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配电自动化系统及其发展趋势

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2009/6/8 16:08:49   

    配电自动化及管理系统是利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术,将配电网实时信息、离线信息、用户信息、电网结构参数、地理信息进行集成,构成完整的自动化管理系统,实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理。它是实时的配电自动化与配电管理系统集成为一体的系统。

1 配电网自动化的特点和要求
1.1 终端设备工作环境
对于输电网自动化系统的终端设备,一般安装在变电站里,运行环境温度在0℃至55℃范围,但是配电网自动化系统中,有大量的终端设备是安装在室外的,满足设备运行性能指标要求的环境温度在-25℃至65℃范围,湿度要求为95%。此外,还要满足防风雨、散热、防雷电等技术要求。
1.2可靠性
对于配电网自动化系统中的终端设备进行远方控制非常频繁,因此对其可靠性要求很高。
1.3 组网
配电网自动化系统的测控对象为进线变电站、配电变电所、10kV开闭所、分段开关、并联补偿电容器用户电能表和重要负荷等,因此站点一般会有成百上千甚至上万个之多。在这种条件下,不仅对系统的组织带来较大的困难,而且在配电网自动化中心的计算机上处理的信息量也十分庞大。
1.4配套
需要与配电网的改造配套进行,例如配电网环网化、配电线分段化等。没有配电网的科学拓扑结构,配电网自动化的系统、组织方式也难以确定。

2 配电自动化的发展现状
2.1 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:第一,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;第二,调整运行方式后,需要到现场修改定值;第三,恢复健全区域供电时,无法采取安全和最佳措施;第四,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。
2.2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。
2.3 增加了自动控制功能
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。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票管理等于一体化的综合自动化系统,形成了集变电所自动化、馈线分段开关测控、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。

3 配电自动化管理系统所产生的效益
3.1 提高供电企业的经济效益
第一,通过自动化和规范化管理,大大提高了配电生产管理部门的工作效率,从而促进服务质量和企业经营效益的大幅度提高。
第二,配电生产管理系统的规范化和标准化,避免了配电设备及工器具的漏检、漏查,从而避免了不应有的经济损失。
第三,计算机网络化管理,实现了计算机资源的高效利用,大大降低了计算机网络系统的总费用投入。
第四,统一数据采集功能的实现,避免了生产管理单位重复录入数据,减少了人力资源的浪费,避免了由于数据大量冗余而购置和占用大量存储设备,达到了节约增效的目的,直接降低了企业生产经营管理的成本。
3.2 提高企业服务质量
第一,通过配电网的自动化管理,降低了事故率,提高了事故处理效率,提高了电网运行的安全稳定性,为电力行业的的优质服务打下了基础。
第二,对用户的故障报修能够做出准确和及时反应,大大缩短了到场及现场检修时间,提高了企业服务的质量。
3.3 提高综合业务效率
第一,对配电信息进行统一采集、加工、处理,减少冗余环节,提高了劳动生产率。
第二,利用网络传送业务信息、工作单自动传送,减少了手工操作、实现无纸化作业。
第三,全面、及时地掌握配电生产管理信息综合数据,使业务处理工作达到准确、及时和高效。
第四,简化业务处理过程,降低出错率。
第五,便于实现业务处理时限考核及工作质量管理时限考核。
第六,提供综合信息管理所需配电业务数据,便于建立计算机辅助决策系统。

4 配电自动化管理系统必须注意的问题
4.1 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馈线有足够的转移负荷的能力。
4.2 加强领导,统筹安排,分步实施
配电自动化及管理系统的开发和应用,是从传统的管理方式向现代化管理方式的飞跃,其涵盖的内容十分广泛,涉及部门诸多,为此,必须加强领导,统一规划,因地制宜,分步实施,以实现最佳的投入产出比。
4.3 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/GIS系统在一定程度上弥补DA在这方面的不足,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,就是指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。
4.4 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。
4.5 选择可靠的一次设备
对一次开关设备除满足相应标准外,还应满足配电自动化及管理系统的如下要求: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。第三,开关设备:高可靠性、机械寿命不少于5000次,免检修、少维护、小型化,可电动手动操作,具有开关分合状态及储能状态提示。

5 配电自动化的发展趋势
5.1 从多岛化到集成的配电管理系统DMS
传统的配电自动化,就是由一些单项、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。
5.2 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,把工作重心转移到效率管理、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、制定电网优化运行的方案。
5.3 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。

6 结语
综上所述,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。随着全球范围内电力工业的市场化改革,供电企业将面临诸如进一步提高供电可靠性,降低企业运营成本,以及为用户提供更加优质的服务等许多新的压力。如何使配电自动化系统适应电力市场环境的要求,并通过实施配电系统的综合自动化来降低供电企业的运行成本,同时提高对客户的服务质量,将成为今后供电企业和科研工作者共同关注的问题。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。


参考文献:
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