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配电线路自动化系统配置及其运行方式分析

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2009/6/25 16:44:27   

 摘 要:介绍了配电线路自动化系统的主站DMS、通信系统和线路自动化开关的配置,并分析了多电源多回路供电方式下的系统运行方式。
关键词:配电网自动化;配电线路;通信

  随着全国城市电网和农村电网改造工程的全面铺开,配电网自动化已在各地逐步进行。配电线路自动化是配电网自动化的基础和重要组成部分。各地可根据具体情况,从配电网中的重要区域入手,优化网络结构,分步实施,先对部分配电线路进行自动化改造,最后覆盖全网,建立一套高水平的配电网自动化系统,从而达到提高供电质量和供电可靠性。本文就城市10 kV配电网中的配电线路提出了相应的自动化方案,并分析了多电源、多回路环形供电系统的实际运行方式。

1 设计目标

  配电网自动化系统的规划设计原则是首先实现配电线路的综合管理。具体目标是优化配电线路结构和配电接线方式,合理分段,合理选择线路自动化开关、通信设备和主站DMS软件;实现配电线路的灵活联络,消除瞬时性故障,隔离永久性故障,缩小计划检修和故障停电范围,减少检修和故障停电时间,提高线路供电可靠性和配电网运行管理水平,降低线路维护工作量和运行费用。具体功能包括设备定位与管理、运行操作管理、事故预想与故障诊断、故障隔离与转供、线路的局部跟踪与动态着色、临时网络修改等。

2 系统结构

  配电线路自动化系统由主站DMS系统、通信系统与设备线路自动化开关组成。
2.1 主站DMS
  主站DMS软件包括SCADA、AM/FM/GIS、故障自动隔离和转供系统及高级应用软件。系统采用开放式平台,具有灵活方便的图形界面,可纵、横向集成。SCADA实现配电线路遥测、遥信、遥控及报警、监视、操作模拟、数据记录与分析,并具有以GIS为支撑平台的相应功能。自动地图AM、设备管理FM和地理信息系统GIS可将数字化的供电区域地图和配电线路设备的地理位置与电力设备的参数、运行状况等数据一一对应,实现配电线路信息地理化、运行数据可视化和实时性,便于配电线路的运行管理。故障自动隔离和转供系统可在故障后迅速判断故障区段,隔离故障区域,并根据系统运行状况自动产生负荷转移供电方案,恢复对配电线路非故障段正常供电。高级应用软件可完成潮流计算、短路电流计算、网络重构与停电方案分析,开关操作拓扑识别与着色。
  主站DMS基本硬件配置为PC工控机,光纤Modem和通信口以及输入输出设备(大屏幕彩显、打印机等)。
2.2 通信系统
  通信系统的通信方式采用主从、双环形结构的光纤通信方式,具有众所周知的优点。双光纤环结构保留了环形结构节省光缆的优点,克服了环形结构中光缆任一点故障影响系统运行的缺点,具有自愈能力。整个通信系统包括主站端主机Modem和若干FTU配置的从机Modem,每一个Modem均有两对光纤收发口,并通过两根光纤串接成双光纤通信环(主环与副环)。正常情况下两个环都工作,信号在两个环中以相反的方向同时传输。环中任一处光缆或光纤Modem发生故障,光信号从故障点两侧的光纤Modem处自动从另一个环中返回,保证通信的正常运行。
  通信规约采用较适合配电网的DNP3.0,也可根据实际情况采用其他的通信规约。
2.3 线路自动化开关
  线路自动化开关可考虑采用重合器、自动配电开关(自动重合分段器),也可采用柱上SF6开关和真空开关配用相应的控制系统。根据各配电网的特点,并充分考虑今后配电网络的发展和设备的升级能力,线路开关采用柱上SF6开关或柱上真空开关为宜。因为这两种开关都具备开断短路电流的能力,对本级故障段可由线路开关自身完成开断功能,减少线路停电机会;而且这两种开关运行时间长,有一定的运行经验。  
  线路开关配用FTU构成线路自动化开关。FTU可进行网络控制,带有远动通信接口,从而可实现遥测、遥信和遥控,支持多种通信方式,还可实现各种电量测量、负荷与开关动作次数记录,并提供编程接口和接口软件,等等。配电线路自动化系统所需的信息通过各FTU采集后经通信系统上传主站,主站的控制命令又经通信系统下达给各FTU执行。另外,FTU还可自动监测开关的磨损状况,必要时上报主站,调度值班员可据此安排检修计划,从而避免检修的盲目性,减少计划检修时间,缩小计划检修范围。

3 运行方式分析

  配电线路正常运行时,线路自动化开关的FTU持续检测和记录开关状态,线路电流、电压等,并计算出功率因数、有功功率、无功功率等运行参数。当开关状态、线路参数出现异常时,FTU经通信系统将异常信息上报主站。主站DMS系统每隔一定时间轮询线路上的FTU,将查询到的信息刷新实时数据库并最终存入历史数据库。调度值班员可在主站大屏幕显示器上的以区域地图为背景的电气设备位置图上查询这些数据,并可直接遥控操作各线路开关,改变系统运行方式。当配电线路发生故障时,主站DMS系统收到FTU或变电站断路器的故障信息后启动故障检测、隔离和负荷转供系统并报警,巡检相关FTU的事件记录及其它信息,自动判断故障隔离和非故障段负荷转供方案,并进行模拟校核,最后提请调度值班员遥控操作或由主站DMS系统自动实施。
  现以图1所示的多电源多回路供电方式为例说明系统运行方式

  正常时,配电线路间的联络开关a、b、c、d均断开,4条线路均独立运行。线路上每台开关的FTU监测、计算和贮存开关的电流、电压等电量模拟量参数及触头分、合闸位置等状态量参数,主站DMS自动查询FTU,实施主站数据库刷新和存贮,调度员也可随时直接查询或实施遥控操作。
  发生故障时,如是瞬时性故障,相应出线断路器或线路自动化开关分闸后重合,消除故障,线路恢复供电。如瞬时性故障点在线路A区段Ⅱ上,开关e分闸后重合;故障点在区段Ⅰ上,则出线断路器1分闸后重合。如线路A上发生永久性故障,出线断路器分闸闭锁,线路A停电,该线路上各开关迅速向主站上报异常信息,启动故障检测、隔离及负荷转供程序,判断故障区段(假设为Ⅰ段),主站系统自动或提请人工实施故障隔离操作。分断线路开关e,隔离故障段(Ⅰ段),然后确定非故障段(Ⅱ段)负荷转供方案。系统先选择线路B为转供电源,并进行负荷转供模拟校核,如经过校核方案成立,则给出开关动作次序,调度值班员可遥控操作或由主站DMS自动操作相应开关实施转供方案;如经校核线路B不能承载非故障段(Ⅱ段)负荷,系统再依次选择其他线路进行校核,直至确定最后的转供方案并成功实施。

4 结语

  本配电线路自动化方案适用于各种供电方式的配电线路,能实施故障线路自动隔离、非故障段供电的自动恢复,大大提高配电线路供电可靠率和运行自动化;主站系统的开放式平台,可兼容其他高级应用软件,可纵、横向集成,实现对上一级系统的通信接口,支持变电站综合自动化系统;FTU的开关磨损状况监测功能,提供了合理安排检修计划的依据。如再配以故障点定位系统,则可在故障后很短时间内实现故障分支和故障点定位,不仅能排除永久性故障,而且能消除瞬时性故障所反映的故障隐患,确保配电线路安全运行。

参考文献:

[1]林功平.配电网馈线自动化技术及其应用.电力系统自动化,1998,(4).
[2]蔡桂龙,金小达.配电自动化系统通信方案设置.电网技术,1999,(4)
[3]徐腊元.配电网自动化设备优选指南.北京:中国水利水电出版社,1997

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