供电公司配电自动化系统分析

1、目 录摘 要: (3前言.3 1配电自动化发展动向. (31.1配电网 (31.2配电自动化简介 (31.3配电自动化发展新动向 (41.3.1配电网自动化功能框架奠定,且得到充实和完善 (41.3.2配电网优化运行 (41.3.3集成化、智能化和综合化是一发展趋势 (51.3.4电力线载波技术取得重大突破 (51.3.5用户电力技术的应用 (51.3.6技术和经济手段综合利用,改善对用户的服务 (62.配电自动化系统分析与发展趋势 (62.1配电自动化系统的组成 (62.2配电自动化系统现状分析 (62.2.1配电自动化技术现状 (62.2.2配电自动化的发展现状 (72.2.3配电自动化面

2、临的问题 (72.2.4配电自动化管理系统需注意的问题 (82.3配电自动化系统的发展展望 (82.3.1现代配电自动化系统 (82.3.2配电自动化的发展趋势 (92.3.3集成化、智能化和综合化是发展趋势 (92.3.4配电自动化新技术 (103、对闭环运行方式的配电自动化系统的探讨 (103.1 概述 (103.2、供电区域配电网概况及配网自动化规划功能目标.11 s t o n y3.3、对原配电网进行改造的主要内容 (124、系统总述 (144.1 配电网监控和管理中心层(主站端 (144.2 配电监控子站 (144.3 配电终端设备层 (155 通信系统设计 (155.1 主站与子

3、站通信 (155.2 FTU与TTU通信 (156、功能设计 (166.1 配网高级应用软件功能的设计 (166.1.1 网络拓扑 (166.1.2 状态估计 (166.1.3 短路电流计算 (166.1.4 电压/无功优化 (166.1.5 网络重构 (176.1.6 负荷预报 (176.2 馈线自动化功能 (176.3 基于GIS的配网管理功能 (176.3.1 设备查询管理 (176.3.2 业扩报装、线路规划 (186.3.3 停电管理 (187.结束语.18 致 谢.错误!未定义书签。参 考 文 献 (19s t o n y承德供电公司配电自动化系统分析摘 要:承德城区配网自动化项目

4、涉及城区45台户外开关、15座开闭所、121台小区变与台变。配网系统设计采用JN -6000分层设置,分级处理的原则。实现了全网的配网监控、馈线自动化及配网管理功能,提高了承德城区配网自动化的运行水平和供电可靠性。关键词:配电自动化;跨平台系统;介绍;实时前言随着电力工业迅速发展,同时各行业用电需求日益增加,特别是经济发展较快地区的工农业和民用负荷上升很快,配电系统及其配电设备大幅度增加,配电系统网络结构越来越复杂,控制操作及事故处理的难度也越来越大;同时用户对电力供应的要求也相应提高。这样仅靠人工和简单设备的控制满足不了准确性和快速性等要求,也就不能保证供电的质量、可靠性和经济性等各项指标,

5、配电自动化系统成了配电系统运行更高的客观要求。1配电自动化发展动向1.1配电网配电网是电力系统发电、输电和配电(有时也称供电和用电三大系统之一。电力公司通过配电网实现产品销售,向广大电力用户提供电能。随着经济的发展,观念的变化,电力公司正经历着一场深刻的变革:电力市场自由化。这场变革使电力公司面临新的挑战,不得不采取新的策略,新的技术和管理措施,转变经营理念,增强市场竞争实力。1.2配电自动化简介配电自动化指:利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设备相结合,将配电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的工作管理有机地融合在一起,改进供电质量,与用户建立更密切更负责

6、的关系,以合理的价格满足用户要求的多样性,力求供电经济性最好,企业管理更为有效。配电自动化是一个庞大复杂的、综合性很高的系统性工程,包含电力企业中与配电系统有关的全部功能数据流和控制。从保证对用户的供电质量,提高服务水平,减少运行费用的观点来看,配电自动化是一个统一的整体。配电自动化包括馈线自动化、变电站自动化、配电管理系统、需求侧管理。 这四个方面的内容可以相互独立运行,它们之间的联系十分密切,特别是信息的采集、传递、s t o n y存储、利用以及这些信息经过处理作出的决策和控制相互影响。因而,信息的管理十分重要。1.3配电自动化发展新动向1.3.1配电网自动化功能框架奠定,且得到充实和完

7、善国际供电会议(CIGRED特设工作小组在1995年5月提出的专题报告中,按照以下原则:把电网功能和用户功能区别开来; 把在线功能和计划功能区别开来; 把运行工作和维修工作区别开来。将配电自动化功能划分为4组:电网运行、运行计划及其优化、维修管理、用户联系和控制。在上述主功能组的基础上,再分成若干功能,奠定了配电自动化系统的主功能框架。需要强调的是:这4个功能组并不是各行其事,而是有着十分紧密的联系,经常交换信息,这样既可做到数据共享,更可保证控制和管理的一致性。数据管理的重要性。数据管理本身并不是配电自动化的功能,但是,所有的功能都包含在数据管理内,要实现庞大复杂的众多功能必须依靠数据管理来

8、完成,这些功能所交换和共享的数据引起了功能间的联系。数据管理可确定所掌握的数据是需要相关管理的、连续不断更新的还是由若干系统共享的数据。数据管理建立了能满足配电自动化要求的新的机制和管理方法,是配电自动化不可缺少的组成部分。IEC TC57/WG14工作组提出了配电管理系统接口规范。该规范不仅将上述配电自动化功能按照商业应用的要求作了分类,规定了每类的具体功能要求,而且将配电自动化系统与能量管理系统(EMS、气象信息、雇员信息及用户信息系统的接口考虑进去,充实和完善了配电自动化功能框架。1.3.2配电网优化运行电力市场的不断完善迫使电力企业以效益为目标,把工作中心转移到效率管理、降低成本和为用

9、户提供优质服务上。这使得供电企业必须不断地分析电网的运行性能、制定电网优化运行的方案。变电站自动化的发展,使供电可靠性有了很大的提高,但是,要进一步缩短故障停电时间,很大一部分取决于馈线自动化的发展。必须在馈电线路上装设电动开关,配置馈线终端设备FTU,对一些分支线路,还应装设故障指示器,并利用通信系统,向系统提供馈线运行数据和状态,执行系统下达的馈线开关遥控操作命令。非线性负载、电动机直接起动、不平衡负载、焊接设备以及家用电器设备增多,降低了电压质量。电压质量对现代电子设备及计算机系统影响极大。为此,提出系统应对s t o n y电压进行连续测量和质量分析,噪声越限告警。同时,要根据实际需要

10、选择不同的无功补偿方式。1.3.3集成化、智能化和综合化是一发展趋势早期配电自动化的实施采用发展独立的、单项自动化系统来解决问题,其中大部分要求很难满足,且还无法克服在扩大应用规模时确认所需投资的合理性所遇到的困难。这种按"功能定向"的方法,已造成综合化水平非常低并带来若干反面影响。 配电自动化系统作为一个庞大复杂的、综合性很高的系统性工程,包含众多的设备和子系统,各功能、子系统之间存在着不同程度的关联,其本身及其所用技术又处于不断发展之中,对任一家制造商而言,根本不可能包揽一切。这就要求配电自动化系统采用全面解决的方案,走系统集成之路,使得各种应用之间可共享投资和运行费用

11、,最大限度保护用户原有的投资。在馈线自动化方面,现有馈线终端设备不仅具有常规的遥测、遥信和遥控功能,且还集成了自动重合闸、馈线故障检测和电能质量的一些参数的检测功能,甚至集成了断路器的监视功能,且有进一步与断路器、开关相结合,机电一体化,发展成为智能化开关的趋势。显著地降低了建设、运行和维护的综合成本,为提高供电可靠性,创造了有利的条件。故障定位和自动恢复送电可以明显地缩短停电时间。有效地解决这一问题,必须以数字式继电保护、馈线自动化和DMS 系统为基础。1.3.4电力线载波技术取得重大突破1997年10月英国联合电力公司的子公司Norweb 通信公司与加拿大Notel 公司联合声称:取得了电

12、力线载波技术重大突破,利用新开发的数字配电线载波技术(Digital Power Line DPL可有效地保护配电线上传输的信号不受干扰,使得电力公司可以通过现成的配电线路为用户提供高速、可靠而费用低廉的因特网、多媒体以及其他信息服务。目前,该技术可为家庭和中小型用户提供速度最快的通信方式。DPL技术是针对能够加强本地、区域性以至全球范围的家庭和中小型公司的数据访问性能和响应性能,采用改进的因特网规约(IP以及复杂的专用电子装置来沿低压配电电缆网络传输MHz级的数字高频信号,同时监视导致信息失真的脉冲信号以及其他形式的电干扰,从而实现了利用配电网络为家庭和中小公司提供数字电话、传真及因特网通信

13、服务的手段。1.3.5用户电力技术的应用用户电力(Custom Power技术是Narain G.Hingorani 任职于美国电力科学研究院(EPRI时和柔性输电(FACTS技术一起提出的。其核心内容是电力电子设备的应用。该s t o n y项技术可以解决电压突升、突降和瞬时断电等配电系统扰动所引起的种种问题,可补偿电压下降及短时断电,对谐波进行有效滤波,补偿相电流的不平衡,改进功率因素。其对提高供电质量方面,有广阔的前景,值得研究。有了用户电力设施,用电的质量和可靠性仍需供电方和用电方合作解决,所以双方的信息畅通和工况变化的透明度是十分重要的,这有赖于供电信息化程度的提高。用户和供电者合作

14、可以共同把扰动减少到几乎没有。不论是雷击、开关切换还是负荷大变动等,都不使其干扰电力用户的运作。1.3.6技术和经济手段综合利用,改善对用户的服务面对激烈的市场竞争,改进对用户的服务,是增强电力公司竞争能力的重要手段之一。利用各种技术和经济手段,改进对用户的服务,满足不同用户的需求,指导用户合理、经济用电,鼓励用户参与和配合电力企业对供用电进行管理和控制,提供用户用电选择权等是当前配电自动化发展值得注意的一个动向。2.配电自动化系统分析与发展趋势2.1配电自动化系统的组成配电自动化是指利用现代电子计算机、通信及网络技术,将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信

15、息集成,构成完整的自动化系统,实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化。配电自动化系统包含以下四个方面:变电站自动化系统:指应用自动控制技术和信息处理与传输技术,通过计算机硬软件系统或自动装置代替人工对变电站进行监控、测量和运行操作的一种自动化系统。10kV 馈线自动化系统:完成10kV 馈电线路的监测、控制、故障诊断、故障隔离和网络重构。配电管理系统:是指用现代计算机、信息处理及通信等技术,并在GIS 平台支持下对配电网的运行进行监视、管理和控制。主要功能有:数据采集和监控(SCADA、配电网运行管理、用户管理和控制、自动绘图设备管理地理信息系统(AM

16、/FM/GIS。用户自动化系统:用户自动化即需求侧管理,主要包括负荷管理、用电管理、需方发电管理等。2.2配电自动化系统现状分析2.2.1配电自动化技术现状配电自动化的发展大致分为三个阶段:第一阶段是基于自动化开关设备相互配合的配电自动化阶段,主要设备为重合器和分段s t o n y器等,不需要建设通信网络和计算机系统。其主要功能是在故障时通过自动化开关设备相互配合实现故障隔离和健全区域恢复供电。这一阶段的配电自动化系统局限在自动重合器和备用电源自动投入装置。自动化程度较低,具体表现在: 仅在故障时起作用,正常运行时不能起监控作用,不能优化运行方式;调整运行方式后,需要到现场修改定值;恢复健全

17、区域供电时,无法采取安全和最佳措施;隔离故障时需要经过多次重合,对设备冲击很大。这些系统目前仍大量应用。第二阶段的配电自动化系统是基于通信网络、馈线终端单元和后台计算机网络的配电自动化系统,在配电网正常运行时也能起到监视配电网运行状况和遥控改变运行方式的作用,故障时能及时察觉。并由调度员通过遥控隔离故障区域和恢复健全区域供电。 随着计算机技术的发展,产生了第三阶段的配电自动化系统。它在第二阶段的配电自动化系统的基础上增加了自动控制功能。形成了集配电网SCADA 系统、配电地理信息系统、需方管理(DSM、调度员仿真调度、故障呼叫服务系统和工作管理等一体化的综合自动化系统,形成了集变电所自动化、馈

18、线分段开关测控、电容器组调节控制、用户负荷控制和远方抄表等系统于一体的配电网管理系统(DMS,功能多达140余种。现阶段的配电自动化以此为目标建设和完善。2.2.2配电自动化的发展现状自动化开关设备相互配合的配电自动化阶段:主要设备为重合器和分段器等,不需要建设通信网络和计算机系统,主要功能是在故障时通过自动化开关设备相互配合实现故障隔离和健全区域恢复供电。通信网络、馈线终端单元和后台计算机网络的配电自动化系统:在配电网正常运行时能起到监视配电网运行状况和遥控改变运行方式的作用,故障时能及时察觉,并由调度员通过遥控隔离故障区域和恢复健全区域供电。增加自动控制功能:随着计算机技术发展,产生了第三

19、阶段的配电自动化系统。现阶段的配电自动化以此为目标建设和完善。2.2.3配电自动化面临的问题电力市场环境下的配电自动化系统必须在以下几方面加以提高和改进。高度可靠和快速反应的变电站、馈线自动化系统。在电力市场环境下,为了保障终端用户的供电可靠性,自动化系统不仅要求能够正确判断故障、隔离及恢复故障,而且要求加大对自动化系统的投资,增加快速、可靠的开关及控制装置,尽量减少对用户的停电次数和停电时间。同时,因配电网故障必须中断部分负荷供电时,应能快速自动识别重要用户,优先保障其供电。 s t o n y为了适应市场环境下的竞争需要,SCADA(系统监控和数据采集系统的功能应该是强大的,特别是对重要用

20、户的监控更应该作到准确、可靠、灵敏。否则会给配电公司带来较大的损失,这种损失包括对用户的真接停电和造成社会影响的间接损失。实现SCADA 与GIS(配电地理信息系统一体化设计,达到SCADA 和GIS 数据一体化、功能一体化、界面;体化,实现从GIS 中自动提取SCADA 需要的网络结构和属性数据及由SCADA 系统向GIS 提供配电实时运行数据。采用可扩展综合型的配电自动化终端(CDAU。为满足电力市场对电能质量的监测及实时电价信息的发布要求,实现综合信息的采集及控制,尽可能减少现场终端的数量及降低系的复杂性,应考虑采用可扩展功能的综合型配电自动化终端。该终端除了具有通常的功能外,还具有电能

21、质量监测、实时电价信息发布、故障录波及部分仪表功能。2.2.4配电自动化管理系统需注意的问题规划和建设好配电网架:规划和建设好配电网架,是实现配电自动化及管理系统的基本条件。常用的配网接线有树状、放射状、网状、环网状等形式,其中环网接线是配网最常用的一种形式。将配电网环网化,并将10kV 馈线进行适当合理的分段;保证在事故情况下,110kV 变电容量、10kV 主干线和10kV 馈线有足够转移负荷的能力。解决好实时系统与管理系统的一体化问题:由于配电自动化(DA涉及的一次设备成本较大,目前一般仅限于重要区域的配网使用,而AM/FM/GIS 则可在全部配网使用。若使用一体化可通过AM/FM/GI

22、S 系统在一定程度上弥补DA 的不足,故配电自动化及管理系统的实时SCADA 和AM/FM/GIS 的一体化颇为重要。所谓一体化,是指GIS 作为计算机数据处理系统平台的一个组成部分,整个系统的实时性和数据(包括图形数据的一致性得以保证,使得SCADA 和AM/FM/GIS 通过一个图形用户界面(GUI集成在一起,从而提高系统的效率和效益。配置合理的通信通道:通信系统信道的选用,应根据通信规划、现有通信条件和配电自动化及管理系统的需求,按分层配置、资源共享的原则予以确定。信道种类有光纤、微波、无线、载波、有线。主干线推荐使用高中速信道,试点项目建议使用光纤。 选择可靠的一次设备:对一次开关设备

23、除满足相应标准外,还应满足配电自动化及管理系统的要求:第一三遥接口。模拟量接口:电流互感器或电流传感器,电压互感器或电压传感器;状态接口:开关分、合状态,开关储能状态,SF0压力状态;控制接口:分闸控制,合闸控制。第二操作电源。满足开关操作时的电源供应:交流失电后,与控制设备配合能满足数据通信和故障隔离、恢复供电对动作次数的要求。2.3配电自动化系统的发展展望2.3.1现代配电自动化系统 s t o n y采用分层集结策略大城市配电自动化系统一般分四个层,第一层为现场设备层。主要由馈线终端单元(FTU、配变终端单元(TYU、远动终端单元(RTU和电量集抄器等构成,统称为配电自动化终端设备。第二

24、层为区域集结层。以110kV 变电站或重要配电开闭所为中心,将配电网划分成若干区域,在各区域中心设置配电子站,又称“区域工作站”,用于集结所在区域内大量分散的配电终端设备,如馈线终端单元(Fru、配变终端单元(TIU和电量采集器。第三层为配电自动化子控制中心层。建设在城市的区域供电分局,一般配备基于交换式以太网的中档配电自动化后台系统。往往还包括配电地理信息系统、需方管理和客户呼叫服务系统等功能。用于管理供电分局范围内的配电网。第四层为配电自动化总控制中心层。建设在城市的供电局,一般配备基于交换式以太网的高档配电自动化后台系统和大型数据库,用于管理整个城市范围内的配电网。中小型城市的配电自动化

25、系统一般只有前三层设备,不需要第四层。2.3.2配电自动化的发展趋势从多岛化到集成的配电管理系统DMS:传统的配电自动化,是由一些单项、分散的多岛自动化所组成,功能相互重叠、数据不能共享、通道不能借用、功能不能互补。借助计算机通信和网络技术把单项自动化系统相互连接起来,例如将配电网数据采集和监控(SCADA、负荷管理(LM和管理信息系统(MIS通过少量接口转换实现互联而组成一个混合系统。解决问题的最佳途径,即遵循“开放系统”最大限度地保护用户原有硬软件投资的原则,采用开放系统结构(OSA,实现多应用系统产品厂家系统集成的道路。配电网优化运行:电力市场的不断完善迫使电力企业以效益为目标,把工作重

26、心转移到效率管理、降低成本和为用户提供优质服务上。这使得供电企业必须不断地分析电网的运行性能、制定电网优化运行方案。定制电力技术的应用:定制电力(Custom?Power技术是Narain?G.Hingorani 任职于美国电力科学研究院(EPRI时和柔性输电(FACTS技术一起提出的。其核心内容是电力电子设备的应用。该项技术可解决电压突升、突降和瞬时断电等配电系统扰动所引起的种种问题,可补偿电压下降及短时断电,对谐波进行有效的滤波,补偿相电流的不平衡,改进功率因数,其对提高供电质量方面有着广阔的前景,值得研究。总之,配电自动化及管理系统具有实时性好、自动化水平高、管理功能强之特点,能提高供电

27、可靠性和电能质量、改善对用户的服务,具有显著的经济优越性和良好的社会综合效益,因此开发出技术先进、功能实用的配网自动化系统是大家共同的目标2.3.3集成化、智能化和综合化是发展趋势配电自动化系统作为一个庞大复杂的、综合性很高的系统性工程,包含众多的设备和子系统,各功能、子系统之间存在着不同程度的关联,其本身及其所用技术又处于不断发展之中,这就要求配电自动化系统采用全面解决的方案,走系统集成之路,使得各s t o n y种应用之间可共享投资和运行费用,最大限度保护用户原有的投资。在馈线自动化方面,现有馈线终端设备不仅具有常规的遥测、遥信和遥控功能,且还集成了自动重合闸、馈线故障检测和电能质量的一

28、些参数的检测功能,甚至集成了断路器的监视功能,且有进一步与断路器相结合,机电一体化,发展成为智能化开关的趋势。显著地降低了建设、运行和维护的综合成本,为提高供电可靠性,创造了有利的条件。在电压无功控制方面,国内已经提出基于人工神经元网络的无功预测和优化决策相结合的变电站电压无功控制策略,该策略以无功变化趋势为指导,充分发挥了电容器的经济技术效益,能在无功基本平衡和保证电压合格的前提下,使变压器分接头的调节次数降至最小,消除了盲目调节,降低了变压器故障几率和减少了维护量。2.3.4配电自动化新技术配电线路载波通信技术。对低压配电网,由于终端设备数量非常多,采用光纤通信无论从成本或可行性看均不现实

29、,为实现配电系统综合自动化的实时电价信息发布及远程读表功能,研究具有较高可靠性和通信速率的配电线路载波通信技术,不仅可作为实现上述功能的通信手段,还可以为客户提供其他的综合通信月盼。用户电力技术。用户电力技术是将电力电子技术、微处理机技术、控制技术等高新技术运用于中、低压配、用电系统,以减少谐波畸变,消除电压波动和闪变、各相电压的不对称和供电的短时中断,从而提高供电可靠性和电能质量的新型综合技术。用户电力技术独立工作时可满足特殊负荷对供电量的严格要求,与配网自动化技术相结合时,将实现无瞬时停电、实时控制的柔性化配电、满足用户对电能质量更高层次的要求。智能分布式FA。在该体系中,将要研究建立智能

30、体(agent与区域协调器的协调机制。为了考虑全网的运行方式以及拓扑结构的变化影响,需要研究在配单自动化主站建立协调服务器,通过定义智能体之间的通信与规范构成完整的智能分布式FA 实现方式。3、对闭环运行方式的配电自动化系统的探讨3.1 概述配电作为电能发变送配中的最后一个环节,在电力生产中具有非常重要的作用。但过去由于历史的原因,一直未得到应有的重视。随着经济建设的发展和人们生活水平的提高,对供电质量和供电可靠性提出了更高的要求。大规模的两网改造结束后,配电网的布局得到优化,但要进一步提高配电网的可靠性,还必须全面实现高水平的配电网自动化。实际上,近年来我国许多地区已经在不同层次、不同规模上

31、进行了配电网自动化的试点工作,也取得了相当的成绩。但由于几乎所有的配电网自动化试点都是开环运行模式1,故障恢复时间都在30秒以上甚至到分钟级,所以不能满足对供电可靠性要求更s t o n y高的用户,只能采取双回甚至多回供电、自备发电、大容量UPS 等高成本方式来弥补。在此背景下,笔者所在单位与有关电力企业合作,在某国家级开发区配备了闭环运行方式的配网自动化系统。经过近两年的试运行证明,系统功能达到了设计要求,大大提高了区内配电网运行的可靠性,具有重要的开创性意义。3.2、供电区域配电网概况及配网自动化规划功能目标该开发区共10平方公里,区内供电为110千伏变电站一座。变电站目前投入31.5M

32、VA 变压器二台。110KV 进线两回,为内桥接线,分别引自上一级500KV 变电站。本区变电站出线为35KV10回,10KV14回,改造前为架空线路与电缆出线混合方式,中性点不接地;改造后采用小电阻接地方式,全部以电缆排管方式引出。变电站二次保护原采用常规继电器保护和远动系统,仅有遥测、遥信信息送往上级调度中心,通信通道为载波和扩频,并备有商用电话。在此基础上,分两期全面实现配电网自动化。本期规划主要目标是:(1以全闭环运行方式实现区内配电网自动化;(2提高供电可靠性,使环网内用户达到“N-1”供电安全准则,供电可靠率达到99.99%;(3建立配电监控系统,提高供电质量,使电压合格率达到98

33、%;(4在35KV/10KV 供电线路发生永久性故障时,能自动进行故障识别、故障隔离和恢复供电;(5实现对用户侧设备的远方监控,以及远方抄表等负荷管理功能;(6同时容纳开环运行的方式。本期配电自动化系统主要实现以下功能:(1SCADA 功能包括数据采集及处理、人机联系和制表打印;(2馈线自动化功能主要是故障识别、隔离和自动恢复供电;(3GIS 地理信息系统功能; s t o n y(4包括远方自动抄表功能在内的负荷侧管理功能;(5与变电站RTU 和上级调度中心通信功能包括传送遥测、遥信和接收控调命令。对于电压无功控制,本系统只向变电站/上级调度中心传送电压运行值,不在本系统中进行调压操作,但提

34、供接入用户侧调压装置的接口,也可传达并执行上级配电中心的调压指令,并保留功能上的扩充余地。要求配网自动化系统功能完善、接口标准、接口友好,联入开发区的MIS 系统。3.3、对原配电网进行改造的主要内容变电站综合自动化改造由于该110KV 变电站原有保护、远动均采用常规装置,不具备联网、与用户变通信等功能,故首先对变电站进行了综合自动化改造,全部采用微机型的远动系统和保护系统。改造后的系统具备完善的“四遥”功能和微机保护功能,并能与调度中心、上级配调中心、本级配调中心、客户端RTU/FTU 等进行通信。该系统结构与功能同一般的微机化的变电站综合自动化系统。部分用户变电室改造由于该开发区配网自动化

35、规划设计采用电缆环网方式,所涉及的企业用户变在配电自动化改造后均以二回35KV/10KV 电缆出线,分别和上下二家企业的出线连成环网,出线均安装可以遥控的出线开关。在每企业的降压变加装DEP-900型FTU,并以光纤为信道连成环。在本区110千伏变电站配置配电自动化系统,主站端信道环总端连入配电自动化系统SuperDMS-2100主站端。区内整个配电网采用手拉手环网方案,可以在线路故障时就近的断路器自动跳闸,动作时间短,不依赖主站,对系统无冲击,避免了开环系统需开关多次跳合判断故障而带来的弊端。改造后的环网一次网络典型结线方式如图1所示:s t o n y 图1改造后的系统典型接线图接地方式的

36、改变及接地电阻值的选择系统改造后全部改为电缆出线,电容电流要比架空线路高得多,需要将原来的小电流接地方式改为经小电阻接地的大电流接地方式。系统在变电站10/35kV 母线侧加装接地变压器,即成为中心点大电流接地即中性点经过小电阻接地系统。从系统发生单相接地故障的情况入手,尝试了多个中性点接地电阻值,对系统的稳态和瞬时两方面进行计算,并比较随之改变的单相接地故障电流值、单相接地故障健全相电压值及弧光接地过电压值、铁磁谐振过电压值等,然后按照运行规程和继电保护等方面的约束条件进行比较分析,综合计算考虑系统总电容电流、单相接地故障时的故障电流、工频过电压、继电保护配合及通信干扰限制等,将接地电阻阻值

37、确定为5欧姆2.保护定值的调整系统接地方式改变及加装具备故障状态纵差保护功能的FTU 后,对原110KV 变电站内的35/10KV 馈线、母线、主变压器、备自投各类保护定值均根据新的系统结构和运行方式进行了调整,上级500KV 变相应出线的保护定值也根据新的运行条件作了微调。其它由于少数企业的供电原采用架空线路,这次统一改为排管电缆。此外,在小区内敷设了多模光纤的环网信道,既为配网自动化系统提供高速可靠的数字信道,又为远方抄表、MIS 系统联网、多媒体数据传输等预留了通信手段。 s t o n y由于FTU及开关操作都必须有可靠的不间断电源,以保证在配电网一旦出现线路故障,导致保护动作、出线开

38、关跳闸、故障电路全部停电或进行设备检修时,仍能提供FTU 工作电源、通信系统工作电源和开关操作电源,故在各用户变配置了专用的小型220VDC 高频开关式直流操作电源。4、系统总述承德供电公司2003年进行了配网的试点运行,几乎涉及整个城区配电网,累计实现三遥的户外开关45台,开闭所15台,小区变与台变121台。配网自动化工程完成后,将实现城区配网SCADA功能、配网高级应用分析功能、基于地理信息系统的配网管理功能和配网的馈线自动化功能。承德城区配网自动化系统采用JN-6000配网自动化/配网管理系统,并根据承德城区配网点多、面广的特点,采用分层分级控制的原则。系统结构见图1。ynots4.1

39、配电网监控和管理中心层(主站端中心层是整个配电自动化监控和管理系统的核心,采用JN-6000配电主站系统,主要负责采集、管理整个系统中区域工作站(子站的上传数据;负责数据的处理、存储,事故的报警,远方的控制,事故的隔离,无故障区域的供电恢复;负责与多个子系统的接口,实现数据共享;负责完成10kV配电信息的管理和维护。4.2 配电监控子站因为配网中监控设备点多、面广,不可能把所有的站端监控设备连接到配电主站上,必须增设中间级站,称为配电子站,由配电子站管理其所辖光环上的开闭所、柱上开关、配电变压器上的配电终端监控设备和智能电能表,完成“数据集中器”的功能。根据实际情况和需求,共设立4个配电子站,

40、所有现场信息通过配电子站送入配调中心。监控子站还具有所辖区域内故障诊断、隔离、恢复的功能。配电子站在变电站或大型开闭所等光纤汇接点内,本工程将子站放置在调度设备机房内,通过光纤与所属馈线的监控终端通信,经以太网方式与配网自动化主站通信。采用JN-6000配电自动化子站系统。4.3 配电终端设备层配电终端设备层是整个系统的底层,完成柱上开关(FTU、配电变压器(TTU、开闭所(DTU等各种现场信息的采集处理及监控功能。5 通信系统设计通信系统是实现配电自动化的重要环节,为满足配网实时监控和馈线自动化的需要,采用以下设计方案。5.1 主站与子站通信主站与子站之间采用光纤双环自愈网方式,根据承德城区

41、配网的特点采用了3个光纤环网的设计。光缆采用单模光缆,累计长度达42.9km。光接口设备采用十维光MODEM,主要性能指标如下: a.每路可300bit/s38.4kbit/s 任意接入(最多可达36个通信;b.集中监控方式;c.通道自动申请与人工分配;d.自愈功能;e.组网灵活,可单环/双环;f.主站端的光MODEM 设备,根据光缆2m 带宽特点,利用分时机制,实现对子站设备的点对点通信;g.终端与子站之间最大距离为10km。5.2 FTU 与TTU 通信FTU 与TTU 的通信采用485转音频的方式,累计铺设屏蔽双绞线300km,并采取就近接入的原则,30多个开闭所或FTU 挂接户外的12

42、1个TTU。主要性能指标如下: a.每对芯可挂接30台终端设备;b.采用半双工的通信方式,提供标准RS485口,通信速率9600kbit/s;c.最大传输距离可达10km。 s t o n y16 6、 功能设计 承德城区配网自动化系统从功能上分为 4 个子系统：配网 SCADA 系统、配网高级应 用软件、基于 GIS 的配网管理系统、馈线自动化系统。下面就后 3 个子系统分别予以介 绍。 6.1 配网高级应用软件功能的设计 配电网具有三相不平衡， 线路 R/X(电阻/电抗比值大、 环网接线、 开环运行的特性， 要求使用详细的元件模型， 并能模拟平衡或不平衡系统， 辐射型、 网络型和混合型系统

43、， 以及单相、两相和三相系统，部分非遥测数据只能通过静态数据补缺的方法来代替，靠 操作员和现场人员的电话联系，或间接使用负荷预报来跟踪这些数据的变化。软件实现 了网络拓扑、状态估计、潮流计算分析、短路电流计算、无功电压控制、线损计算、网 络重构、故障定位、故障隔离与恢复送电、负荷预报等功能。这些模块采用基于三相分 开模型与单线模型可选择的方式来处理，解决了配电网三相不平衡所带来的问题；在模 型上细化了元件属性，可根据元件机械属性自动计算电气属性；基于负荷特性的分类及 比例处理。 6.1.1 网络拓扑 用于确定配电网的设备连接关系和带电状态，检测辐射网络是否出现合环现象，给 状态估计和潮流计算提

44、供网络模型(电气岛。 6.1.2 状态估计 采用软件手段，在硬件测量信息基础上，计算出系统状态变量的值，并进一步计算 出所有相关的量。这样可充分发挥硬件的潜力，提高数据精度，补充已有量测的不足， 排除不良数据的影响，提高实时数据的可靠性和质量。它是为提高量测数据精度，利用 一次采样得到一组多余信息的测量方法。 状态估计从不完整的 SCADA 数据和母线负荷预测数据获得完整的实时网络状态， 包 括实时量测量和非实时量测量两大部分。 6.1.3 短路电流计算 可在配电网出现短路故障情况下确定各支路电流和母线电压。正常运行时，检验保 护特性和检查现行系统开关的断路能力，当结线方式变化时，程序可自动计算、校核和 告警。 6.1.4 电压/无功优化 s