智能配電自動化介紹

配電自動化際云科技-付聰聰2014-10-312024/7/28沈陽工程學院11、名詞術語2024/7/28沈陽工程學院2術語及解釋配電網：是電力系統(tǒng)向用戶供電的最后一個環(huán)節(jié)。它由配電網（其中包括饋線、配電變壓器、斷路器、各種開關等配電設備）、繼電保護、自動裝置、測量和計量儀表以及通信和控制設備構成一個配電系統(tǒng)。從廣義上講，城市配電網應包括110kv電壓等級及以下的電網。通常把110KV、35KV級稱為高壓，10KV級稱為中壓，0.4KV級稱為低壓。因此，完整地說配電是包括電力用戶在內的整個配電網。2024/7/28沈陽工程學院3術語及解釋

配電自動化系統(tǒng)distributionautomationsystem實現(xiàn)配電網運行監(jiān)視和控制的自動化系統(tǒng)，具備配電SCADA(supervisorycontrolanddataacquisition)、故障處理、分析應用及與相關應用系統(tǒng)互連等功能，主要由配電自動化系統(tǒng)主站、配電自動化系統(tǒng)子站（可選）、配電自動化終端和通信網絡等部分組成。

配電自動化distributionautomation以一次網架和設備為基礎，綜合利用計算機、信息及通信等技術，并通過與相關應用系統(tǒng)的信息集成，實現(xiàn)對配電網的監(jiān)測、控制和快速故障隔離2024/7/28沈陽工程學院4術語及解釋

配電自動化系統(tǒng)子站slavestationofdistributionautomationsystem

配電自動化系統(tǒng)子站（簡稱子站），是配電主站與配電終端之間的中間層，實現(xiàn)所轄范圍內的信息匯集、處理、通信監(jiān)視等功能。配電自動化系統(tǒng)主站masterstationofdistributionautomationsystem

配電自動化系統(tǒng)主站（簡稱主站）主要實現(xiàn)配電網數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控等基本功能和分析應用等擴展功能，為配網調度和配電生產服務。2024/7/28沈陽工程學院5術語及解釋

配電管理系統(tǒng)DistributionManagementSystems

運用計算機、通信等信息技術，以信息交互為基礎，通過實時監(jiān)控、運行管理、維修管理、設備管理、規(guī)劃設計、用電服務等應用，實現(xiàn)配網全過程管理的綜合應用系統(tǒng)?！耙贿b” 遙信“二遙” 遙信、遙測“三遙” 遙信、遙測、遙控2024/7/28沈陽工程學院6術語及解釋DMSDistributionManagementSystems配電管理系統(tǒng)DAS DistributionAutomationSystem配電自動化系統(tǒng)SCADASupervisoryControlAndDataAcquisition數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控GISGeographicInformationSystem地理信息系統(tǒng)PMSProductionManagementSystem生產管理系統(tǒng)FA FeederAutomation饋線自動化DTUDistributionTerminalUnit站所終端FTUFeederTerminalUnit饋線終端2024/7/28沈陽工程學院7供電可靠性區(qū)域差異區(qū)域特征：負荷密集（30MW/km2以上），主要為直轄市與東部重點城市的市中心區(qū)、對可靠性有特殊要求的國家級高新技術開發(fā)區(qū)，供電可靠性目標為國際領先水平（停電時間5分鐘）。網架結構：高壓網采用鏈式結構，中壓網采用三雙、雙環(huán)結構；設備配置：變壓器采用大容量或中容量，中壓線路采用電纜；自動化配置：采用集中式、智能分布式模式，具備網絡重構和自愈能力；通信配置：光纖通信方式；用電信息采集系統(tǒng)：實現(xiàn)“全覆蓋、全采集”；分布式電源接納能力：完全消納。A+類供電區(qū)域2024/7/28沈陽工程學院8供電可靠性區(qū)域差異區(qū)域特征：負荷較為密集（15～30MW/km2），主要為直轄市的市區(qū)、中西部重點城市的市中心區(qū)、國家級高新技術開發(fā)區(qū)，供電可靠性目標為國際先進水平（停電時間52分鐘）。網架結構：高壓網主要采用鏈式結構，中壓網采用雙環(huán)、單環(huán)結構；設備配置：變壓器采用大容量或中容量，中壓線路采用電纜型式；自動化配置：采用集中式、智能分布式建設模式，具備網絡重構和自愈能力；通信配置：光纖通信方式；用電信息采集系統(tǒng)：實現(xiàn)“全覆蓋、全采集”；分布式電源接納能力：完全消納。A類供電區(qū)域2024/7/28沈陽工程學院9供電可靠性區(qū)域差異區(qū)域特征：負荷集中（6～15MW/km2），主要為地級市的市中心區(qū)、重點城市的市區(qū)、省級高新技術開發(fā)區(qū)，供電可靠性目標為國際平均水平（停電時間3小時）。網架結構：高壓網主要采用鏈式、環(huán)網結構，中壓網采用單環(huán)結構；設備配置：變壓器采用大容量或中容量，中壓線路采用架空型式；自動化配置：采用集中式、智能分布式建設模式；通信配置：光纖與無線公網相結合的通信方式；用電信息采集系統(tǒng)：實現(xiàn)“全覆蓋、全采集”；分布式電源接納能力：完全消納。B類供電區(qū)域2024/7/28沈陽工程學院10區(qū)域特征：負荷較為集中（1～6MW/km2），主要為地級市的市區(qū)、較為發(fā)達的城鎮(zhèn)，電網建設目標主要為滿足城鎮(zhèn)化發(fā)展需求，采用小城鎮(zhèn)典型供電模式。網架結構：高壓網主要采用鏈式、環(huán)網結構，中壓網采用單環(huán)結構；設備配置：變壓器采用中容量或小容量，中壓線路采用架空型式；自動化配置：采用集中式、就地型重合器建設模式；通信配置：光纖與無線公網相結合的通信方式；用電信息采集系統(tǒng)：實現(xiàn)“全覆蓋、全采集”；分布式電源接納能力：基本消納。C類供電區(qū)域供電可靠性區(qū)域差異2024/7/28沈陽工程學院112024/7/28沈陽工程學院122024/7/28沈陽工程學院132024/7/28沈陽工程學院142、配電自動化的發(fā)展2024/7/28沈陽工程學院15提高供電可靠性減少計劃停電時間網絡運行優(yōu)化分析，提高轉供能力；開展帶電作業(yè)；優(yōu)化停電計劃管理，減少重復停電；優(yōu)化搶修資源配置，提高工作效率。配電自動化系統(tǒng)建設目的減少故障停電時間通過故障自動定位，減少故障查找時間；通過遙控操作，減少故障隔離操作時間；通過標準化搶修，減少故障修復時間。2024/7/28沈陽工程學院16配電自動化系統(tǒng)建設目的提高供電可靠性：城區(qū)99.9%市中心：99.99%提高電能質量：城市電壓合格率大于98％經濟化運行提高為用戶服務水平和用戶的滿意程度提高供電企業(yè)管理水平和勞動生產率2024/7/28沈陽工程學院17通過自動化開關設備相互配合實現(xiàn)故障隔離和健全區(qū)域恢復供電,不需要建設通信網絡和主站計算機系統(tǒng)。第一階段：饋線自動化系統(tǒng)（FA）基于通信網絡、饋線終端單元和后臺計算機網絡的實時應用系統(tǒng),兼?zhèn)湔Ｇ闆r下的運行狀況監(jiān)視及故障時的故障處理功能。第二階段：配電自動化系統(tǒng)（DAS）結合配電GIS、OMS、TCM、WMS，并與需求側負荷管理（DSM）相結合，覆蓋配網調度、運行、生產的全過程，支持客戶服務，實現(xiàn)配用電綜合應用。第三階段：配電管理系統(tǒng)（DMS）配電自動化發(fā)展歷程2024/7/28沈陽工程學院18國外配電自動化發(fā)展歷程研究階段試點階段推廣階段系統(tǒng)現(xiàn)狀日本研究開發(fā)就地控制方式和配電線開關的遠方監(jiān)視裝置著手開發(fā)依靠配電設備及繼電保護進行配電網運行自動化方法1986年起在9個電力公司開展自動化建設86.5%的配電線路實現(xiàn)了故障自動順序送電，6.7%線路實現(xiàn)遠方監(jiān)控。法國開展配電自動化的相關關鍵技術研究，并取得成功97年投運的配電SCADA系統(tǒng)對于2000個配電開關全部可以遠方遙控，開關遙控覆蓋率30%20kV饋線發(fā)生故障在配電中心可以看到故障發(fā)生的部位，轉移負荷一般3min可以完成。韓

國1998年開始配電自動化研究1998-2001年在174個公司開展小規(guī)模自動化建設2003年建立了7個大型配電自動化系統(tǒng)，自動化開關覆蓋率22.5%電源變電站平均電流供應恢復時間由1小時縮短至幾分鐘。2024/7/28沈陽工程學院19配電自動化是提高供電可靠性的必要手段。配電自動化對于提高成熟電網供電可靠性具有投資少、見效快等顯著優(yōu)勢，供電可靠性從99.9%至99.99%的提升主要依靠網架改造，從99.99%至99.999%的提升則必須依靠配電自動化建設。國外配電自動化系統(tǒng)建設經驗2024/7/28沈陽工程學院202024/7/28沈陽工程學院213、建設原則2024/7/28沈陽工程學院221.實用性，針對不同區(qū)域供電可靠性需求，采取差異化技術策略，不一味追求高標準建設,充分考慮街區(qū)成熟度，避免因配網頻繁改造而造成重復建設，杜絕浪費體現(xiàn)投資效益。2.可靠性，進一步提高終端及通信設備運行可靠性；優(yōu)化、簡化主站功能，廣泛采用分布式部署方式，有效降低網絡結構頻繁變化、通信不穩(wěn)定等因素對系統(tǒng)主要功能的影響。3.先進性，準確定位配電自動化與配網管理系統(tǒng)之間關系。4.安全性，嚴格按公司信息系統(tǒng)安全防護要求，加強生產控制大區(qū)和管理信息大區(qū)之間信息安全管理；落實公司中低壓配網安全防護規(guī)定，規(guī)范接入配電終端等設備，確保系統(tǒng)運行控制和數(shù)據(jù)采集信息安全。配電自動化建設應遵循的原則2024/7/28沈陽工程學院23

配電自動化建設改造原則2024/7/28沈陽工程學院24網架中的關鍵性節(jié)點，如架空線路聯(lián)絡開關,進出線較多的開關站、配電室和環(huán)網單元采用“三遙”配置網架中的一般性節(jié)點，如分支開關、無聯(lián)絡的末端站室采用“兩遙”配置避免盲目追求配電自動化“三遙”率。25饋線自動化方式。明確配電自化系統(tǒng)要根據(jù)實際網架結構、設備狀況和應用需求合理選用“三遙”自動化終端。

配電自動化建設改造原則2024/7/28沈陽工程學院25具備遙控功能的區(qū)域宜優(yōu)先采用專網通信方式依賴通信實現(xiàn)故障自動隔離的區(qū)域宜采用光纖專網通信方式不具備電力光纖通信條件的配電終端可采用無線通信方式配電通信光纖專網電力載波無線公網26

配電自動化建設改造原則2024/7/28沈陽工程學院264、配電自動化系統(tǒng)的五種建設模式2024/7/28沈陽工程學院272024/7/28沈陽工程學院28建設模式簡易型1）系統(tǒng)簡介

簡易型配電自動化系統(tǒng)是基于就地檢測和控制技術的一種系統(tǒng)。它采用故障指示器獲取配電線路上的故障信息，由人工現(xiàn)場巡視故障指示器翻牌信號獲得故障定位，也可利用GSM等無線通信方式將故障指示信號上傳到相關的主站，由主站來判斷故障區(qū)段；在一次設備具備條件的情況下，采用重合器或配電自動開關，通過開關之間的時序配合就地實現(xiàn)故障的隔離和恢復供電。2）主要特點

可不需要通信系統(tǒng)和主站而獨立工作，結構簡單，成本低、易于實施。3）適用范圍

適用于農村單輻射配電線路和城市中無專門通信條件區(qū)域的配電線路。2024/7/28沈陽工程學院29建設模式實用型1）系統(tǒng)簡介

實用型配電自動化系統(tǒng)是利用多種通信手段（如光纖、載波、無線公網/專網等），以兩遙（遙信、遙測）為主，并具備簡單遙控功能的實時監(jiān)測系統(tǒng)。它的主站具備基本的SCADA功能，對配電線路、開閉所、環(huán)網柜等的開關、斷路器以及重要的配變等實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測，對部分具備條件的一次設備可實行遙控。根據(jù)配電終端數(shù)量或通信方式的需要，該系統(tǒng)可以增加配電子站（或通信匯接站）。在一些沒有條件或沒有必要實時監(jiān)測的線路，依然可以采用簡易型的配電自動化模式。該系統(tǒng)既可以是獨立的配電監(jiān)控系統(tǒng)，在有配調機構情況下也可做成調度和配電監(jiān)控一體化的系統(tǒng)。2）主要特點

結構比較簡單、以監(jiān)測為主、具備簡單的控制功能，對通信系統(tǒng)要求不高，投資比較節(jié)約、實用性強。它主要為配電運行管理部門和配網調度服務。3）適用范圍

適用于中等規(guī)模配電網且已設立或準備設立配網調度機構的供電企業(yè)。2024/7/28沈陽工程學院302024/7/28沈陽工程學院31建設模式標準型1）系統(tǒng)簡介

標準型配電自動化系統(tǒng)是在實用型的基礎上增加基于主站控制的饋線自動化功能（即FA：故障定位、隔離、恢復非故障區(qū)供電），有條件區(qū)域還可實現(xiàn)網絡重構。它對通信系統(tǒng)要求較高，一般需要采用光纖通信，它還需要比較完善的配電一次網架且相關的配電設備具備電動操作機構和受控功能。該類型系統(tǒng)的主站具備完整的SCADA功能和FA功能，當配電線路發(fā)生故障時，通過主站和終端的配合實現(xiàn)故障區(qū)段的快速切除與自動恢復供電。它與上級調度自動化系統(tǒng)和配電GIS應用系統(tǒng)的實現(xiàn)互連，具備完整的配網模型和豐富的配電數(shù)據(jù)，因此可以支持基于全網拓撲的配電應用功能。它主要為配網調度服務，同時兼顧配電生產和運行管理部門的應用。2）主要特點

系統(tǒng)結構完整、自動化程度較高，成本較高。3）適用范圍

適用于多電源、多分段的城市配網自動化建設，其中饋線自動化建議在新區(qū)或電纜化程度較高的區(qū)域里實施。2024/7/28沈陽工程學院322024/7/28沈陽工程學院33建設模式集成型1）系統(tǒng)簡介

集成型是在標準型的基礎上擴展配電管理功能和綜合應用功能，通過基于IEC61968標準的信息集成總線實現(xiàn)與各類相關實時系統(tǒng)和管理系統(tǒng)（如：生產管理系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)以及ERP系統(tǒng)）的接口，并具有配電網的高級應用分析軟件功能。

2）主要特點系統(tǒng)結構完整、自動化程度高、管理功能完善、運行方式靈活，投資較大。。3）適用范圍

適用于大中型城市較大規(guī)模、結構復雜的配網自動化建設；供電企業(yè)內部各類相關系統(tǒng)已經建立且應用比較成熟。2024/7/28沈陽工程學院342024/7/28沈陽工程學院35建設模式智能型1）系統(tǒng)簡介

智能型是在集成型配電自動化系統(tǒng)基礎上擴展對于分布式電源、微網以及儲能裝置等設備的接入功能，實現(xiàn)智能自愈的饋線自動化功能以及與智能用電系統(tǒng)的互動功能，并具有與輸電網的協(xié)同調度功能，以及多能源互補的智能能量管理網分析軟件功能。2）主要特點

系統(tǒng)結構完整、功能完善、智能化程度高、運行方式靈活，管理相對復雜、投資大，建成后綜合效益好。3）適用范圍

適用于配電一次網架結構完善、已完成集成型配電自動化系統(tǒng)建設的供電企業(yè)，且已開展分布式電源或微電網及儲能建設、智能化用電營銷系統(tǒng)建設等。2024/7/28沈陽工程學院362024/7/28沈陽工程學院372024/7/28沈陽工程學院385、配電自動化系統(tǒng)下的配電終端2024/7/28沈陽工程學院392024/7/28第40頁配電終端配電終端FTU實現(xiàn)對環(huán)網柜、開關站及柱上開關的監(jiān)視控制，包含對配電故障的檢測功能。包含對10kV電壓、電流及開關狀態(tài)監(jiān)測對配電故障進行檢測（包含短路、小電流接地等故障）基于交流采樣計算功能因數(shù)、有功、無功等計算量TTU主要實現(xiàn)對配電變壓器的監(jiān)控功能包含對配變的電壓、電流進行采樣。對配電變壓器進行無功補償沈陽工程學院2024/7/28第41頁配電終端開關站和公用及用戶配電所的監(jiān)控終端，即DTU，站所終端。沈陽工程學院2024/7/28沈陽工程學院422024/7/28第43頁沈陽工程學院2024/7/28沈陽工程學院442024/7/28第45頁沈陽工程學院6、配電網下饋線自動化系統(tǒng)2024/7/28沈陽工程學院462024/7/28第47頁一、概述基于FTU的饋線自動化系統(tǒng):

是通過在變電所出口斷路器及戶外饋線分段開關處安裝柱上FTU。以及在配電變壓器處安裝TTU，并建設可靠的通信網絡將它們和配電網控制中心的SCADA系統(tǒng)連接．再配合相關的處理軟件所構成的高性能系統(tǒng)。

作用：

該系統(tǒng)在正常情況下，遠方實時監(jiān)視饋線分段開關與聯(lián)絡開關的狀態(tài)和饋線電流、電壓情況，并實現(xiàn)線路開關的遠方合閘和分閘操作以優(yōu)化配網的運行方式，從而達到充分發(fā)揮現(xiàn)有設備容量和降低線損的目的；在故障時獲取故障信息，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)域的供電，從而達到減小停電面積和縮短停電時間的目的。沈陽工程學院1.電壓型就地控制饋線自動化的實現(xiàn)方式

故障隔離和自動恢復送電由開關自身完成，不需要主站控制，因此在故障處理時對通信系統(tǒng)沒有要求，所以投資省見效快；

饋線自動化采用就地、集中兩種方式實現(xiàn)。其中，支線、幅射供電線路采用就地控制方式，局部范圍內實現(xiàn)快速控制。配電主干環(huán)路采用集中控制的方式，通過主站系統(tǒng)協(xié)調，借助通信信息傳輸來實現(xiàn)控制；2024/7/28沈陽工程學院48饋線自動化實現(xiàn)方式（續(xù)）3.光纖快速差動型(智能分布式&廣域保護式)

系統(tǒng)具備專用的保護信息通道，通過比較相連開關間流過的故障電流來快速隔離故障，可以通過主站，也可以通過局部范圍內的通信共享來獲取相關的信息來做出判斷。2.電流型集中控制

采用配電自動化主站系統(tǒng)，加配電測控終端的方式實現(xiàn)。由終端設備檢測電流以判別故障類型，故障信息傳送到主站，由主站確定故障區(qū)段，然后由主站系統(tǒng)發(fā)遙控命令控制開關動作，完成故障隔離并恢復非故障區(qū)供電。2024/7/28沈陽工程學院49饋線自動化實現(xiàn)方式2024/7/28沈陽工程學院50典型基于FTU的饋線自動化的組成

配電自動化控制系統(tǒng)SCADAFA控制主站配電自動化通信網絡FTUFTU斷路器聯(lián)絡開關分段開關控制線通信線第一層：一次設備（負荷開關、分段器等）第二層：FTU控制箱主要由開關操作控制電路、不間斷供電電源、控制箱體等部件組成。各FTU分別采集相應柱上開關的運行情況，如負荷、電壓、功率和開關當前位置、貯能完成情況等，并將上述信息由通信網絡發(fā)向遠方配電網自動化控制中心。各FTU還可以接受配網自動化控制中心下達的命令進行相應的遠方倒閘操作。

第三層：通信子系統(tǒng)第四層：FA控制主站FA控制主站的功能主要是提供人機接口，自動處理來自線路的FTU的數(shù)據(jù)，對故障點進行定位，并遙控線路開關，實現(xiàn)故障點的自動隔離及恢復供電。

FTU應滿足的基本要求是：①數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?；②時間響應的快速性；③不同的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級和不同響應時間。

第五層：SCADA／DMS主站

SCADA／DMS主站與饋線自動化控制主站相連，可完成配電線路的SCADA監(jiān)控以及更高級的配電管理功能。

2024/7/2851沈陽工程學院二、對FTU（現(xiàn)場終端裝置）的性能要求2024/7/28第52頁FTU是整個饋線自動化系統(tǒng)的基礎控制單元，起到聯(lián)接開關與數(shù)據(jù)采集、控制系統(tǒng)(SCADA)的橋梁作用，用于實現(xiàn)配電網監(jiān)控，對配電負荷開關(架空線)或環(huán)網柜(地下電纜)進行監(jiān)控的自動化設備。

FTU主要由主控制器部分、開關量輸入／輸出(I／O)部分、調制解調器(MODEM)、電壓電流形成等四部分組成。沈陽工程學院電壓、電流形成部分來自線路的電壓、電流主控制器部分開關量輸入/輸出（I/O）部分開關量引入控制開關MODEM與主站通信FTU內部結構2024/7/2853沈陽工程學院二、對FTU的性能要求2024/7/28第54頁FTU一般應具有下列功能：(1)遙信功能。FTU應能對柱上開關的當前位置、通信是否正常、貯能完成情況等重要狀態(tài)量進行采集。若FTU自身有繼電保護功能的話，還應對保護動作情況進行遙信。(2)遙測功能。FTU最重要的遙測功能是采集正常運行時和故障瞬間開關經歷的電流，此外還可增加采集電壓、有功功率及無功功率等模擬量的功能。

沈陽工程學院2024/7/28第55頁

(3)遙控功能。FTU應能接受遠方命令控制柱上開關合閘和跳閘。(4)統(tǒng)計功能。FTU還應能對開關遮斷故障電流的次數(shù)和動作時間進行統(tǒng)計。(5)對時功能。FTU應能接受主系統(tǒng)的對時命令，以便和系統(tǒng)時鐘保護一致。(6)事件順序記錄(SOE)。記錄狀態(tài)量發(fā)生變化的時刻和先后順序。沈陽工程學院2024/7/28第56頁(7)事故記錄：記錄事故發(fā)生時的最大故障電流和事故前一段時間(一般是1分鐘)的平均負荷，以便分析事故，確立故障區(qū)段，并為恢復健全區(qū)段供電時進行負荷重新分配提供依據(jù)。(8)定值遠方修改和召喚定值。。(9)自檢和自恢復功能。FTU應具有自檢測功能，并在設備自身故障時及時告警；FTU應具有可靠的自恢復功能，一旦受干擾造成死機，應能通過監(jiān)視定時器(WDT)重新復位系統(tǒng)恢復正常運行。(10)遠方控制閉鎖與手動操作功能。(11)抗惡劣環(huán)境