配电系统自动化建设实践和探索

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摘要：介绍了济宁局城区配电网自动化系统的实施情况、功能及实现目标。

  关键词：配电系统　自动化　实践1　城区配电网结构概况目前济宁城区共有7座变电所，即市中所、东郊所、西郊所、南郊所、北郊所、后铺所和高新所，城区10kV主干线路46条。结合城网建设改造和标准化工作，以市中变为中心，城区全部实现了多电源点供电和"手拉手"供电，供电符合"N-1"准则，满足配电自动化对手拉手线路供电电源的要求。整个配电网络结构合理，各种电力设施标准，为配电自动化的实施打下了坚实的基础。2　配电自动化系统实施范围"上规模才能出效益"，本着高起点、高标准、高度代表性的原则，我公司的配电自动化系统覆盖整个济宁城区，包括主站系统一套，子站系统7套，户外配电设备计118台柱上开关，10座开闭所，实现42条架空线路、4条地缆线路的馈线自动化。3　配电自动化系统简介实践证明，建设DA与基于GIS的DMS一体化系统，实现在线系统与离线系统、电网结构与地理图形、电网信息与用户信息的有机结合，给我们构建了完整的、时间与空间一体的现代化数字配电网概念，在配电调度、运行、规划、设计、施工、业扩、抢修、营销、客户服务等多方面将发挥重要的作用，应是我国配电自动化及配电管理的基本模式，它也是当今世界配电管理现代化的发展方向，是数字化供电公司的最重要的组成部分。我公司的配电自动化系统即是上述DA与基于GIS的DMS一体化系统。传统意义上的DA系统有两种模式，即电压型和电流型。两种模式在理论上均能实现，主要应考虑本地区的实际情况。电流型开关由于需要直流电源做为操作电源，运行维护工作量大，故障处理和网络重构高度依赖通信系统和后台系统支持，具有较大的风险性，配电线路供电半径和缩短和分段数量的增加以及线路上负荷情况的变化，给各级开关的动作时间的配合带来了整定难题，且开关需切断故障电流，造价高昂推广受限，基于上述原因，根据我市配电网现状，我公司选用电压型DA系统。3.1　概况配电自动化设备采用日本东芝公司开发、设计、生产的电压型自动化设备，包括：柱上自动真空开关、电源变压器、一体型遥控终端单元和站内故障指示设备。配电自动化系统由配电主站系统、配电子站系统和系列户外测控终端及通信系统组成，能够对配电网络进行全面的计算机监视、控制和管理。位于配电调度中心的配电主站系统具有配电SCADA、配电GIS、配电仿真、在线维护、大屏幕显示和高级应用分析等功能。配电子站系统分布于市区变电所，负责各变电所管辖的户外测控终端RTU(FTU、TTU、DTU等)的信息转发和监控，并可转发站内RTU和保护信息。户外测控终端分布于广阔的配电网络各个节点，负责采集配电线路的信息及转发，并执行配电线故障的就地保护和配电线路的遥测、遥控、遥信功能。3.2　配电主站系统配电主站是整个配电自动化系统的核心，主站系统采用日本东芝技术的TOSCAN－D3000C系统，其硬件和软件遵循国际标准设计。配电主站的设备包括分布于两层开放型LAN网上的服务器、工作站、TCM和外设等。服务器和工作站选用的是UNIXEWS生产厂家SunMicrosSystem制造的SunUltra60。系统主要功能：(1)　配电SCADA功能：配电SCADA不仅包括数据采集(遥信、遥测)、报警、事件顺序记录、事故追忆、远方控制(遥控)、计算、趋势曲线、历史数据存储和制表打印、事件记录等常规SCADA功能，还包括线路的动态着色、地理接线与GIS集成等功能。它主要包括数据采集、处理、显示和控制功能。(2)　故障处理功能：自动查找配电网、变电所发生的故障并自动恢复故障区间以外停电区间的正常供电。当配电网、变电所发生故障时，根据发生故障引起的配电线开关、保护、柱上开关的状态变化判断故障的发生区间及原因，并通过画面显示、警报鸣响、打印等来通知操作人员。(3)　DMS功能：配电网地理信息系统(GIS)是建设DMS的基础，它与AM/FM结合，形成AM/FM/GIS系统，把配电网图形资料和非图形参数建立于地理图形的基础上，真实反映配网线路的实际走向、电力设备地理位置和属性、所属电力用户的属性等各种信息。为监视配电网的运行和电力系统运行管理提供具有地理信息的网络模型，支撑系统应用软件的开发，实现图形处理、线路工程辅助设计、查询统计、设备运行台帐管理、用户报修、用户业扩辅助设计等功能。(4)　与其他系统的接口：配电自动化系统具有开放分布的特点,网络通信采用TCP/IP国际标准协议,因此系统可直接通过LAN、或经网桥与其他自动化系统进行集成。其中包括与公司MIS系统、用电MIS系统、调度自动化系统和大屏幕显示等系统的接口。(5)　高级应用软件：包括网络拓扑、状态估计、在线仿真、负荷管理、潮流计算、短路电流计算、可靠性分析、运行管理、工程管理等软件(6)　三大指标计算：包括配网可靠性分析、网损计算、电压合格率统计。3.3　配电子站系统(TCR)配电子站主要采集变电所内RTU和户外各种RTU(FTU、DTU、TTU等)的信息，并进行数据汇集和转发。由于配电子站管理的RTU数量众多(是变电所监控系统的3～5倍),因此配电子站的高可靠性和灵活配置的设计是必不可少的。配电子站的主要功能包括：(1)　变电所内RTU数据的汇集和转发。(2)　户外RTU(包括FTU、DTU、TTU等)数据的汇集和转发。(3)　数据预处理。(4)　规约转换。(5)　当地维护功能。(6)　自我诊断功能。3.4　配电终端设备遥控终端单元RTU分布于复杂的配电网上且数目众多，运行环境恶劣，因此要求产品具有高度的可靠性和免维护的特点。遥控终端单元TOSDAC-D21P11具有智能化故障查寻、就地隔离功能，并带有远方通信功能。TOSDAC-D21P11产品设计严谨，工业化程度高，结构具有全免维护特点，采用全密封镀金航空接插头，性能优越。3.5系统通信系统通信采用以光纤通信为主，双绞线通信和载波通信为辅的模式。配电子站及主站之间的信息传送量大，对通信速率要求较高，光纤通信具有容量大、传输速率高、可靠性强的特点，同时光纤双环网还具有"自愈"功能，因此配电系统自动化的主干通信通道全部设计为光纤通信；子站与终端通讯数据量相对较少，根据现场架设场地和设备实际，设计为光纤与双绞线混合模式，部分处于城区边缘、需架设线路较长且下步无商业化运营的需要，则采用配电载波的形式。4　配电自动化系统实现目标(1)　完成适用于开闭所DTU、柱上开关FTU及部分配变TTU的功能，监视配电设备运行工况，准确及时发现缺陷，减少人员的现场操作，提高配网安全运行水平。(2)　优化网络运行方式，提高设备利用程度，减少备用容量，降低电网建设投资和运行维护费用，实施分区线损考核，减少电能损失，提高运行经济性和企业经济效益。(3)　提供业扩工程辅助设计，实现各类统计报表的自动生成，提高工作效率。(4)　提高供电可靠性，改善电能质量，加快业扩报装速度，缩短故障抢修时间，为用电管理提供科学依据，提高优质服务水平，树立良好的社会形象。(5)　初步建立起主站系统基本的软硬件系统平台和配电子站系统，为系统的扩展留有余地。(6)　在现有通信网络的基础上，构建满足配电系统需要的ATM通信网络，同时为以后参与社会化信息服务打下基础。