建設(shè)穩(wěn)定實用的配電自動化系統(tǒng)

建設(shè)穩(wěn)定實用的配電自動化系統(tǒng)

袁欽成中國電力科學(xué)研究院北京科銳配電自動化股份有限公司主要內(nèi)容一、智能配電網(wǎng)與配電自動化概述二、已有的配電自動化系統(tǒng)存在的一些主要問題三、建設(shè)新的配電自動化系統(tǒng)應(yīng)該考慮的原則四、幾種配電自動化系統(tǒng)的方案介紹3智能配電網(wǎng)與配電自動化概述智能電網(wǎng)的內(nèi)容和目標(biāo)涵蓋發(fā)電、輸電、變電、配電、用電各個環(huán)節(jié)，要求實現(xiàn)：安全、自愈、高效、清潔、優(yōu)質(zhì)、互動智能配電網(wǎng)（SDG，SmartDistributionGrid）是智能電網(wǎng)的重要組成部分智能配電網(wǎng)的內(nèi)容滿足自愈、互動、兼容和即插即用。除實現(xiàn)更高水平的配電自動化功能外、要支持分布式電源的接入、智能電表和用戶雙向互動等內(nèi)容。其中配電自動化是其最基本的的內(nèi)容智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)的區(qū)別在配電網(wǎng)上表現(xiàn)的更為明顯4高級配電自動化（ADA）ADA是智能配電網(wǎng)環(huán)境下的配電自動化在智能配電網(wǎng)中，用戶自動化內(nèi)容更為豐富、完善，宜作為一個相對獨立的技術(shù)領(lǐng)域?qū)Υ鼳DA包含傳統(tǒng)DA的配電網(wǎng)運行與管理自動化的功能與作用。ADA的新發(fā)展主要體現(xiàn)在：支持分布式電源的調(diào)度管理，虛擬發(fā)電廠技術(shù)（VPP）分布式智能控制、網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)系統(tǒng)功能、接口、數(shù)據(jù)模型與通信服務(wù)高度標(biāo)準(zhǔn)化終端設(shè)備即插即用自動化系統(tǒng)無縫集成傳統(tǒng)的配電自動化功能：配電SCADA、基于GIS的DMS、高級應(yīng)用、多自動化系統(tǒng)集成饋線自動化：正常檢測、故障定位、故障隔離和轉(zhuǎn)供二、過去的配電自動化系統(tǒng)建設(shè)存在的一些主要問題1、貪大求全、投資回報不平衡2、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，標(biāo)準(zhǔn)化程度不夠3、故障處理模式單一，對通訊通道依賴性強(qiáng)。集中處理和分布智能的關(guān)系4、通信瓶頸5、DA系統(tǒng)“頭”重、“腳”輕

三、建設(shè)新的配電自動化系統(tǒng)應(yīng)該考慮的原則

總原則：穩(wěn)定可靠、實用、經(jīng)濟(jì)與先進(jìn)性相結(jié)合1、穩(wěn)定可靠結(jié)構(gòu)簡單、容錯性好、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、分布智能2、經(jīng)濟(jì)實用容易實施、馬上見效、少維護(hù)或免維護(hù)因地制宜、因網(wǎng)制宜、集中力量解決最迫切的問題一遙、二遙、三遙組合實施，不要一刀切4、理念先進(jìn)、統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實施

四、幾種實用的配電自動化方案以故障定位為目標(biāo)的一遙方案滿足配網(wǎng)運行監(jiān)測基本需求的二遙方案具備就地智能饋線自愈功能的三遙方案高速精確的電網(wǎng)自愈方案差異化的綜合實用方案方案一：以故障指示器為基礎(chǔ)的故障定位系統(tǒng)（一遙配電自動化系統(tǒng)）目的：實現(xiàn)故障的快速定位，減少故障巡查和故障處理時間設(shè)備：故障指示器＋通信終端特點：不需要改造一次設(shè)備、投資省、見效快、容易實施、容易推廣故障指示器定位故障的系統(tǒng)原理故障指示器的一些基本功能1、自動識別短路故障電流特征，指示短路故障2、自動識別單相接地故障信號電流，指示接地故障3、自動延時復(fù)位4、全戶外運行環(huán)境，免維護(hù)。5、可帶電裝卸6、可提供動作觸點或帶通信接口或內(nèi)置通信模塊，用于故障遠(yuǎn)程指示故障時在變電站中性點（或接地變的中性點，無中性點時可接在母線上）的動態(tài)阻性負(fù)載信號源自動短時投入,在變電站和現(xiàn)場接地點之間產(chǎn)生特殊的小的信號電流（最大不大于40A），通過對電阻的編碼控制，產(chǎn)生疊加在負(fù)載電流上的編碼信號電流。變電站出線和線路分支點處安裝的接地故障指示器，檢測這個電流信號，可自動動作指示，達(dá)到指示故障的目的系統(tǒng)組成：信號源裝置+故障檢測裝置主要原理：單相接地的故障檢測方案

－－變電站中阻智能接地法接地信號源消弧線圈接地變變電站接線示意圖（接在中性點）北京科銳Jan2007

故障發(fā)生后：（1）電阻信號源延時投入；（2）變電站出線的故障指示器指示出故障出線（k號指示器動作）；（3）選線裝置自動顯示和記錄故障出線（4）線路上故障通路上的的故障指示器k1-k3自動翻牌，給出紅色指示。故障指示器單單相接地故障的檢測方案

接地故障翻牌顯示模擬

GSM通信網(wǎng)

接地故障信息處理過程

GSM通信網(wǎng)故障定位系統(tǒng)構(gòu)成探頭--故障指示器接地故障探測信號源通信終端中心站主站架空系統(tǒng)故障指示器安裝示意圖正常狀態(tài)動作狀態(tài)架空通信終端架空系統(tǒng)通信終端站安裝示意圖3、FI-3P1O/3P2O2、EFI-CT-1

／EFI-CT-21、SFI-2C1O

電纜系統(tǒng)故障指示器電纜通信終端電纜型指示器和通信終端安裝示意圖通信終端指示器故障定位系統(tǒng)中心站主站

集GIS（地理信息系統(tǒng)）和MIS（管理信息系統(tǒng)）于一體，它既可用來實時監(jiān)測配電網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和故障，并自動確定故障位置，便于電路的維護(hù)和事故搶修，又可用來對配電網(wǎng)設(shè)施進(jìn)行管理，便于設(shè)施信息的錄入、查詢和統(tǒng)計

主站實時搜集故障指示器動作信息和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)

——故障指示器的動作信息和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)的一致性原則

故障通路和故障點的查找

糾錯和補(bǔ)漏GIS支撐平臺

故障點短信通知配電網(wǎng)圖形編輯

——創(chuàng)建和修改配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)圖,包括電力線路、桿塔、開關(guān)、變電站、開閉所和故障指示器基于GIS的故障定位基于主接線圖的故障定位方案二：在故障定位系統(tǒng)基礎(chǔ)上升級的二遙系統(tǒng)目的：實現(xiàn)實現(xiàn)故障的快速定位，減少故障巡查和故障處理時間；實時監(jiān)測電流和開關(guān)狀態(tài)，實現(xiàn)對電網(wǎng)的基本監(jiān)測設(shè)備：故障指示器＋監(jiān)測終端特點：不需要改造現(xiàn)有一次設(shè)備、投資省、見效快、容易實施、容易推廣在故障定位系統(tǒng)基礎(chǔ)上升級的二遙系統(tǒng)在故障自動定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加線路電流的測量和監(jiān)測，在很多情況下可以更進(jìn)一步的滿足我們對配網(wǎng)的基本監(jiān)測要求。利用故障指示器本身作為電流測量探頭，正常情況下監(jiān)測負(fù)荷電流并定時上送，故障情況下檢測故障電流并給出故障指示。不需要對現(xiàn)有任何一次設(shè)備進(jìn)行改造，即可實現(xiàn)對配網(wǎng)的兩遙監(jiān)測（遙測、遙信）。故障指示器與配電自動化系統(tǒng)的無縫集成3P3OODU通信終端主模塊探頭GPRS模塊二遙指示器面板指示器故障指示器與配電自動化系統(tǒng)的無縫集成3P3OODU通信終端主模塊探頭GPRS模塊I/O開關(guān)位置狀態(tài)檢測二遙故障定位系統(tǒng)取電CT方案三：分布式智能控制方案目的：實現(xiàn)故障自動隔離和自動轉(zhuǎn)供電設(shè)備：電動開關(guān)＋智能控制器特點：投資省、見效快、可靠性高、不依賴通訊分布式智能控制方案這是在原來的電壓分?jǐn)嗥?、電流分?jǐn)嗥鳌⒅睾掀骷夹g(shù)基礎(chǔ)之上發(fā)展出來了的一種技術(shù)。綜合了電壓分段器、電流分段器和重合器的優(yōu)點綜合檢測電流電壓可以利用通道提高效率，但不依賴通信。與各種開關(guān)集成構(gòu)成智能開關(guān)適合在主環(huán)路或分支回路在故障情況下可以自主判斷故障位置，自動跳開故障區(qū)段的兩側(cè)開關(guān)，自動合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)，實現(xiàn)故障區(qū)段的自動隔離和非故障區(qū)域的恢復(fù)供電。在增加通信通道和主站系統(tǒng)后，控制器可以自動升級為標(biāo)準(zhǔn)的FTU，實現(xiàn)三遙（遙測、遙信、遙控）功能，比較適合手拉手供電的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)使用。綜合型分布智能模式

在架空網(wǎng)中的應(yīng)用柱上開關(guān)可選負(fù)荷開關(guān)或斷路器實現(xiàn)故障自動隔離、自動轉(zhuǎn)移供電支持兩電源或三電源、四電源系統(tǒng)沒有通信時也可以實現(xiàn)故障隔離和電源轉(zhuǎn)供及恢復(fù)有通信時可自動升級實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動化功能故障就地處理：可靠性高、速度快適應(yīng)不同階段的自動化要求F1F2CB1S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S14S15CB2CB3CB4CB5CB6開閉所2#變電站1#變電站自動隔離故障分支故障自動隔離和轉(zhuǎn)供分布式智能模式在電纜網(wǎng)應(yīng)用智能環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)出線開關(guān)可任選負(fù)荷開關(guān)或斷路器出線故障只跳出線內(nèi)部故障自己隔離主環(huán)自動隔離故障區(qū)段、自動轉(zhuǎn)移供電不依賴通信實現(xiàn)自動化功能有通信時自動實現(xiàn)三遙的自動化系統(tǒng)智能環(huán)網(wǎng)柜組成的電纜環(huán)網(wǎng)方案F1F2F3F4F5S1S2T1T2T3S3T4S1S2T1T2T3S3T4S1S2T1T2T3S3T4S1S2T1T2T3S3T4S1S2T1T2T3S3T4S1S2T1T2T3S3T4S1S2T1T2T3S3T4方案四：網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)＋分布式智能控制方案目的：實現(xiàn)故障的就地清除，故障時變電站不跳閘；同時實現(xiàn)故障自動隔離和自動轉(zhuǎn)供電設(shè)備：電動開關(guān)＋智能控制器＋局部通信特點：停電范圍最小、停電時間最短、效率高、投資省、見效快、可靠性高實現(xiàn)方式：在具備局部光纖通信通道的的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)上實施。在分布式智能方案的基礎(chǔ)上，增加局部通信。一般只在特殊場合實用，解決線路上多斷路器的保護(hù)配合困難問題。網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)的原理保護(hù)監(jiān)測的范圍由一個點擴(kuò)大到相聯(lián)開關(guān)甚至串聯(lián)的一組開關(guān)，則上下級保護(hù)的配合可以理解為保護(hù)的內(nèi)部協(xié)調(diào)。現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使得我們借助于網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)保護(hù)之間的協(xié)調(diào)而成為可能。不同地點的模擬量在當(dāng)?shù)貦z測完成，只是將檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)信息、保護(hù)判別結(jié)果的狀態(tài)信息、開關(guān)狀態(tài)信息等通過網(wǎng)絡(luò)由不同保護(hù)進(jìn)行共享，以達(dá)到不同地點保護(hù)之間協(xié)調(diào)和配合，網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)的核心目標(biāo)：實現(xiàn)保護(hù)的快速性和選擇性的統(tǒng)一。主要適合已具備光纖通道且希望故障在最小范圍、最短時間內(nèi)切除的場合。特別說明：是即使在網(wǎng)絡(luò)通信失效的情況下，該環(huán)網(wǎng)中的設(shè)備也會自動轉(zhuǎn)為方案三工作，從而保證故障處理的功能不會喪失。

CB1

S1

S2

S3S4S5CB2

F傳統(tǒng)保護(hù)問題：保護(hù)配合困難網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)：任一點故障均可以有選擇性的速斷跳閘特點：解決了選擇性和快速性的矛盾。已在黑龍江牡丹江、綏化工程中運行近十年網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)在架空線路的應(yīng)用方案五：DA主站＋分布式智能控制＋故障指示器定位目的：實現(xiàn)目的1、2、3、4，同時可對關(guān)鍵位置和設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，實現(xiàn)三遙，可實現(xiàn)DMS功能設(shè)備：故障指示器＋電動開關(guān)＋智能控制器＋必要的通信通道＋主站計算機(jī)系統(tǒng)軟硬件特點：故障可以定位到分支和區(qū)段但大多數(shù)場合不需要改造現(xiàn)有一次設(shè)備，經(jīng)濟(jì)性好故障處理以就地為主、主站為后備，可靠性高只在關(guān)鍵位置實施三遙，投資不大主站根據(jù)需要選擇功能、決定規(guī)模。一般實現(xiàn)SCADA＋DMS綜合的配網(wǎng)自動化方案建設(shè)大、中型主站系統(tǒng)實現(xiàn)DMS（含AM/FM/GIS）實現(xiàn)SCADA（遠(yuǎn)程四遙功能）與其他自動化系統(tǒng)集成建設(shè)通信系統(tǒng)實現(xiàn)饋線自動化實現(xiàn)故障點自動定位案例一廣東中山配網(wǎng)自動化項目介紹電纜系統(tǒng)——以故障指示器為基礎(chǔ)二遙架空線系統(tǒng)——分布式智能饋線自動化主站模式——區(qū)域性主站擴(kuò)展大主站廣東中山項目規(guī)模區(qū)域主站：13套饋線自動化開關(guān)及終端（FTU）：728套（柱上安裝）二遙通信終端：1166臺二遙的故障指示器：9606只就地指示的指示器：電纜系統(tǒng)13300只，架空系統(tǒng)5383只二遙故障定位系統(tǒng)

二遙故障定位系統(tǒng)

分布式智能饋線自動化系統(tǒng)

區(qū)域主站

簡易型饋線自動化（故障定位系統(tǒng)）分布式智能型饋線自動化一體化區(qū)域主站系統(tǒng)案例二山東煙臺福山配網(wǎng)自動化項目介紹項目累計應(yīng)用：架空一遙故障指示器1245只、架空一遙通信終端231臺電纜二遙故障指示器143組、電纜二遙通信終端50臺智能柱上開關(guān)（含F(xiàn)TU）91臺信號源裝置20臺一體化區(qū)域主站1套模塊化設(shè)計理念——積木原則方案設(shè)計將配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的幾種實施方案和構(gòu)成系統(tǒng)的子模塊看成“積木”，通過合理的設(shè)計和組合搭建，使相對獨立的“積木塊”構(gòu)成完整、堅固的系統(tǒng)。

設(shè)計方案介紹分布式智能饋線自動化實施規(guī)模累計更換和新增91臺智能柱上開關(guān)（含F(xiàn)TU、PT），基本實現(xiàn)架空線路三分段運行模式，部分線路具備環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)能力，全部實現(xiàn)了三遙自動化功能?，F(xiàn)場實施架空一遙故障定位系統(tǒng)實施規(guī)模架空一遙故障指示器1245只架空一遙通信終端231臺電纜二遙故障定位系統(tǒng)實施規(guī)模電纜二遙故障指示器143組、電纜二遙通信終端50臺。電纜二遙系統(tǒng)可覆蓋環(huán)網(wǎng)柜、電纜分支箱等電纜設(shè)備，對線路故障、負(fù)荷電流等信息進(jìn)行監(jiān)測，創(chuàng)新的解決了老舊電纜設(shè)