提高配电自动化建设与运行经济性

1提高配电自动化建设与运行经济性技术交流2配电自动化建设与运行现状提高经济性的相关政策思路提高经济性的研究成果及建议结语内容提要内容提要目录3配电自动化建设与运行现状-建设情况（截止2014年）国网公司共批复配电自动化项目84个，涉及76个城市，包括30个省会（计划单列市）城市和46个非省会城市；通过公司实用化验收项目46个，工程验收项目17个，在建项目21个。海南黑龙江吉林辽宁河北山东福建江西安徽湖北湖南广东广西上海河南山西内蒙古陕西宁夏甘肃青海四川贵州云南西藏新疆江苏浙江北京台湾图例说明重庆天津通过实用化验收的项目（共46个）通过工程验收的项目（共17个）在建项目（共21个）4配电自动化建设与运行现状-应用效果一是提高供电可靠性

通过采用集中式半自动化技术、集中式全自动化技术以及分布式自动化技术，故障定位与隔离时间由原先的35分钟分别降至5分钟、1分钟、秒级；非故障区域平均恢复供电时间由投运前的50.8分钟，下降至10.9分钟。二是提升配网运行控制效率

平均倒闸操作时间大幅降低，由投运前的26.9分钟，降至投运后3.9分钟，降幅达85.4%。三是降低员工工作强度

通过系统自动定位、隔离和恢复故障，降低劳动强度，提高工作效率，给现场工作人员带来切实的帮助。四是提高优质服务水平

通过快速故障处理，开展主动抢修服务，提高客户满意度。5配电自动化建设与运行现状-存在问题一是配电自动化终端覆盖率低

安装配电终端的配电线路仅占总量的15%，实时信息采集覆盖率低，盲调问题突出。二是配电主站系统建设滞后

截至2014年低，已完成配电自动化主站系统建设的地级调控机构84个（占27%），县级调控机构213个（占15.90%），配电自动主站建设滞后，配网调控水平提升受到严重制约。三是配电主站系统高级应用有待完善

目前运行的配电主站系统具备监视、控制、故障处理等基本功能，但缺少经济运行、风险预警、自愈控制等应用，对配电网运行分析支撑不足。四是配电自动化投入产出比低

计及提高可靠性效益、降损效益，以及减少负荷测量和故障现场检测工作成本等，配电自动化的全寿命企业投入产出比严重偏低。6配电自动化建设与运行现状-原因分析配电终端运行环境恶劣，故障多发配电网图形模型异动更新维护频繁，主站运维工作量大、成本高最初2000多万，现在1000万以下配电网点多、面广、量大，配电自动化终端、通信建设投资高；线路20万条、主要设备数150万。如何提高配电自动化建设与运行经济性？课题配电终端投资大主站建设成本高终端、主站

运维成本高7目录配电自动化建设与运行现状提高经济性的相关政策思路提高经济性的研究成果及建议结语内容提要内容提要8提高经济性的相关政策思路配电主站系统规划设计配电终端规划设计配电通信规划设计提高经济性的相关政策思路按照大、中、小型进行差异化配置地县一体化设计服务器和操作系统国产化按供电分区合理选择光纤通信无线通信载波通信按供电分区合理配置故障指示器二遥终端三遥终端91配网实时信息量在10万点以下的建设小型主站。2配网实时信息量在50万点以上的建设大型主站。3配网实时信息量在10-50万点之间的建设中型主站。

主站差异化配置：运检三〔2013〕527号《配电自动化建设与改造标准化设计技术规定》配电主站规模按照实施地区3-5年后配网实时信息总量进行设定，并按照大、中、小型进行差异化配置。提高经济性的相关政策思路10提高经济性的相关政策思路国网企标《配电自动化技术导则》规定“在硬件技术条件满足应用需求的前提下，服务器应优先采用国产设备”。调自〔2014〕126号《配电网调度控制系统技术规范》（试行）规定“前置机应采用经国家指定部门认证的安全操作系统，采取严格的访问控制措施”。安全操作系统即国产操作系统。国网企标《配电自动化建设与改造标准化设计技术规定》规定“配电自动化主站宜按照地县一体化构架进行设计”，配网实时信息量在30万点以上的大型县公司可单独建设主站。部分地广人稀地区建设初期也可采用省地一体化设计，条件成熟后再改造为地县一体化。主站地县一体化设计主站服务器和操作系统国产化11供电区域供电可靠性目标终端配置方式A+用户年平均停电时间不高于5分钟（≥99.999%）三遥A用户年平均停电时间不高于52分钟（≥99.990%）三遥或二遥B用户年平均停电时间不高于3小时（≥99.965%）以二遥为主，联络开关和特别重要的分段开关也可配置三遥C用户年平均停电时间不高于9小时（≥99.897%）二遥D用户年平均停电时间不高于15小时（≥99.828%）E不低于向社会承诺的指标。基本型二遥终端（故障指示器）终端分区配置国家电网公司企业标准Q/GDW11184-2014《配电自动化规划设计技术导则》，各类供电区域终端推荐配置方式见下表。提高经济性的相关政策思路12供电区域通信方式A+光纤通信为主A、B、C根据三遥、二遥的配置方式确定采用光纤、无线或载波通信D、E无线或载波通信说明：只要符合二次系统安全防护规定，无线通信可以遥控操作。通信合理选择国家电网公司企业标准Q/GDW11184-2014《配电自动化规划设计技术导则》，A、B、C类供电区域应根据配电终端的配置方式确定采用光纤、无线或载波通信方式，D、E类供电区域以无线通信方式为主。各类供电区域的通信方式选择具体见下表。提高经济性的相关政策思路13目录配电自动化建设与运行现状提高经济性的相关政策思路提高经济性的研究成果及建议结语内容提要内容提要14提高经济性的研究成果及建议国内配电自动化主站系统建设还处于相对滞后的状况，已建系统仅占地市公司总数27.7%。同时配网自动化建设因投入/产出比不高、主站实用性功能不强等导致主站建设又一次出现暂缓现象,引发了电力公司和厂家关于后续系统建设模式的思考。问题分析解决途径主站运维成本高调配一体充分考虑调度自动化、配网自动化运行和维护特点，实现配网与调度自动化系统最大程度的信息共享、资源复用。配抢一体调配抢一体通过统一的基础平台实现配电网调度控制系统（配电自动化主站系统）和配电网抢修指挥系统的一体化运行。构建跨越Ⅰ区、III区的自动化主站系统，实现主、配电网运行的实时监视与控制，以及配网的故障研判等功能。配电终端投资大终端运维成本高二次系统规划以一次规划为基础，在相同投资规模下，平衡经济性和可靠性指标，给出配电终端和通信的科学合理的建设方案。基于AMI的配电应用提升

AMI(高级量测体系、用电信息采集系统、计量自动化系统)作为配电自动化量测的重要补充。15目录配电自动化建设与运行现状提高经济性的相关政策思路提高经济性的研究成果及建议调配抢一体化二次系统规划基于AMI的配电应用提升结语内容提要内容提要调配一体化系统调配一体化系统融合了电网调度控制系统、配电自动化主站系统功能，适用于中小规模配电网和中小型配电自动化系统。目前大型主站系统在前期试点和重点城市配网示范区工作中建设完成，其余待建设的都属于中小型配电自动化系统。围绕调配一体技术和系统，已开展研究工作，并在部分地区试用，验证其技术可行性和系统稳定性。模型维护数据采集调度控制高级应用综合展现

16调配一体化系统17调配一体化系统平台提供统一、标准、开放系列功能支撑，主要包含：实时库、关系数据库、人机界面、权限管理、系统管理、公共服务、消息总线、服务总线、安全防护、CASE管理等功能。搭建调度、配电应用，统一展示，满足中小型调配一体系统需求。一体化展示一体化维护一体化平台核心应用分布运行18调配一体化系统基于同一商用数据库的调配模型、图形、权限等统一维护。模型维护方面：支持主、配模型拼接功能、支持图库一体化建模功能、支持基于红黑图的设备异动功能；权限维护：实现基于模型的分责分流权限定义。一体化展示一体化维护一体化平台核心应用分布运行模型数据来源在线模型管理离线模型管理应用节点模型数据流向配网模型维护模型在线验证和模型发布设备异动图模信息接入图库一体化工具权限配置库离线模型库图形集合权限管理在线模型库图形集合配网应用节点scd1scd2主网应用节点scd1scd2ems1ems2离线模型的版本管理模型库图形文件19调配一体化系统系统提供统一的人机控制台、统一的人机浏览器，遵循统一的画面风格，根据当前用户角色自动切换调度/配电用户界面，分别获取调控平台和配网平台的实时数据、报警信息，实现统一人机展示。一体化展示一体化维护一体化平台核心应用分布运行2021调配一体化系统充分共享硬件资源，关键DSCADA、DFES应用可独立部署，也可与调度同类应用集成在同一节点上，按需增加的配网公网数据采集服务器，实现调控功能。一体化展示一体化维护一体化平台核心应用分布运行22配抢一体化系统22统一基础平台，故障研判、停电范围分析等抢修应用与配电主站结合。高、中、低压配网一体化建模与模型导入，建立涵盖中压、低压和用户的全局一张网。通过标准化、统一化的数据接口，实现多个系统的信息交互与流程贯通23调配抢一体化系统-系统架构调配抢一体化主站系统采用分层分布式设计，在统一平台之上搭建涵盖地区电网调度控制、配电网调度控制和配网抢修指挥三大类应用功能。24调配抢一体化系统-部署方案以资源复用为建设原则，配网调度业务的磁盘阵列、数据库服务器、前置服务器、SCADA服务器、高级应用服务器、接口服务器、配调工作站均复用主网调度控制系统设备，新增配网公网数据采集服务器，关键节点设备采用双重冗余配置。配网抢修系统服务器位于安全III区，由三台服务器组成，分别是抢修应用服务器、数据库服务器、接口服务器。三台服务器的软件采用交叉部署，形成互为冗余备份关系。县调侧配调工作站复用县调原有工作站，配网抢修工作站复用OMS工作站。25调配一体化系统-功能截图调度主页26调配一体化系统-功能截图配电主页27调配抢一体化系统-功能截图调度图形28调配一体化系统-功能截图配电图形29调配一体化系统-系统优势节省投资用一套计算机系统取代两套系统，节省系统初期建设成本，功能上可满足目前中、小型配电自动化主站系统需求；模型维护、界面展示一体化，提升了管理和使用的方便性，简化了系统运行和维护，节省长期人员运维成本。平台先进和系统及其应用组态灵活平台功能稳定、持续改进。面向服务的体系架构，完整的二次安全防护体系。为调度、配电应用提供标准、高性能的技术支撑；良好的框架设计，使得调度、配网应用耦合度小，应用功能组态灵活，并可通过配置部署为调配一体系统、独立的调控系统和独立的配电主站系统。符合配网投资建设周期长，建设因地制宜、持续升级、分步实施的特点。提高电网安全运行水平和供电可靠性一体化系统能够使调度员全面地了解主配网当前运行工况,更及时地发现系统故障隐患并采取相应的有效措施。优化调度管理便于开展优化调度方案、潮流控制、解合环分析、无功电压调节、电能质量控制、降低线损等方面的调配协同应用。30目录配电自动化建设与运行现状提高经济性的相关规定提高经济性的研究成果及建议调配抢一体化二次系统规划基于AMI的配电应用提升结语内容提要内容提要31二次系统规划-背景分析对配网自动化的经济效益、可靠性指标进行量化分析；对于人工制定的电网改造方案可以进行可靠性指标的前后对比分析；开关及二次设备的安装部署方案可以进行科学优化计算，给出量化的经济及技术分析结果，考察改造效益。待解决的问题目前配电网网架改造及自动化系统建设的方案大多采用估算和依靠人工经验的方式，未能充分考虑配电自动化的实施需求，对配电网可靠性提高的效果难以预期控制，且在相同投资规模下配网自动化规划的经济性及可靠性指标并不最优。二次系统规划-主要功能及流程可靠性分析模型可靠性成本效益分析模型TextinhereTextinhere一次设备（分段开关、分界开关）二次设备（二遥、三遥、故障指示器）可靠性指标用户平均故障停电次数（SAIFI）用户平均故障停电持续时间（CAIDI）供电可靠率（ASAI）系统总电量不足指标（ENS）系统平均停电持续时间指标（SAIDI）用户总失电损失三种优化目标目标一：固定投资额，使系统供电可靠性最高（钱花好）目标二：固定可靠性，建设投资最少（钱花少）目标三：经济效益最优(钱又少又好)计算参数（运维参数、可靠性参数、经济性参数）3233二次系统规划-架空线路案例手拉手架空线路：干线长9km，全线长13km，全线分段开关布置3个，配变6个，用户97个，配变总容量3500kVA。序号指标中文名称指标英文名称指标取值指标单位1系统平均停电持续时间指标SAIDI4.5584小时2供电可靠率ASAI99.9479%百分比3用户总失电损失UALOSS20.2973万元34二次系统规划-架空线路案例fd_new1——sec2第1号杆——故障指示器fd_new2——sec2第11号杆——故障指示器fd_new3——sec4第1号杆——故障指示器fd_new4——sec4第11号杆——故障指示器fd_new5——sec6第11号杆——故障指示器fd_new6——sec7第11号杆——故障指示器cb4普通开关——>三遥开关（无线）cb10联络开关——>三遥开关（无线）变动设备新增设备序号指标中文名称指标英文名称指标取值指标单位1系统平均停电持续时间指标SAIDI2.3015小时2供电可靠率ASAI99.9737%百分比3用户总失电损失UALOSS8.7982万元投资8万元（改造2个开关、增加5组故指），可靠性最高99.9737%。35二次系统规划-架空线路案例投资15万元（改造4个开关、增加10组故指），可靠性最高99.9754%。fd_new1——sec0第11号杆——故障指示器fd_new2——sec2第11号杆——故障指示器fd_new3——sec4第11号杆——故障指示器fd_new4——sec5第10号杆——故障指示器fd_new5——sec6第6号杆——故障指示器fd_new6——sec6第11号杆——故障指示器fd_new7——sec7第6号杆——故障指示器fd_new8——sec7第11号杆——故障指示器fd_new9——sec8第6号杆——故障指示器fd_new10——sec16第6号杆——故障指示器cb2普通开关——>三遥开关（无线）cb3普通开关——>三遥开关（无线）cb4普通开关——>三遥开关（无线）cb10联络开关——>三遥开关（无线）变动设备新增设备序号指标中文名称指标英文名称指标取值指标单位1系统平均停电持续时间指标SAIDI2.1481小时2供电可靠率ASAI99.9754%百分比3用户总失电损失UALOSS8.1072万元36二次系统规划-架空线路案例fd_new1——sec4第1号杆——故障指示器fd_new2——sec6第1号杆——故障指示器新增设备序号指标中文名称指标英文名称指标取值指标单位1系统平均停电持续时间指标SAIDI2.9189小时2供电可靠率ASAI99.9665%百分比3用户总失电损失UALOSS11.9728万元可靠性目标为99.965%，最少需投资1万元。37二次系统规划-架空线路案例经济效益最高（最终投资10万元）。fd_new1——sec2第1号杆——故障指示器fd_new2——sec2第11号杆——故障指示器fd_new3——sec4第11号杆——故障指示器fd_new4——sec6第11号杆——故障指示器fd_new5——sec7第11号杆——故障指示器cb3普通开关——>三遥开关（无线）cb4普通开关——>三遥开关（无线）cb10联络开关——>三遥开关（无线）变动设备新增设备序号指标中文名称指标英文名称指标取值指标单位1系统平均停电持续时间指标SAIDI2.2151小时2供电可靠率ASAI99.9747%百分比3用户总失电损失UALOSS8.4911万元二次系统规划-架空网小结配置方法（三遥数量+故指数量）供电可靠性用户总失电损失（年）建设投资总成本（8年）0+299.9665%11.9728196.78242+599.9737%8.7982878.38563+599.9747%8.49111077.92884+1099.9754%8.10721579.85765+1599.9758%8.04922084.3936表中配置方法：第一个数字是三遥开关配置数量第二个数字是故障指示器配置数量表中各费用单位：万元38结合上述案例可见：投资1万，就可满足B类供电区域的供电可靠性要求。投资10万，经济效益最高。投资15万与投资20万，系统的供电可靠性相差不大。当投资超过一定资金，靠配电自动化带来供电可靠性提升的效果不明显。39二次系统规划-电缆线路案例干线长4.3km，全线长9.5km，已铺设光纤，全线开关布置32个,配变20个，用户552个，配变总容量16100kVA。序号指标中文名称指标英文名称指标取值指标单位1系统平均停电持续时间指标SAIDI4.2709小时2供电可靠率ASAI99.9512%百分比3用户总失电损失UALOSS114.6221万元二次系统规划-电缆网小结结合上述案例可见：馈线的不同接线模式、负荷大小及分布、各段线路长度及故障率、各设备的故障率及检修率等，都影响配电自动化的实施效果。配电自动化规划应与配电网一次规划相结合，同步规划、同步设计、同步建设、同步投运。规划设计应具有前验性，给出最优规划方案，指导配电自动化建设。通过科学合理的二次设备配置方法，可显著提升投资效益比，使得配电自动化建设更加经济适用。配置方法供电可靠性用户总失电损失（年）建设投资总成本（8年）0+3+0+3+099.9905%9.08351284.66800+0+3+3+099.9880%13.768212122.14562+2+3+2+299.9903%9.13452295.0762+3+2+3+299.9921%7.54122484.32693+3+3+3+399.9923%7.26703088.1360表中配置方法：0-手动开关2-二遥开关3-三遥开关表中各费用单位：万元4041二次系统规划-关键技术故障定位及快速恢复技术采用配电主站的馈线自动化算法，模拟设备故障、检修时的系统故障处理和转供电策略，确保了系统停电时间的计算准确性。可靠性和经济性计算技术考虑不同设备的故障率及故障修复时间、检修率及检修时间、故障巡线时间、设备控制时间、数据通讯时间、设备动作成功率、管理延迟时间等多个维度参数，构建可靠性计算模型；考虑设备寿命、利率等参数，考虑用户失电损失的非线性特征，从用户失电损失、设备投入成本、设备运行维护费用与系统少供电量损失四个方面，构建成本效益模型。二次系统规划技术需支持二遥开关、三遥开关、带通讯的故障指示器等二次设备，考虑分段开关、分界开关、跌落开关等一次设备，光纤、环网柜等其他设备；完成多种目标函数的计算：固定投资额、固定可