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实用化配电自动化探讨

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2007/12/18 1:55:17   

 关键词:  配电 自动化 配电自动化


苏宏勋铃木·博广东珠海市许继芝电自动化有限公司(519060)

刘保玉河南省许昌学院(461000)



摘要:该文介绍了配电自动化系统(DAS)的概念,分析了实现配电自动化所带来的社会经济效益,并阐述了实用化配电自动化系统应具备的主要功能、特点及系统结构。

要害词:DAS DMS GIS 配电自动化

1 引言

近几年来,现代自动化技术及计算机网络通信技术应用于中国的配电网系统,迅速改善了相关供电企业的配电网运行治理水平。但经过近几年配电自动化工程的试点,也暴露出了一些问题,使生产厂家对配电自动化的熟悉更加深入,使电力企业选择配电自动化系统产品的消费心里也趋于平静并逐步走向成熟。由于配电自动化系统的标准、规范还不十分具体、具体、完善,因此不管是生产厂家还是电力企业用户对配电自动化系统的理解和要求仍然存在差异,那么什么样的配电自动化系统才是理想的系统?作者认为其中最重要的原则之一应该是以满足用户配网日常工作治理需要、提高配网运行和治理水平、为用户带来经济和社会效益为目的,也就是实施实用化配电自动化系统。

2 配电自动化系统(DAS)的概念

配电自动化是利用现代电子、计算机、网络、电力电子等技术对配电网络进行在线、离线的智能化监控治理,使配电网络处于安全、经济、可靠、合理和高效运行。

配电自动化系统(DAS-DistributionAutomationSystem)能够实现对柱上开关、环网柜、配电变压器等中压配电线路上的设备进行监控。对这些设备的监控可以是远方、自动或手动方式,从而达到自动隔离故障线段,快速准确恢复供电、减少停电时间的目的。

对于配电自动化系统,最重要的也是最实用的功能要求是维持配电系统稳定运行、保证电力供给的连续性,一旦发生电力供给中断事故,最重要的事情则是尽快隔离故障,恢复供电。

3 实用化配电自动化的效益分析

借助于配电自动化系统在配电网络的应用,用户要能够从其天天的运行中获得长期的效益,假如还没有在配电网络中实施配电自动化,则供电企业可能失去提高生产力、提高竞争力的机会,只有能够实现这些实用化功能要求的配电自动化系统产品才能真正被用户所接受。

3.1 大大缩短停电时间

借助于配电自动化系统的故障自动检测、隔离功能,当配电网发生故障时,可以快速准确判定故障,隔离故障区域,恢复非故障区域供电,大大缩短停电时间,直接为客户带来显著的经济效益,提高电力用户的满足度。


图1 配电网及故障区域


在发生图1所示的事故时,在实施配电自动化不同阶段节省停电时间的对比如图2、3所示。

图2 供电中断时间对比



图3 实施配电自动化节约的停电时间


3.2 需求侧治理可以大大提高配电设备的使用效率

配电自动化系统对配电网络内的配电区间要有很强大的治理功能,区间是配电网络的一个小区域,是由分段开关进行分隔,并能被配电自动化系统治理和控制,这有利于优化运行方式,提高配电设备的利用率,而不仅仅只是被一个馈线单元、重合器或分段器所控制。

3.3 动态负荷平衡

由于随着季节、天气等条件的变化,用户负荷天天也随时在变化,因此配电线路有可能随时发生过负荷。当发生过负荷时,配电自动化系统通过切换不同区域的负荷来改变馈线电流,从而帮助调度员处理配电线过负荷问题。

借助于动态负荷平衡,可以减少配电网络所必需的备用容量,从而减少或延缓设备投资,因此配电自动化系统能够大大提高配电网负荷的运行水平,同时大大减少设备投资。

3.4 用户负荷供电优化控制

除了处理过负荷,配电自动化系统也能很好地处理其它非常严重的供电事故,如热浪、台风、暴雨等反常的天气条件产生供电紧张问题。由于配电自动化系统具备治理控制配电线区段的强大功能,因此调度员可以防止其负责的供电区域长时间中断供电,相反他们也可以自行决定怎样防止供电中断或怎样减少限电区域。

开关顺序操作程序编制功能可以帮助调度员在不了解系统运行状况的情况下预先生成开关操作步骤,同时系统调度员借此功能实现以区间为单位,优化供电区域,从而保证医院、政府部门、公共设施、工业用户、军队及其它有较高优先级的用户具有优先供电权。

4 系统应具备的主要功能

虽然配电自动化系统在我国还处于试点阶段,不同用户的要求不同,不同生产厂家的配电自动化系统功能也有所差异,但从实用化配电自动化经济效益要求出发,配电自动化系统一般应具备以下功能:①完善的配电SCADA功能;②完善灵活的报表系统;③一体化的配电实时地理信息系统;④灵活可靠的故障处理功能;⑤负荷监视和转移决策功能;⑥不依靠主站的馈线自动化(FA);⑦在线仿真功能;⑧在线维护功能;⑨方便的运行治理功能;⑩高效的设备治理功能;B11网络拓朴、负荷猜测等实用分析功能;B12与其他系统的有效接口,实现资源共享。

5 硬件结构设计

配电自动化系统一般主要由配电主站、配电子站及户外配电终端设备构成。

(1) 配电主站:

配电主站是配电自动化系统的核心,设置在主控制室内,遵循国际标准设计。配电主站的设备包括分布于两层开放型局域网上的服务器、工作站、通信控制主单元及外围设备等。

(2) 配电子站:

配电子站属于配电所设备,设置于配电所内,我们称之为TCR,其主要功能是与变电所RTU、户外配电终端通信,实现对变电所数据和配电终端数据的汇聚、接收和转发配电主站下发的命令。

(3) 户外配电终端:

户外配电终端与不同的配电设备配合,实现主站对户外配电设备的远方监视与控制,配电终端既可用于架空配电网设备,也可用于电缆配电网设备。

不同用户配网规模、功能需求、通讯条件差别较大,同一用户不同时期的要求也不一样,因此系统硬件结构为满足用户的不同实际需要应适应以下要求:

①柔性硬件构架:灵活的缩性,根据用户的不同规模、不同时期需求,灵活进行硬件配置,提供用户最大的性价比。如图4所示,可以构架小到只有一台服务器兼工作站、单层网络、对应多个配电子站的系统,大到多级主站、多级网络、功能分布多的服务器、能分布的多工作站、对应多个配电子站的系统。

图4 硬件结构


②开放硬件平台:满足用户二次开发或将来功能扩展。

③灵活的通讯方式:根据用户不同的现场条件,支持不同的通讯方式和通讯媒介,如ATM、SDH、以太网、光纤、双绞线、无线、载波等。

6 系统软件构架

配电自动化系统主站的软件应为层次式模块化构造,一般应包括平台层、治理层、数据层、应用层,如图5所示。作为实用化配电自动化系统,其构架要能根据用户不同的需求灵活方便地构筑相应的应用功能,因此要具有如下特点:

(1) 跨平台的应用设计:应用设计不依靠于某一特定的操作系统,可以根据用户的需求灵活地应用在不同的操作系统之上。

(2) 兼容不同的商用GIS:配电自动化的图形资料维护系统不仅能基于不同的商用GIS构建应用,也能根据用户的需求输出不同格式的图形资料。

(3) 基于地理信息的实时配网监控系统:配电自动化系统不能像调度自动化那样仅仅是基于电气接线图上的监控,或是基于地理背景的电网监控,而是内嵌在配网应用中、具有丰富空间地理信息的实时应用系统。

(4) 开放式的软件结构:使用户能根据需要与其它系统接口或扩展功能。

(5) 规约的标准化:提供标准化的规约接口,不仅能兼容其它厂家的产品,也能为其他厂家提供规范化的标准规约。

(6) 功能的分散设计:系统功能分散化设计,达到系统构建的灵活性和方便性,既能集中构筑,也能分散配置。

图5 系统软件构架


7 系统应具备的主要特点

7.1 基于内置GIS之上的用户图形界面

(1) 提供一体化设计的配电网络地理分布显示功能,方便的配电变电所接线图显示功能;

(2) 配电设备信息的多种图形显示界面及不同图形界面的平滑放大、缩小、漫游等功能;

(3) 通过不同的颜色来区分、标注配电设备的不同运行状态,如正常运行状态、故障状态、电缆维修、环网运行等;

(4) 一机双屏的操作风格,把操作和监视界面清楚分开。

7.2 故障检测、隔离和供电恢复及远方监控功能

(1) 智能化的故障区域自动检测、故障区域自动隔离及非故障区域恢复供电的操作顺序功能;

(2) 各种变电设备、配电设备的遥测量、状态量变化的监视;

(3) 远方控制柱上开关、环网柜、开关站及变电所出线开关;

(4) 故障检测定值的远方设定;

(5) 历史数据、报表等的记录、打印;

(6) 各种报警方式、报警级别的方便设置及事件记录。

7.3基于配电实时信息基础的配电治理系统

(1) 所有配电治理功能基于配电网实时数据分析;

(2) 调度员通过定义开关操作顺序来满足需求侧治理的功能,如馈线负载水平控制、维护治理、故障解除后的网络恢复、电力供给紧张时的强制停电等功能;

(3) 配电设备治理功能,实现设备的数据治理、检修治理、缺陷治理及配电设备实时运行状况监视等功能;

(4) 权限治理及具有相应权限的数据库维护功能;

(5) 调度员培训仿真功能的在线应用,满足用户的需要。

7.4 分层开放的设计思路,保证系统功能的扩展

系统在统一的底层平台基础上进行应用层设计,保证系统的开放性和功能的扩展性。

8 结论

作为一个产品,只有被用户接受并为用户带来巨大效益的产品才是一个成功的产品,而配电自动化作为一个投资大、涉及面广的系统产品,由于标准的不具体及需求的蔓延性,更应突出以实用化为目标。多年来在多个实际工程的应用中,以实用化为目标引导用户实施配电自动化系统,从过多的需求蔓延中解脱出来,抓住主要矛盾,为用户提供最高性价比的配电自动化系统,达到供需双赢的目的。实践证实以本文所述为原则而构建配电自动化系统,可以有效地监控整个配电网络,提高配电网的运行水平和治理水平,提高供电可靠性和供电质量,降低网损,为供电企业提供了非常有效的配电治理手段。

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