)能否安全可靠運行的不可缺少的重要組成部分。在電力系統(tǒng)中利用正常運行和故障時各物理量的差別就可以構(gòu)成各種不同原理和類型的繼電保護(hù)裝置。如在城市電網(wǎng)10kV配電系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的是反映電流變化的電流保護(hù)：有定時限過電流保護(hù)、反時限過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)和零序電流保護(hù)等，還有既反映電流的變化又反映電壓與電流之間相位角變化的方向過電流保護(hù)；利用故障接地線路的電容電流大于非故障接地線路的電容電流來選擇接地線路，一般均作用于發(fā)信號，在部分發(fā)達(dá)城市因電容電流較大10kV配網(wǎng)系統(tǒng)采用中性點直接接地的運行方式，此時零序電流保護(hù)直接作用于跳閘。三、幾種常用電流保護(hù)的分析（一）反時限過電流保護(hù)繼電保護(hù)的動作時間與短路電流的大小有關(guān)，短路電流越大，動作時間越短；短路電流越小，動作時間越長，這種保護(hù)就叫做反時限過電流保護(hù)。反時限過電流保護(hù)雖外部接線簡單，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，調(diào)試比較困難；在靈敏度和動作的準(zhǔn)確性、速動性等方面也遠(yuǎn)不如電磁式繼電器構(gòu)成的繼電保護(hù)裝置。這種保護(hù)方式目前主要應(yīng)用于一般用戶端的進(jìn)線開關(guān)處保護(hù)，不推薦使用在變電站10kV出線開關(guān)處。（二）定時限過電流保護(hù)1.定時限過電流保護(hù)。繼電保護(hù)的動作時間與短路電流的大小無關(guān)，時間是恒定的，時間是靠時間繼電器的整定來獲得的。時間繼電器在一定范圍內(nèi)是連續(xù)可調(diào)的，這種保護(hù)方式就稱為定時限過電流保護(hù)。2.繼電器的構(gòu)成。定時限過電流保護(hù)是由電磁式時間繼電器（作為時限元件）、電磁式中間繼電器（作為出口元件）、電磁式電流繼電器（作為起動元件）、電磁式信號繼電器（作為信號元件）構(gòu)成的。它一般采用直流操作，須設(shè)置直流屏。定時限過電流保護(hù)簡單可靠、完全依靠選擇動作時間來獲得選擇性，上、下級的選擇性配合比較容易、時限由時間繼電器根據(jù)計算后獲取的參數(shù)來整定，動作的選擇性能夠保證、動作的靈敏性能夠滿足要求、整定調(diào)試比較準(zhǔn)確和方便。這種保護(hù)方式一般應(yīng)用在電力系統(tǒng)中變配電所，作為10kV出線開關(guān)的電流保護(hù)。3.定時限過電流保護(hù)的基本原理。在10kV中性點不接地系統(tǒng)中，廣泛采用的兩相兩繼電器的定時限過電流保護(hù)。它是由兩只電流互感器和兩只電流繼電器、一只時間繼電器和一只信號繼電器構(gòu)成。保護(hù)裝置的動作時間只決定于時間繼電器的預(yù)先整定的時間，而與被保護(hù)回路的短路電流大小無關(guān)，所以這種過電流保護(hù)稱為定時限過電流保護(hù)。4.動作電流的整定計算。過流保護(hù)裝置中的電流繼電器動作電流的整定原則，是按照躲過被保護(hù)線路中可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來考慮的。也就是只有在被保護(hù)線路故障時才啟動，而在最大負(fù)荷電流出現(xiàn)時不應(yīng)動作。為此必須滿足以下兩個條件：（1）在正常情況下，出現(xiàn)最大負(fù)荷電流時（即電動機(jī)的啟動和自啟動電流，以及用戶負(fù)荷的突增和線路中出現(xiàn)的尖峰電流等）不應(yīng)動作。即：IdzIfh.max式中Idz：過電流保護(hù)繼電器的一次動作電流；Ifh.max：最大負(fù)荷電流（2）保護(hù)裝置在外部故障切除后應(yīng)能可靠地返回。因為短路電流消失后，保護(hù)裝置有可能出現(xiàn)最大負(fù)荷電流，為保證選擇性，已動作的電流繼電器在這時應(yīng)當(dāng)返回。因此保護(hù)裝置的一次返回電流If應(yīng)大于最大負(fù)荷電流Ifh.max.即：IfIfh.max因此，定時限過電流裝置電流繼電器的動作電流Idz.j為：Idz.j=（Kk.Kjx/Kf.Nlh）。Ifh.max式中Kk：可靠系數(shù)，考慮到繼電器動作電流的誤差和計算誤差而設(shè)。一般取為1.151.25Kjx由于繼電器接入電流互感器二次側(cè)的方式不同而引入的一個系數(shù)。電流互感器為三相完全星形接線和不完全星形接線時Kjx=1；如為三角形接線和兩相電流差接線時Kjx=3Kf：返回系數(shù)，一般小于1；Nlh：電流互感器的變比。（三）動作時限的整定原則為使過電流保護(hù)具有一定的選擇性，各相臨元件的過電流保護(hù)應(yīng)具有不同的動作時間。各級保護(hù)裝置的動作時限是由末端向電源端逐級增大的?？墒?，越靠近電源端線路的阻抗越小，短路電流將越大，而保護(hù)的動作時間越長。也就是說過電流保護(hù)存在著缺陷。這種缺陷就必須由電流速斷保護(hù)來彌補不可。（四）過電流保護(hù)的保護(hù)范圍過流保護(hù)可以保護(hù)設(shè)備的全部，也可以保護(hù)線路的全長，還可以作為相臨下一級線路穿越性故障的后備保護(hù)。四、電流速斷保護(hù)（一）電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)是一種無時限或略帶時限動作的一種電流保護(hù)。它能在最短的時間內(nèi)迅速切除短路故障，減小故障持續(xù)時間，防止事故擴(kuò)大。電流速斷保護(hù)又分為瞬時電流速斷保護(hù)和略帶時限的電流速斷保護(hù)兩種。（二）電流速斷保護(hù)的構(gòu)成電流速斷保護(hù)是由電磁式中間繼電器（作為出口元件）、電磁式電流繼電器（作為起動元件）、電磁式信號繼電器（作為信號元件）構(gòu)成的。它一般不需要時間繼電器。它是按一定地點的短路電流來獲得選擇性動作，動作的選擇性能夠保證、動作的靈敏性能夠滿足要求、整定調(diào)試比較準(zhǔn)確和方便。（三）瞬時電流速斷保護(hù)的整定原則和保護(hù)范圍瞬時電流速斷保護(hù)與過電流保護(hù)的區(qū)別，在于它的動作電流值不是躲過最大負(fù)荷電流，而是必須大于保護(hù)范圍外部短路時的最大短路電流。當(dāng)在被保護(hù)線路外部發(fā)生短路時，它不會動作。（四）瞬時電流速斷保護(hù)的基本原理瞬時電流速斷保護(hù)的原理與定時限過電流保護(hù)基本相同。只是由一只電磁式中間繼電器替代了時間繼電器。（五）略帶時限的電流速斷保護(hù)瞬時電流速斷保護(hù)最大的優(yōu)點是動作迅速，但只能保護(hù)線路的首端。而定時限過電流保護(hù)雖能保護(hù)線路的全長，但動作時限太長。因此，它的保護(hù)范圍就必然會延伸到下一段線路的始端去。這樣，當(dāng)下一段線路始端發(fā)生短路時，保護(hù)也會起動。為了保證選擇性的要求，須使其動作時限比下一段線路的瞬時電流速斷保護(hù)大一個時限級差，其動作電流也要比下一段線路瞬時電流速斷保護(hù)的動作電流大一些。略帶時限的電流速斷保護(hù)可作為被保護(hù)線路的主保護(hù)。五、三（兩）段式過電流保護(hù)裝置由于瞬時電流速斷保護(hù)只能保護(hù)線路的一部分，所以不能作為線路的主保護(hù)，而只能作為加速切除線路首端故障的輔助保護(hù)；略帶時限的電流速斷保護(hù)能保護(hù)線路的全長，可作為本線路的主保護(hù)，但不能作為下一段線路的后備保護(hù)；定時限過電流保護(hù)既可作為本級線路的后備保護(hù)（當(dāng)動作時限短時，也可作為主保護(hù)，而不再裝設(shè)略帶時限的電流速斷保護(hù)），還可以作為相臨下一級線路的后備保護(hù)，但切除故障的時限較長。目前在實際應(yīng)用中，為簡化保護(hù)配置及整定計算，同時對線路進(jìn)行可靠而有效的保護(hù)，常把瞬時電流速斷保護(hù)和定時限過電流保護(hù)相配合構(gòu)成兩段式電流保護(hù)。六、結(jié)語在城市電網(wǎng)10kV配電系統(tǒng)中，各種類型的、大量的電氣設(shè)備通過電氣線路緊密地聯(lián)結(jié)在一起。隨著電網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展，為了確保10KV供電系統(tǒng)的正常運行，必須正確地設(shè)置繼電保護(hù)裝置并準(zhǔn)確整定各項相關(guān)定值。本篇文章來源于 “中國建筑文摘” 轉(zhuǎn)載請以鏈接形式注明出處 網(wǎng)址：/power/powerzhyy/200810/86049_2.html當(dāng)前配電網(wǎng)自動化的系統(tǒng)實施 - 北京四方華能電網(wǎng)控制系統(tǒng)有限公司姜興杰 摘 要針對配電自動化具體實施中的若干目的性和環(huán)節(jié)性問題提出建議。 關(guān)鍵詞配電自動化 FTU分層 分布式監(jiān)控系統(tǒng) 電力市場 一、引言 配電自動化是西方發(fā)達(dá)國家70年代提出的概念,目前在日本、歐美已得到了充分發(fā)展。我國近年來也已開展了不少試點工作。 對于配電自動化,配電系統(tǒng)自動化設(shè)計導(dǎo)則中針對其特點給出了很確切的定義:“利用現(xiàn)代電子、計算機(jī)、通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù),將配電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和地理圖形進(jìn)行信息集成,構(gòu)成完整的自動化系統(tǒng),實現(xiàn)配電網(wǎng)及其設(shè)備 正常運行及事故狀態(tài)下的監(jiān)測、保護(hù)、控制、用電荷配電管理的現(xiàn)代化”。配電自動化系統(tǒng)(DAS)在縱向結(jié)構(gòu)分屬于配電管理系統(tǒng) (DMS),橫向與110kV變電站綜合自動化、調(diào)度自動化、電力MIS等緊密關(guān)聯(lián)。從目前實施的需求和現(xiàn)狀看,配電網(wǎng)自動化實行的模式 應(yīng)是SCADA與GIS合一,“營配合一,且與地調(diào)、電力MIS等緊密集成的系統(tǒng)。 二、配電自動化實施目的 配電自動化在我國的興起主要是緣于城網(wǎng)改造口長期以來配電網(wǎng)建設(shè)不受重視,結(jié)構(gòu)薄弱,導(dǎo)致發(fā)電容量冗余的同時供配電能力低下。由此國家出臺城網(wǎng)改造的政策、資金,并提出要積極穩(wěn)步推進(jìn)配電自動化。配電自動化實現(xiàn)的目標(biāo)可以歸結(jié)為:提高電網(wǎng)供電可靠性, 切實提高電能質(zhì)量,確保向用戶不間斷優(yōu)質(zhì)供電;提高城鄉(xiāng)電力網(wǎng)整體供電能力;實現(xiàn)配電管理自動化,對多項管理過程提供信息支持,改善服務(wù),提高管理水平和勞動生產(chǎn)率;減少運行維護(hù)費用和各種損耗,實現(xiàn)配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運行;提高勞動生產(chǎn)率及服務(wù)質(zhì)量,并為電力系統(tǒng)電力市 場的改革打下良好的技術(shù)基礎(chǔ)。 從以上這些目標(biāo)可以看出,對于電力企業(yè),配電自動化的實施的具體意義在于：近期可以大幅度提高供電可靠性,同時具有減人增效,降低經(jīng)營成本的作用;遠(yuǎn)期的意義即針對在良好一次網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上的自動化系統(tǒng)可優(yōu)化運行,保持能量平衡,減少尖峰負(fù)荷,進(jìn)而具有推 遲新建項目的潛在經(jīng)濟(jì)效益。 按照國際現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展規(guī)律,配電自動化的系統(tǒng)實施是整個配電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平、管理水平的全方位、全過程的提高,是未來能夠?qū)崿F(xiàn)多方面、巨大的經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)。對于國家整體,在我國目前經(jīng)濟(jì)和供電條件下它更能作為一種基礎(chǔ)設(shè)施的優(yōu)化促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展,并起 到實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會雙重效益的作用。 三、配電自動化的實施應(yīng)面向用戶并適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平 配電自動化是屬于整個電力系統(tǒng)中的一個分支,配電網(wǎng)領(lǐng)域又是整個電力系統(tǒng)與分散的用戶直接相連的部分,是對社會生活變化最為敏感的部分,電力作為商品的屬性也集中體現(xiàn)在配電網(wǎng)這一層上。配電自動化是作為市場經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)物誕生于市場經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、大多數(shù)國家電力 民營化的西方;當(dāng)市場需要更高的供電質(zhì)量,電力公司必須在激烈的市場競爭中利用新技術(shù)降低運行費用,配電自動化應(yīng)運而生。配電自動化的實施也是一個自然的過程，因為它直接向用戶接入的特點,它的變化發(fā)展始終引導(dǎo)適應(yīng)著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。 西方發(fā)達(dá)國家于80年代末,開始應(yīng)用配電自動化技術(shù)。90年代以來,歐美一些國家先后開放電力市場,由于各電力企業(yè)忙于進(jìn)行體制轉(zhuǎn)換, 配電自動化實施工作一度放緩。目前,為了降低運營成本,提高供電可靠性和供電質(zhì)量,爭取更多的用戶,各供電企業(yè)正在積極地開展配電自動化工 作。日本在70年代就開始進(jìn)行高電壓大容量的配電方式,以解決大城市的配電問題,并著手開發(fā)依靠配電設(shè)備及繼電保護(hù)進(jìn)行配電網(wǎng)絡(luò)自動化運行的方法,從80年代到現(xiàn)在已完成了計算機(jī)系統(tǒng)與配電設(shè)備配合的配電自動化系統(tǒng),在主要城市的配電網(wǎng)絡(luò)上投入運行,其中大規(guī)模的配電自動 化系統(tǒng)可控制約4000個以上的中壓開關(guān),中小規(guī)模的配電自動化系統(tǒng)也可控制約1500個中壓開關(guān)。由于配電自動化工作的深入,電網(wǎng)供電可靠性得到顯著的提高,日本96年至97年度平均每戶停電0.1次,每次平均8分鐘,可靠性居全球之首。香港電燈公司的3000多個中壓開關(guān)全部可以遙控。 韓國、臺灣于90年代也完成了局部配電系統(tǒng)的饋線自動化,并建立了自己配電自動化實驗網(wǎng)絡(luò)。與其它方面的現(xiàn)代化一樣,配電技術(shù)的現(xiàn)代化是建立在一定工業(yè)基礎(chǔ)之上的,而上述國家的90年代均是已實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)騰飛、經(jīng)濟(jì)得到了充分發(fā)展的階段,是社會技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定程度的產(chǎn)物。 98年我們國家決定投巨資進(jìn)行城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造,反映了我們國家綜合國力的增強:國家電力公司配合國家計委作出了實施方案,分批投入城市電網(wǎng)建設(shè)和改造項目,三年國家將投入資金數(shù)千億元。另外根據(jù)國家發(fā)展委員會計投資(1998)1509號的批復(fù),國家將投入1368億元,用于我 國農(nóng)網(wǎng)的建設(shè)與改造,拉開了建國以來最大規(guī)模的農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)的序幕。全國城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造的資金投入將近3000億元。這樣大規(guī)模的城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造加上16年在濟(jì)南召開的全國電力工業(yè)技改會議提出的把技術(shù)進(jìn)步作為九五期間發(fā)展我國電力工業(yè)的主要方向,的方針,必 將極大促進(jìn)配電自動化工作的開展,配電自動化已成為電力自動化的熱門技術(shù),是電網(wǎng)發(fā)展的大勢所趨。 但對于在我國的實施與國外又有很大不同:一、我國對電力是國家壟斷經(jīng)營,尚未真正實現(xiàn)電力市場化;二、我國畢竟還屬發(fā)展中國家且各地發(fā)展很不平衡。實施的目的既是為適應(yīng)終端用戶的需求,這種需求既會因不同用戶、因地、因行業(yè)而異,又是隨時變化的。假如不尊重 經(jīng)濟(jì)和市場發(fā)展的需求變化,必然要遭遇挫折,比如曾一度興起的負(fù)荷管理控制系統(tǒng),很多電業(yè)局自安裝上之后就一直沒發(fā)揮過作用,既不能給用戶拉閘限電又不好集成進(jìn)抄表營業(yè)系統(tǒng),投資于是變成浪費。關(guān)于差異,比如東部沿海地區(qū)一個縣的供電量可能大于內(nèi)陸不發(fā)達(dá)省份一個地 區(qū)的供電量;作為實施基礎(chǔ)的一次網(wǎng)絡(luò)和變電站綜合自動化的水平各地區(qū)間差距更大。如果全面的實施配電自動化,首先應(yīng)考慮的是: 1.對于提高供電可靠性,首先是要將它看作一個長期的市場行為。 2.供電可靠性的提高是一個受多種因素制約、用多種手段有效協(xié)作后的結(jié)果,尤其依賴于系統(tǒng)管理水平的提高?？梢詮膰獾睦涌磁渚W(wǎng)建設(shè)的歷程,以日本關(guān)西電力公司為例,在60-70年代主要在改進(jìn)一次設(shè)備,80年代為滿足城市環(huán)境規(guī)劃要求而大量采用地下電纜后,大大提高了供 電可靠性,達(dá)到每戶年停電次數(shù)0.05次/年,此后改造的重點轉(zhuǎn)為采用各種綜合手段提高供電質(zhì)量,如采用不停電施工減少計劃停電;開發(fā)利用配電自動化實現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)方監(jiān)視、控制、協(xié)調(diào),消除操作中人為因素可能導(dǎo)致的錯誤。從而使停電時間減少到每戶每年3分鐘的水平。眾所周知60 -80年代正是日本經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的黃金時期,從以上可見在當(dāng)時計算機(jī)通訊技術(shù)條件下實施配電自動化:一、肯定有強大的利益驅(qū)動外因(用戶對電能質(zhì)量的高要求),二、單純的通過改造一次設(shè)施即能達(dá)到每戶年停電次數(shù)0.05次/年,關(guān)西電力公司在實施自可見一斑。 所以我們建議一個供電企業(yè)在安裝配電自動化是首先研究的應(yīng)是客戶長期的、變化的、潛在的需求,按現(xiàn)代的營銷模式作市場調(diào)查、顧客群細(xì)分等,將配電自動化的實施同時作為整個電力營銷策略中的一環(huán)來處理;其次量力而行,綜合企業(yè)內(nèi)已有的線路網(wǎng)絡(luò)水平、調(diào)度自動化 和變電站(開閉所)自動化水平、人員素質(zhì)、管理改革配套來制定實施的進(jìn)度和規(guī)模。 四、配電自動化產(chǎn)品應(yīng)具備先進(jìn)性、開放性和服務(wù)的可持續(xù)性 城市配電自動化的內(nèi)容是對城域所轄的全部柱上開關(guān)、開閉所、配電變壓器進(jìn)行監(jiān)控和協(xié)調(diào)。既要實現(xiàn)FTU的三遙功能,又要對故障的識別和控制功能。從而配合配電自動化主站實現(xiàn)城區(qū)配網(wǎng)運行中的工況監(jiān)測、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、優(yōu)化運行。為系統(tǒng)自動化的一部分,因為它直接面向用戶 且信息量大,故要求它必須具備很先進(jìn)的適應(yīng)性和強大的多系統(tǒng)接口能力。與其它自動化系統(tǒng)比,它在使用上的特點是協(xié)調(diào)和集成,在充分?jǐn)?shù)據(jù)共事的基礎(chǔ)上發(fā)揮集成后系統(tǒng)整體的性能以支持和帶動電力企業(yè)業(yè)務(wù)和管理水平的提高。 配電自動化的內(nèi)容和特點決定了配電自動化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)是一個分層、分級、分布式的監(jiān)控管理系統(tǒng),應(yīng)遵循開放系統(tǒng)的原則,按全分布式概念設(shè)計,按照一個城區(qū)全部實施設(shè)計,系統(tǒng)必須將變電站級作為一個完整的通信/控制分層;系統(tǒng)整體設(shè)計可分為配調(diào)中心層、變電站 層、中壓網(wǎng)層、低壓網(wǎng)層,以下分析這四層的具體設(shè)計實施。 (1)配調(diào)中心層 配調(diào)中心局域網(wǎng)是整個自動化系統(tǒng)的最高層,采用高速以太網(wǎng)雙機(jī)配置、互為備用。該網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成配網(wǎng)自動化的調(diào)度中心(中心主站),由共享同一數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)配網(wǎng)自動化不同功能的工作站及服務(wù)器組成。系統(tǒng)硬件設(shè)備及接口符合國際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。操作系統(tǒng)可選用中文WindowNT網(wǎng)絡(luò) 操作系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)之上提供配網(wǎng)自動化軟件支持平臺,包括數(shù)據(jù)庫軟件、人機(jī)交互軟件、通信軟件、分布式的配電監(jiān)控、管理應(yīng)用軟件。采用開放式和分布式的體系及面向?qū)ο蠹夹g(shù),具有開放性和可擴(kuò)展性。應(yīng)用軟件以配網(wǎng)實時數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),應(yīng)用客戶機(jī)/服務(wù)器模式,各自獨立實現(xiàn)不 同的自動化功能。系統(tǒng)的接口能力及開放性全依賴于這一層的設(shè)計,所以目前配電調(diào)度中心的建設(shè)務(wù)必須先考慮: 底層數(shù)據(jù)的同一共享(數(shù)據(jù)庫唯一,標(biāo)準(zhǔn)接口);民ADA與地理信息系統(tǒng)(GB)緊密集成;實時數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)的結(jié)合(“營配合一”,與電力MIS集成);先進(jìn)、靈活的發(fā)布和支持查詢能力; 良好的集成后可實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,能極大的提高工作效率。北京四方華能公司配調(diào)后臺除采用上述一系列先進(jìn)性設(shè)計外)網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP 協(xié)議,實時數(shù)據(jù)庫采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口,具有極廣泛的集成能力。 (2)變電站層 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的第二層網(wǎng)絡(luò)是配調(diào)中心主站與各變電站子站通信的城域網(wǎng)。該網(wǎng)絡(luò)利用各變電站原有的一路通道,光纖、電纜、載波、微波均可,可實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)SCADA功能及部分故障處理功能。變電站層的設(shè)計主要有兩個原因:一是進(jìn)行信息分層,減少中心層負(fù)擔(dān)和底層對中心層的依賴: 二是因故障處理是需遙控變電站(開閉所)出口斷路器,它的實現(xiàn)必須通過安裝在變電站的終端單元。變電站層的實現(xiàn)有兩種方式:一是利用現(xiàn)有的現(xiàn)場智能設(shè)備實現(xiàn),僅增