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配网自动化系统的应用分析(1)

北极星电力网技术频道    作者:杨如康   2012/6/19 15:19:12   

  所属频道:  农电    关键词:  配电网 配网自动化

摘要:阐述了配网自动化建设的实现模式,包括配网自动化系统的总体结构模式、馈线自动化控制模式、配网自动化主站模式、配网自动化子站模式、配网管理终端、通信方式及一次设备选型等。通过比较分析几种典型的方案,提出一种适用于县级城市配网自动化系统的基本模式。

我国县级以下城市用电量约占全国用电量的40%,而配电网络的供电可靠率远低于98%,电压合格率仅有90%。县级以下城市配电网络结构以辐射供电为主,环网供电开环运行的环路较少,10kV馈线较长,通常超过10km;馈线以架空线为主,分支线较多;用电负荷较为分散、负荷密度比较小,负荷受季节影响较大;配电变压器多,但配变容量较小,配电变压器覆盖面很广,选用哪一种性价比更优、更有实用价值的技术方案值得探讨。采用配网自动化系统是提高配电网络供电可靠性的重要技术手段之一。

1系统模式

对于一个县级城市配网自动化系统来说,模式选择关系到整个县级城市配网自动化系统技术方案的可行性、合理性及经济性,必须从整个系统角度考虑。县级城市配网自动化模式选择包含以下几方面:系统总体结构模式、馈线故障处理模式、配网自动化主站模式、配网自动化子站模式、配网管理终端、配网自动化通信模式、一次设备开关及和电流互感器的选择。

(一)系统总体结构模式

在设计和制定县级城市配网自动化系统方案时,首先要确定系统的总体结构模式。系统的总体结构是指整个系统分几个层次进行控制和管理。采用这种分层控制模式可以加速配网故障的自动处理过程,提高系统实时性。各层间既相互独立又互为备用,以提高系统的可靠性。分层结构模式降低了系统信息流量,节省了配网通信系统的投资。通常情况下,县级配网自动化系统总体结构按配网自动化主站层、配网自动化子站层、FTU层三层结构模式进行设计。

(二)配网自动化主站模式

调度自动化系统和配网自动化系统是电网控制领域功能不完全相同的两个系统,但是,这两个系统可通过变电站出线开关紧密联系在一起。

对于县级城市,调度与配网规模都不大,选用调、配一体化主站系统是适宜的。由于一体化主站系统具有共享的支撑软件平台,系统的软、硬件资源充分共享,运行维护费用大大减少。系统通过操作权限管理,可以确保调度、配网运行的安全性和可靠性。从运行管理体系来看,调度与配网是独立分开运行的两个系统,一体化平台不影响这两个系统正常操作使用。整个系统投资省、性价比高。调、配一体化主站系统是县级配网自动化系统首选的模。

(三)配网自动化子站模式

配网自动化子站是介于配网自动化主站与FTU之间的信息交换和处理的中间站。按县级配网自动化系统总体结构设计,如果采用三层结构,县级配网自动化系统有三种子站模式可供选择,分别是通信控制器模式、数据转发器模式和微机型配网自动化子站模式。

(四)FTU层

FTU是完成数据采集与控制的基本测控单元,它涵盖各种控制器、分段器、重合器、柱上FTU、环网柜FTU、开闭所DTU、配变TTU等,应根据系统要求选配相应的FTU。

(五)通信模式选择

1、GPRS或CDMA模式

采用通用分组无线业务(GPRS)通信,具有设备价格低、一次投资省、安装简单、通信网络免维护、运行费用低、设备维护容易、通信速率高等特点,因此得到人们广泛关注。采用GPRS或CDMA应注意以下几个问题:①系统的每个测控点必须在公共数据网覆盖范围之内,不能有通信死区。②通信实时性受到移动通信网的制约,因此配网故障隔离时间、网络重构时间会有所延时,这是系统设计必须考虑的问题。③对控制命令软件必须采用加密及其它技术措施,以确保系统的安全、可靠性要求。

2、光纤通信模式

目前通信模式首选光纤通信。光纤通信分为光纤自愈环通信和光纤以太网通信。光纤自愈环通信是串口通信,通信速率从几十kbit/s到上百bit/s,通信可靠、技术成熟、价格适中。光纤以太网是网络通信,通信速率高,但可靠性不如自愈环,且价格较高。这两种通信方式的选择,应依据配网自动化系统FA技术方案的需求和整个系统的性价比综合考虑。

(六)一次设备及电流互感器的选择

1、一次设备开关选型十分重要,应选用寿命长、免维护、低功耗、直流操作电源的开关作为配网分段开关或联络开关。

2、对于架空线或电缆线路,作为馈线的分段开关、联络开关,通常选用SF6或真空负荷开关,如果系统FA方案选用保护方式或重合器方式,开关必须选用断路器与之相匹配。

3、环网柜两台进线开关选用可电动操作的负荷开关。环网柜出线开关,根据需求可选择三种不同的方案。分别为负荷开关,选用高压熔丝加负荷开关,断路器。这三种配置方式要与馈线负荷情况、整个FA系统方案及保护时限相配合,合理选配。

4、电流互感器配置

FTU不仅要检测正常工作电流,同时要检测故障电流。电流信号由同一组互感器提供。因此,对电流互感器配置有以下要求:(1)每个开关配三只电流互感器,用来计算零序电流。(2)电流互感器饱和度建议为三倍额定电流,以满足同时检测正常电流和故障电流精度的要求。(3)电流互感器的精度为0.5S级以上。

2几种馈线自动化(FA)方案的评估

县级城市配网自动化系统技术方案的核心是选择合理的FA故障处理技术方案。现就县级城市配网自动化系统中常见的FA方案进行分析和评估。

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