浅析集SCADA、馈线自动化、配电管理自动化功能于一体的配电自动化系统构造模型

1、浅析集 SCADA 、馈线自动化、配电管理自动化功能于一体的配电自动化系统构造模型董智勇中信国安信息科技有限公司,北京摘要:配电自动化系统作为提高供电质量和供电可靠性的一种重要技术手段成为了电力企业 争创一流企业的必要条件。 本文主要阐述了该种配电自动化系统的组成, 并叙述了各部分功 能以及构造模型。 尤其在系统实现层面上对一体化系统进行有针对性的重点分析。 该构造模 型实现的配电网自动化系统已投入实际运行。关键词:配电自动化;配电管理系统; SCADA ;馈线自动化Simple Analysis on a kind of Electrical Distribution Automatic S

2、ystem Design Model that integrating the function of SCADA, Feed Line Automation and Electrical Distribution Management Automation into one bodyDong ZhiyongTeleinfoSoftwareCo.Ltd.,BeijingAbstract : As one of the important technological means to enhance power supply quality and stability, electrical d

3、istribution automatic system has been the first grade necessary condition for the power enterprises. This paper mainly explains the composition of this kind of electrical distribution automatic system, and specifies the function and design model of its various parts. Especially, the paper makes a pe

4、rtinent key analysis on the integrated system from the system-realizing layer. The electrical distribution network automatic system that realized through the design model has been devoted to practical operation.Key words:electrical distribution automation; electrical distribution management system;

5、SCADA; feed line automation1 引言随着改革开放的逐渐深入, 电力逐步市场化, 用电的供需矛盾逐渐趋于平衡, 在此 背景下,用户需求从“有电用”变成“有高质量、高可靠性的电力能源用”,进而提出对供 电质量和供电可靠性要求的需求。 配电网自动化作为达到上述目标的一种重要技术手段应运 而生。我国配电网络的电压等级为 10Kv,配电网络自动化的监控范畴涵括了 10Kv 开闭所、配 电所、出线开关、分段开关、联络开关、重合器、环网柜、柱上开关、箱式变、小区变、公 用配变、故障指示器、补偿电容器等,因而从自动化的角度来看,具有设备多、测点多、覆 盖面广、总信息量大、测点容量小、

6、配电网受扩容、城建影响大,配电网网络接线变化频繁 等特点。本着“故障检测准确、故障隔离迅速和网络重构慎重”的原则,配电网自动化从运行管 理的模式上,正向着分层、分布式、开放系统的方向发展,配电终端设备逐渐智能化和一体 化,从提高配电网运行的可靠性和效率,提高供电质量,降低劳动强度,充分利用现有设备 的能力,缩短停电时间和减少停电面积,历史数据存储和管理,历史事件/事故报警记录等 方面,为供电系统带来可观的经济效益和很高的安全保障。2 配电自动化系统设计原则配电网自动化系统设计应在配电规划的基础上,根据当地的实际供电条件、供电水平、 电网结构和用户性质,因地制宜地选择方案及其设备类型。重要用户多

7、、 负荷密度高、 线路走廊资源紧张, 用户对供电可靠性较为敏感的区域是首 期实施自动化的区域。 在实施前必须经过电网改造, 使供电半径趋于合理, 网架和设备得到 加强,线路间相互连接的条件。负荷密度小、虽经改造、 ,但网架结构薄弱,线路间不具备 互连但具有发展潜力的区域, 应按自动化目标规划, 视条件分步实施。 以辐射网络供电为主 的区域,且未具备互联条件,为提高供电可靠性,可按就地智能化目标来规划并组织实施。 配电网自动化系统的建设必须首先满足配电网自动化基本功能, 在条件具备时可以考虑 扩展管理功能。 配电网自动化系统主站原则上应该考虑与调度自动化系统一体化设计。 调度 自动化系统尚未建设

8、, 不应先行建设配电网自动化系统。 新建调度自动化系统应综合考虑配 电网自动化需求。电网规模较大,基础条件成熟,可以统一规划、分别建设。配电网自动化 通信建设应该与调度自动化通信、集中抄表系统通信等结合起来,并考虑今后发展的裕量。 主站系统设计原则应遵循各项国家和行业标准,具有安全性、可靠性、实用性、扩展性、开 放性、容错性,满足电力系统实时性的要求,具有较高的性能价格比。3 配电自动化系统功能分布集 SCADA、馈线自动化、配电管理自动化功能于一体的配电自动化系统实现机理如下图 所示的由计算机硬件、系统软件、支撑软件、应用软件加上不同的通信手段和终端装置(单 元所组成的计算机应用系统。 3.

9、 1主站系统配电主站系统是一个全开放的、 面向 10KV 配电网自动化系统的专业配置平台, 是整个 配电网自动化系统监控和管理的核心, 主要负责各个区域配电子站或终端设备的实时信息采 集、控制和有效的管理,保证整个配电系统处于最优运行状态。系统内置全面、高效可靠的 DA 故障定位、故障隔离和快速恢复供电算法模块,适合于从简单放射状配电网络结构、手 拉手环网结构到复杂网格状供电网络多点并发故障的自动故障定位、自动/手动故障隔离、 自动/手动恢复供电。 系统提供安全、 可靠和方便的故障仿真模拟和闭琐功能, 全在线配置、 对象化建模、通讯规约全面、人机界面友好可靠。配电主站系统应用软件的主体部分是

10、SCADA/DA系统,SCADA 系统完成基本的数据采集 和系统监视控制功能,DA 系统完成配电网自动化管理功能。配电主站系统具有很高的安全 性、 可靠性、 实时性以及强大的数据处理能力, 它主要包括以下功能模块:数据采集及处理, 配电网自动化管理,遥控/遥调功能,计算机网络管理,接口规约管理,人机界面,实时数 据库,历史数据处理,报警处理,报表曲线,事故追忆,地理信息系统(GIS ,自动着色及 潮流计算,负荷预测,电压无功优化及控制(AVQC ,网络建模及网络拓扑,用电管理,仿 真培训。3. 2子站系统配电子站层是整个配电自动化系统中的一个重要环节, 它位于配电区的变电站或开闭所 内,是配电

11、网自动化系统的中间层,可与上级主站、所辖区域内 FTU 或其它智能终端设备 通信,实现遥测、遥信和遥控数据的搜集和转发,完成所辖区域故障识别、故障隔离和恢复 供电以及远动功能等。大型配电网自动化系统远期(规划规模子站为 32个,中型系统为 16个,小型系统为 8个。子站与主站通过 SDH 光纤网互连。子站集中处理本区域内的配电网的全部馈线自动化功能, 子站与主站协调处理, 即子站 处理本区域的配电网 DA 故障定位和故障隔离, 恢复供电由主站处理子站只负责本区域的数 据采集和转发能。它主要包括以下功能:监视、控制所管辖范围内的 RTU、DTU、FTU、TTU, 实现“四遥”功能。数据采集,子站

12、实时采集其连接设备的状态量、模拟量和脉冲量(其中 还包括子站通信系统、通道的状态信息 。数据转发,向主站系统转发 RTU、DTU、FTU、TTU 的数据, 向主站系统转发 TTU 的数据, 向主站系统转发 DTU 的数据, 向主站系统转发子站系 统自身的运行状态数据。 控制和调节, 接收主站系统下发的控制和调节命令, 实施现场设备 的控制和调节,如开合一个开关、改变变压器的分接头位置,调节 FTU 整定参数等。子站系 统可以用多种规约与 RTU、DTU、FTU、TTU 及其它智能设备通讯。作为馈线自动化 FA 主体, 实现所管辖范围内的故障定位、故障段隔离、非故障段的自动恢复供电。子站间相互通

13、信, 协调和实现子站范围之间的馈线自动化 FA 功能。子站系统具有自诊断和远方(主站诊断 功能, 本地可以监视和诊断系统本身以及所管辖范围内的终端设备。 子站定期接收主站的时 钟同步信号,并对站端系统各终端对时。对各个通道进行监视,当通道故障时,可向主站发 送报警信息;对通道故障进行统计;统计通道停运时间并记录,向主站发送统计信息。数据 子站主要具备如下控制功能: 10KV出线开关进行直接控制, 通过 MODEM 与变电站 RTU 相连, 直接控制 10KV 出线开关。站通过子站向终端(如 FTU发遥控命令3. 3通信系统通信系统是配电自动化系统的关键之一,配电自动化系统需要借助于有效的通信手

14、段, 将控制中心的控制命令准确地传送到装配在现场的远方终端, 并将现场的远方终端采集的信 息收集传回控制中心和普通工程不同的是, 配电自动化工程往往测控点多、 而且分散, 通信 通道线路长、施工运行环境恶劣,因此,一方面要合理设计,选用满足配电自动化系统的通 信设备, 另一方面又要切合配网资金不足的实际, 降低通信系统的造价。 通讯方式主要有以 下几种:配电线载波, 脉动控制技术, 工频控制技术, 电话线, 无线(扩频通信, 现场总线, 光纤通信,混合通信方式多种方式并存,共同完成一个配电自动化通信系统。4 配电自动化系统典型方案模型4.1大中城市配电自动化系统典型方案a 通讯网方案选择:SD

15、H光纤同步通讯网,FDDI 光纤分步式数据接口通讯,ATM 光纤通 讯网, 自愈式光纤通讯网, 组网方案选择主站至子站单独建高速主干网、 子站至终端建通讯 子网。b 计算机系统方案选择:2台以上服务器、磁盘阵列、n 台工作站、集线器、网关、网 卡、光端机等。服务器、工作站选用 RISC 级硬件设备,如 ALPHA、SUN、HP 等。网络操作系 统可选 UNIX、WINDOWS NT 4.0及以上。工作站操作系统可选 UNIX、WINDOWS NT 4.0及以上、 WINDOWS98以上,推荐使用 UNIX 或 UNIX 与 NT 混合。数据库可选 DB2、SYBASE、ORACLE 等。 GI

16、S 平台可选 SMALLWORLD、GROW、ARCINFO、MAPINFO 等。应用平台可选 UNIX、NT 环境,推 荐基于 UNIX 平台的应用系统。c 一次系统方案选择:架空线优先选择能多次重合的柱上开关,架空线可选柱上开关, 电缆系统选择带开关的环网柜,已有一次设备的选择有实力的厂家进行电动改造。d 二次系统方案选择:架空线优先选择带保护、 带四遥、 带智能网络重构的柱上开关 FTU, 电缆系统选择带多条线路测量和控制及故障检测功能的环网柜控制器, 开闭站或配电变电站 选择高可靠性的 DTU。e DMS 及高级应用:配网运行管理(推荐选用 ,配网停电管理(推荐选用 ,配网工作 票及操

17、作票管理,配网设备管理(推荐选用 ,状态估计(推荐选用 ,网络拓扑分析(推荐 选用 ,配网潮流(推荐选用 ,短路计算(推荐选用 ,电压无功优化,网络重构,配网负 荷预测。f 网络重构方案选择:架空系统优先选择集中控制加就地智能的馈线自动化,架空系统 可选择集中控制的馈线自动化,电缆系统优先选择集中控制为主就地智能为辅的馈线自动 化,电缆系统可选择集中控制的馈线自动化。4.2小城市配电自动化系统典型方案a 通讯网方案选择:优选自愈式光纤通讯网,可选进口电台无线通讯, (不推荐 电力线 载波通讯。b 计算机系统方案选择:2台以上服务器、n 台工作站、集线器、网关、网卡、光端机 等。服务器、工作站选用 INTEL 级硬件设备,如 IBM、COMPAQ、DELL、HP 等。网络操作系统 可选 WINDOWS NT 4.0及以上、UNIX,推荐使用 NT。工作站操作系统可