淺析配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)

淺析配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)盡管中國的配網(wǎng)自動化工作已進入了試點實施階段，但對于配網(wǎng)自動化的認識仍然眾說紛紜，下面僅對配網(wǎng)自動化的概念、范圍、任務、可靠性原則進行闡述。關(guān)鍵字：配電網(wǎng)自動化一、配網(wǎng)自動化的基本問題盡管中國的配網(wǎng)自動化工作已進入了試點實施階段，但對于配網(wǎng)自動化的認識仍然眾說紛紜，下面僅對配網(wǎng)自動化的概念、范圍、任務、可靠性原則進行闡述。(一)概念配網(wǎng)自動化：利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機及網(wǎng)絡技術(shù)與電力設備相結(jié)合，將配電網(wǎng)在正常及事故情況下的檢測、保護、控制、計量和供電部門的工作管理有機地融合在一起，改進供電質(zhì)量，與用戶建立更密切更負責的關(guān)系，力求供電經(jīng)濟性最好，企業(yè)管理更為有效。(二)范圍110kV及以下電力網(wǎng)絡屬于配電網(wǎng)絡，它包括高、中、低壓配電網(wǎng)絡，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，進行電網(wǎng)重構(gòu)，保障非事故線路段盡快恢復供電。(四)可靠性原則實施配網(wǎng)自動化的首要目標是提高配電網(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)、設備);(5)具有可靠的主站、子站系統(tǒng)(計算機硬件、軟件、網(wǎng)絡)。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);配電故障診斷恢復和配網(wǎng)應用軟件子系統(tǒng)DAS;配電AM/FM/GIS應用子系統(tǒng)DMS構(gòu)成1.配電SCADA主站系統(tǒng)由前置機服務器(RTU服務器)、SCADA服務器、調(diào)度員工作站(MMI)、報表工作站、DA服務器、GIS服務器等組成。前置機服務器：它包括若干臺前置機服務器。其中一臺為主前置機服務器，當服務器出現(xiàn)故障時，從前置機服務器中的一臺自動成為主前置機服務器，以保證系統(tǒng)的正常運行，這是由nap來完成的。主前置機服務器通過dater接收子站通過交換機發(fā)送來的數(shù)據(jù)，由vcterm經(jīng)過規(guī)約解釋存入當?shù)貎?nèi)存，形成生數(shù)據(jù)實時共享內(nèi)存。主前置機服務器通過rawd向若干從前置機服務器發(fā)送生數(shù)據(jù)，各從前置機服務器通過datsrv接收主前置機服務器發(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服務器：它包括若干臺SCADA服務器。其中一臺為主SCADA服務器，當服務器出現(xiàn)故障時，從SCADA服務器中的一臺自動成為主SCADA服務器，以保證系統(tǒng)的正常運行，這是由nsp來完成的。主SCADA服務器通過datsrv接收主前置機服務器發(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功能(即DA功能)進行聯(lián)調(diào)測試。在進行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)反復檢查無誤;(2)主站、子站和FTU之間的通訊正常;(3)對要進行DA測試的FTU進行遙測、遙控、遙信調(diào)試，并保證其功能正常;(4)恢復無故障區(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行遙控測試。另外，在DA測試中采用繼電保護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;主站遠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)絡重構(gòu)策略，遠方控制配電開關(guān)實現(xiàn)故障區(qū)段的隔離和非故障區(qū)段的供電恢復。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，應當學習輸電系統(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。它是將地理學空間數(shù)據(jù)處理、計算機技術(shù)與電力系統(tǒng)相結(jié)合，為獲取、存儲、檢索、分析和顯示電力設備的空間定位資料和屬性資料而建立的計算機化的數(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界面。地理信息系統(tǒng)GIS的引入為電力系統(tǒng)應用提供了全新的表達形式，更具有現(xiàn)實性，更直觀易用，并對現(xiàn)有應用進一步擴展，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)卡設置191和10段IP)機器作為CADA實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務器，10段的GISSRV(10網(wǎng)段的SCADA服務器)作為SCADA實時數(shù)據(jù)接受服務器，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)控設備直接連接到配電主站，因此必須增設中間一級，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)控設備，完成“數(shù)據(jù)采集器”、饋線監(jiān)控、當?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)自動化終端負責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，遠方控制與當?shù)乜刂?，故障識別、故障隔離和負荷轉(zhuǎn)移，接受遠方指令及轉(zhuǎn)發(fā)采集的數(shù)據(jù)信息，具備相適應的通信功能等。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雜。那么要實現(xiàn)系統(tǒng)對各段的故障能夠自動準確識別并切除，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?shù)嘏潆娋W(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃，制定詳細的配網(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)應該實現(xiàn)配(網(wǎng))調(diào)(度)合一的設計，技術(shù)上統(tǒng)一平臺，管理上易于維護，經(jīng)濟上節(jié)約資金，同時也奠定了將來電力企業(yè)信息化的基礎。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配網(wǎng)自動化統(tǒng)一考慮，新上調(diào)度自動化與建設配網(wǎng)自動化統(tǒng)一考慮。配電線路設備的戶外運行環(huán)境，對開關(guān)設備、配電終端設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、電子設備的設計、元器件的篩選等方面應綜合考慮其性價比。此外，配電自動化系統(tǒng)中的站端設備進行遠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)中的站端設備具有更高的可靠性。配電終端設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