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蓬莱电网调配一体化系统运行分析

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2007/12/18 1:36:19   

 关键词:  继电保护 电网 运行分析


1山东蓬莱市电业公司2山东济南钢铁集团公司季翠娜1 刘 辉2


蓬莱电业公司担负全市611个行政村、49万人口的供电任务。拥有35kV及以上变电所22座,其中,110kV变电所10座,35kV变电所12座,变电总容量729.2MVA。有110kV输电线路8条,35kV输电线路34条,10kV配电线路103条,总长1500km。全市城区供电可靠率达到99.91,农村供电可靠率99.72,电压合格率99.2,高压综合线损率为6.2,低压线损率8.64。

1系统概述

为了保证配电网运行的可靠性,提高城区供电可靠率,1998年蓬莱电业公司启动了配网自动化工程。结合蓬莱电网的实际情况,采用调度配电一体化的设计方案,与烟台东方电子合作共同开发国内第一套基于Windows平台的调度配电一体化系统。该系统采用分层分布式系统结构,在基于统一平台的技术基础上,完成了调度/配电一体化的功能;既实现了对原有的调度自动化系统的升级改造,又达到了对配电线路及开关进行监控的目的。运行实践表明调度/配电的一体化设计,具有良好的性能价格比,不但节省了值班人员开支,还提高了电力监控的自动化水平,方便调度、配电、用电等各个部分的相互协调。

配电自动化系统采用烟台东方电子的DF9100系统,起步于1996年,1998年完成了一期工程,1999年形成了8条线路的手拉手环网供电,实现了闭环结线,开环运行。架空线路全部采用240绝缘导线;城区主要街道采用地下电缆,主要环网之间还安装电缆分支箱和环网柜,市区形成了网格式供电的格局。

2003年8月,又在蓬莱开发区投运了东部配网,一次设备全部采用韩国负荷开关,乌克兰断路器,共40余台,形成了4条手拉手线路。

至今为止,蓬莱配网已达到12条手拉手线路。

根据蓬莱配网自动化系统的实际情况和需求,蓬莱配网自动化系统被设计为一个分层、分级、分布式的监控治理系统,它遵从开放系统的原则,按全分布式概念设计。整个系统分为三个层次。

1.1第一层是调度/配电自动化主站层

它是整个系统的最高层,除完成常规SCADA功能外,可根据FTU上传故障检测信息和站内出口开关、保护动作情况实现配网的自动化功能。此外,还有配电高层应用功能。

1.2第二层是配电子站层和变电所远动分站

配电监控子站是整个系统的中间层,它将配电控制终端(FTU)采集的各种现场信息中转(上传、下达)给配电主站的通信处理机。

1.3第三层是FTU配电终端设备层

它们是整个系统的最底层,完成柱上开关运行信息的采集处理及监控功能。各FTU均可检测所控开关的故障信息,并通过子站上传主站,分支线事故跳闸,FTU能自动控制开关实现一次重合闸。

2系统特点

2.1开放平台

当今电网调度自动化系统在技术和应用的发展上对开放系统提出更高要求。早期的开放系统仅在硬、软件支撑平台上发展与其它系统互联等诸方面的开放特性,已不能满足快速发展的电力需求。新一代开放系统将开放性延伸至应用系统,应用软件的开放性,其设计从基础层,即操作系统层,一直延伸至用户级,为多方位、多层次持续拓展系统功能提供了坚实的基础。图1为主站系统结构图。

2.2一体化设计

应实现主站SCADA、DAS、AM/FM/GIS三个子系统的一体化设计。在用户界面设计中将SCADA、DAS和AM/FM/GIS中的人机交互部分集成在同一应用程序中,使用户既可在常用的单线图上进行各种调度操作,也可在标注了配电设施和设备的电子地图上实现“所见即所得”式的空间查询和调度操作,以及网络动态着色、潮流计算,短路电流计算等DAS功能的启动和结果显示。


2.3网络通信

网络通信控制应有以下功能特点:

·为了保证网络的可靠性,系统支持双网冗余机制;

·友好的网络配置、网络监视界面;

·提供网络进程治理系统,对系统中各网络节点中运行的进程进行监视与控制。

2.4友好的图形和人机界面

·提供跨平台、跨应用的统一图形格式;

·提供节点透明、位置透明的跨应用显示访问;

·面向电力对象的开放性处理机制;

·三维图形OpenGL的画面显示、提供图形跨平台的解决方案;

·全网画面共享、提供图形一致性维护;

·可无级缩放、可变焦、可漫游、可分层分级的三维图形画面;

·支持多显示器、多窗口、多画面、多模式的操作;

·可在线生成的客户化动画;

·数据库任意域全开放上画面;

·图元显示属性客户化;

·快速简洁的绘图模版;

·多种图象格式的支持(BMP,GIF等);

·面向电力对象的浮动式菜单格式;

·多种形式的快捷操作方式支持;

·严密的调度员操作权限治理和口令治理;

·SCADA功能和DMS功能界面的一致性风格和一体化设计。

3系统硬件的构成

3.1主站系统

GTS通信服务器负责与变电所RTU和配电子站之间进行数据通信。它是通信系统与自动化的桥梁,实现光纤、载波双通道自动切换。正常时远动数据通过光纤通信系统提供的RS232接口进行传输,光纤通道故障时自动切换到载波通道,以接收、处理通信服务器传送的数据。

两台通信服务器,接收处理通信服务器传送的数据,两台实时数据服务器负责对原始数据进行计算处理和历史存盘处理,并响应调度工作站的实时库访问要求。四台服务器兼做GIS服务器、高层应用服务器。

数据库服务器采用ALPHASERVERDS20负责数据及系统参数、图表的存储和访问。两台调度员工作站负责调度员和主站系统的人机命令交互处理。

卫星天文钟用于全网设备统一时钟。

3.2配电子站系统

配电自动化子站DF9200是一种集馈线监控中心、当地监控等多种功能于一体的产品。分别在蓬莱变电所和登州变电所安装两台DF9200配电子站,以挂灯笼方式,采用音频电缆与46台配电终端通信。配电子站采用DNP3.0通信规约与配电终端装置和配电主站通信。收集配电终端采集的遥测、遥信及FTU产生的虚拟遥信等实时数据,对配电终端的遥控点执行控制操作;向配电主站转发遥测、遥信等实时数据,并接收处理主站发出的遥控操作。配电子站维护软件包可以设置子站的各种工作参数,子站具有通道监视功能,可监视通道当前状态并向主站上报。

3.3配电终端设备

DF9310配电终端,可同杆控制两台开关,具有遥信、遥测、遥控功能。根据配网开关位置共安装46台控制终端,用于监控蓬莱变电所和登州变电所之间的八条线路及两条10kV配电线路。终端工作电源由变电所经专线提供。已完成的功能有:线路三相电流的采集,并计算零序电流,采集故障电流供故障诊断使用,采集开关分合状态、储能状态、控制开关动作、驱动储能电机。分支线路开关事故跳闸时,控制开关在0.5s时重合一次,避免瞬间故障造成停电。

4系统的功能设计

4.1主站功能

蓬莱配电自动化及配电治理系统主站,与配电子站、配电终端设备配合完成配电网的监测控制功能(SCADA),故障检测、定位、隔离和供电恢复功能(DA);利用地理信息(GIS)技术完成配电自动制图设施治理功能(AM/FM);以及配电基本应用软件功能包括:网络拓扑、状态估计、潮流计算、短路电流计算等。配电自动化主站系统,由三个子系统:配电SCADA主站系统,配电故障诊断恢复和配网应用软件子系统DAS,配电AM/FM/GIS应用子系统构成。

(1)SCADA功能(见图2)


(2)Web浏览功能

可以通过Internet和Intranet浏览查看实时系统:提供一个类似mmi的图形浏览界面。

(3)故障自动诊断、隔离、恢复送电功能(DA功能)

DF9000配电网故障处理自动化系统的故障检测、定位、隔离与恢复控制分为三个层次:一是以配电终端为基础的故障检测;二是以配电子站为辐射中心的低层区域控制;三是以主站为治理中心的高层全局控制。站端、子站、主站在馈线自动化的实现上,分别承担不同的任务。

配电终端负责故障的检测,执行配电子站故障处理命令,实现故障隔离功能,并上报故障信息及接受主站的控制策略。配电子站负责处理所辖区域配电终端的故障上报,查询故障信息。配电子站上报故障给主站,由主站分析故障位置及实现故障隔离。隔离完毕之后,主站根据故障信息,提供非故障区域的供电策略,实现恢复供电。

系统的故障诊断、隔离与恢复提供实时运行和模拟研究功能。在实时模式下,系统根据电网运行的拓扑状态自动完成开关设备的操作,达到故障的诊断与隔离,并提出可实施的恢复方案;在研究模式下,可人为设置假想故障,系统自动演示故障的处理过程,包括配电子站的故障上报,查询故障信息及主站的高层隔离、恢复策略的预演等。故障诊断、隔离与恢复的功能适于各种配网网架结构,扩充或修改网络结构后,其功能不受影响。

4.2通信功能

(1)配网通信方式:主站和子站采用以太网通信(变电所的光端机已具备以太网接口),子站和FTU终端通信采用双纤自愈RS232串口。

(2)配网已备有16心光缆。

(3)光猫性能:双光口单模,4路RS232接口,A、B光口的遥信输出,232总线仲裁功能,2路以太口,机架式。

(4)环网具备网管功能,任何一台光端机故障或光纤故障都能在主站监测到。

(5)环网上任何一台光端机及光纤故障不得影响其他光端机正常运行(即要求光端机成环,但结线方式要简单)。

(6)FTU数据既可通过许马站上传,又可通过蓬莱站上传,即两站其中一站故障不影响数据传输,但网管应给予指示,以便及时处理故障。.新系统运行稳定后,将蓬莱子站的原来子站撤掉,由新子站来转发原来子站所转发的数据。

(7)东配网采用双环自愈的通信方式,设有备份局端。26台FTU构成一个光环,分三个通道经通信子站到主站端,从而使数据可靠传输。

5结束语

根据蓬莱电业局配网自动化的实际情况,提出适合蓬莱电业局开发区配网自动化系统的技术方案及不同硬件配置的投资概预算,并具体制定了实施方案。在实施过程中,依据现场要求,不断完善,例如在东配网的建设上,我们采取双环自愈的通信方式,使数据的传输更可靠,系统更稳定。由于配网规模还在不断扩大,在今后的工作中,在保证系统稳定运行的前提下,还要更加提高技术创新能力,实施科技兴电方略。

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