【文章內(nèi)容簡介】 第一步使線路運行達到能自動分段 。第二步建立通信通道實現(xiàn) SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition。監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集 )功能 。第三步實施非故障段的自動恢復(fù)供電。 日本是配電自動化發(fā)展得比較快的國家。從 50 年代開始在配電線上開始采用自動隔離故障區(qū)，并向健全區(qū) (無故障區(qū) )恢復(fù)送電的按時限順序送電裝置 :發(fā)了各種就地控制方式和配電線開關(guān)的遠方監(jiān)視控制裝置 。70 年代 后半期開始利用計算機構(gòu)成自動控制系統(tǒng) 。其后由于電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)及信息傳送技術(shù)的發(fā)展，配電自動化計算機系統(tǒng)及配電線遠方監(jiān)視控制系統(tǒng)在實際應(yīng)用上得到很大的發(fā)展 .到 1986年，全國 9 個電力公司的 41610 條配電線路己有 35983 條 (%)實現(xiàn)了故障后的按時限自動順序送電，其中 2788 條 (%)實現(xiàn)了配電線開關(guān) (指柱上開關(guān) )的遠方監(jiān)控 (包括一般的和計算機監(jiān)控 )。 新加坡公用電力 .局 (PUB)在 80 年代中期投運并在 90 年代加以發(fā)展和完善的大型配電網(wǎng)的 SCADA 系統(tǒng)，其規(guī)模最初覆蓋其 22kV 配電網(wǎng)的 1330 個配電站，目前己將網(wǎng)絡(luò)管理功能擴展到 配電網(wǎng)，進而覆蓋約 4000 個配電站。 從國外配電自動化系統(tǒng)采用的通信方式看，尚沒有一種通信技術(shù)可以很好地滿足于配電系統(tǒng)自動化所有層次的需要。在一個配電自動化系統(tǒng)內(nèi)，往往由多種通信技術(shù)組合成綜合的通信系統(tǒng)，各個層次按實際需要采用合適的通信方式。 在日本，由于無線電通信頻段大都被電臺占用而很難得到保證，日本在配電自動化系統(tǒng)中，基本不采用無線電通信。光纖因處在發(fā)展階段，目前只在一部分地方使用。比較普遍的是利用通信電纜和配電線路來傳送信號 .而在歐美等國，卻廣泛采 用無線尋呼通信網(wǎng)絡(luò)和有線通信相結(jié)合的方式。 目前使用較多的配電線信號傳送方式有 :音頻控制方式，音頻電流傳送方式和位相脈配電自動化系統(tǒng)設(shè)計 3 沖方式 .利用專用電話線或 CATV 有線電視電纜，采用屏蔽雙絞線 (RS 一 485)、光導纖維等方式，也是廣泛采用的配電自動化通信方式。 UHF 和 VHF 電臺、調(diào)頻廣播 (FM)和調(diào)幅廣播 (AM)多用來用作負荷監(jiān)控的信道，無線擴頻和一點多址微波通信大多用于配網(wǎng)自動化的通信主干線。 國外配電自動化的實現(xiàn)，大致是先實施饋線自動化，然后建立通信通道和配電自動化主站系統(tǒng)，再完善各項功能。然而，在這過程中留有大量的 有待開發(fā)的自動化功能和一些已開發(fā)的功能之間的重疊。配電自動化的發(fā)展經(jīng)歷了各種單項自動化林立，號稱 “多島自動化 ”的配電系統(tǒng)，向開放式、一體化和集成化的綜合自動化方向發(fā)展的過程，目前己具有相當?shù)囊?guī)模，并從提高配電網(wǎng)運行可靠性和效率，提高供電質(zhì)量，降低勞動強度，充分利用現(xiàn)有設(shè)備的能力，縮短停電時間和減少停電面積等方面，均帶來了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。 日前國外正致力于配電自動化專家系統(tǒng)和配電網(wǎng)仿真培訓系統(tǒng)等研究。并且在研究通過負荷分配的優(yōu)化來減少網(wǎng)損，對變壓器負荷進行管理，以最大限度地利用變壓器容量并降低系統(tǒng)有 功損耗，以及按即時電價對用戶負荷進行管理等。 國內(nèi)配電自動化起步于 20 世紀 90 年代，較國外發(fā)達國家滯后 20 年。由于資金和計算機技術(shù)等條件的限制，同時這也是一個相對嶄新的課題，需要一個認識過程，因此一直發(fā)展比較緩慢。近年來特別是全國大規(guī)模進行城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造以來，配電自動化方面的工作取得了比較大的進展，眾多科研開發(fā)企業(yè)和制造商開發(fā)研制了配電系統(tǒng)自動化集成技術(shù)、應(yīng)用軟件和一二次設(shè)備，許多地方供電企業(yè)進行了不同層次不同規(guī)模上的試點，這些都為供電企業(yè)的供電可靠率、供電質(zhì)量、設(shè)備安全、勞動生產(chǎn)率、現(xiàn)代管理水平的提高發(fā)揮了 一定的作用，為我國配電系統(tǒng)自動化的發(fā)展積累了經(jīng)驗、創(chuàng)造了條件。 上海市供電局在浦東金橋金藤開發(fā)區(qū)實施了配電自動化工程，第一期工程采用法國施耐德集團生產(chǎn)的 PR 環(huán)網(wǎng)開關(guān)會柜 9 臺，基本達到了遙控、遙信和遙測的目的，但規(guī)模較小，且設(shè)備依賴進口，造價高，不便推廣普及。北京供電局以引進日本東芝技術(shù)生產(chǎn)的具有自動化功能的柱上真空開關(guān)設(shè)備八臺，即將投運，達到國外配電自動化第一階段水平。沈陽電業(yè)局于 1995 年安裝了 10 臺丹陽生產(chǎn)的柱上真空開關(guān)，采用有線控制，但未大面積推廣，而且也屬于國外第一階段水平。此外，石家莊供電局、大連 供電局、南京供電局、鄭州供電局、武漢供電局和廣州供電局也分別立項或進行了一定規(guī)模嘗試。 銀川城區(qū)配電自動化系統(tǒng)全部采用自行研制的國產(chǎn)設(shè)備，采用饋線 RTU，配變 RTU和建立在 windows95， windowsNT 平臺上的先進的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，運用 SQL Server大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，并采用有線通信和無線通信相結(jié)合的綜合數(shù)據(jù)通道，而且充分利用銀川地調(diào)的已有資源，實現(xiàn)了配電網(wǎng)中 30 余條進線、幾十條饋線和 7 個開閉所及小區(qū)變的全面監(jiān)控，取得了大量經(jīng)驗，該系統(tǒng)己于 1998 年 8 月 20 日通過國家電力公司組織的技術(shù)鑒定，達 到國內(nèi)領(lǐng)先水平。這是我國第一套通過技術(shù)鑒定的配電自動化系統(tǒng)，它標志著我國城網(wǎng)改造進入了一個新的階段。目前西安供電局和寶雞供電局也在按銀川模式建設(shè)配電自動化系統(tǒng)。 從設(shè)備制造水平的角度看，國內(nèi)不少企業(yè)己成功地研制出能夠滿足配電自動化要求的產(chǎn)品 .比如可靠的柱上真空開關(guān)、重合器、饋線開關(guān)遠程式終端 (FTU)、變壓器測控單配電自動化系統(tǒng)設(shè)計 4 元 (TTU)、開閉所、小區(qū)變遠程終端〔 RTU)、配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng) (GIS)、負荷監(jiān)控系統(tǒng)、配網(wǎng)管理信息計算機網(wǎng)絡(luò)、智能式電度表及遠方抄表計算機系統(tǒng)，以及各種數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備 (DCE)等。 我國配電自 動化的發(fā)展大致可以分為三個階段。第一階段，引進國外的自動化開關(guān)設(shè)備，通過智能開關(guān)設(shè)備之間的配合實現(xiàn)故障定位、隔離和自動恢復(fù)供電，這被稱之為就地控制的饋線自動化模式，這種方案僅在故障處理時才起作用，且不能檢測出中性點小電流接地電系統(tǒng)的單相接地故障，而在我國絕大多數(shù)城市中，故障停電占用戶的停電時間比例很小，而引入的自動重合器、分段器和負荷開關(guān)價格昂貴，投入很大，收效甚微。第二階段，實現(xiàn)配電層次的 SCADA功能，通過建立配電系統(tǒng)的實時監(jiān)控系統(tǒng) (SCADA系統(tǒng) )，即在配電網(wǎng)調(diào)度中心建立主站系統(tǒng)，在各變電站、開閉所設(shè) 置 RTU， FTU 等遠方終端，通過通信通道聯(lián)系，從而達到實現(xiàn)對配電網(wǎng)監(jiān)控的功能。這種模式的故障處理時間大大縮短，而且在配電網(wǎng)正常運行時可以對配電網(wǎng)進行監(jiān)控和運行管理，實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化運行，這也是近年國內(nèi)來所采用的主要配電自動化的模式，但是這種模式需要借助于通信系統(tǒng)，而且故障的處理依賴主站進行。第三階段，通過多年的配電網(wǎng)的改造和各單項自動化 (如負荷控制、遠程抄表系統(tǒng)、配網(wǎng)系統(tǒng)管理系統(tǒng)等 )的發(fā)展，借助現(xiàn)代計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)實現(xiàn)各子系統(tǒng)之間資源共享，達到配電管理層次。 研究的主要內(nèi)容 本課題所研究 的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)是以農(nóng)墾建某分局城區(qū)供電網(wǎng)絡(luò)為研究對象，對某城區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)自動化進行整體設(shè)計。 該研究旨在通過對某城區(qū)配電自動化系統(tǒng)的調(diào)研分析 ,制定最佳設(shè)計方案，最終為實現(xiàn)最為理想的某城區(qū)配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)。 （ 1） 配電網(wǎng)自動化整體設(shè)計概要 通過對某城區(qū)的供電負荷及配電網(wǎng)的現(xiàn)狀，考慮到今后五至十年的發(fā)展規(guī)化，依據(jù)相關(guān)的設(shè)計原則以及要達到的目標。研制出適合于該城區(qū)最佳的配網(wǎng)自動化整體設(shè)計方案，確定系統(tǒng)實現(xiàn)的功能。并針對配電網(wǎng)自動化實施過程中遇到的技術(shù)難點，提出相應(yīng)的對策。 （ 2） 饋線自動化設(shè)備及功能實現(xiàn) 饋線 自動化 (FA)是實現(xiàn)全面自動化的基礎(chǔ)。配電網(wǎng)中由于饋線引起的停電時有發(fā)生，此時如何盡快恢復(fù)供電則是配電自動化的一項重要任務(wù)，因此，故障自動隔離和自動恢復(fù)供電是饋線自動化系統(tǒng)的一個主要功能。合理選擇實現(xiàn)饋線自動化的模式、 合理選擇一次配電設(shè)備，加裝智能化終端設(shè)備，實時遙測、遙信和遙控功能，是饋線自動化功能實現(xiàn)關(guān)鍵之所在。 （ 3） 用戶集中抄表系統(tǒng) 隨著城區(qū)的規(guī)模不斷發(fā)展，抄表收費給電力系統(tǒng)的生產(chǎn)帶來了越來越大的困難，手工抄表不僅浪費了大量人力資源，而且會產(chǎn)生各種差錯，給電力企業(yè)帶來經(jīng)濟損失。因此，實現(xiàn)用戶抄表計費 自動化也是配網(wǎng)自動化重要內(nèi)容之一。通過電能數(shù)據(jù)的采集、傳送、處理、保存，進行有關(guān)電量計算、線損考核，分類匯總查詢及有關(guān)報表單據(jù)打印等配電自動化系統(tǒng)設(shè)計 5 工作，來完成自動抄表計費工作。 （ 4） 配電自動化主站、子站系統(tǒng) 配電自動化主站系統(tǒng)是配電自動化系統(tǒng)的核心，主要完成配電網(wǎng)的 SCADA 系統(tǒng)功能、故障處理及負荷轉(zhuǎn)移計算功能、配電 GIS (AM/FM/GIS)功能，還包括配電高級應(yīng)用軟件等。 配電子站主要采集變電站內(nèi) RTU 和戶外各種 RTU（ FTU, TTU 等）的數(shù)據(jù)信息，并進行數(shù)據(jù)匯集和轉(zhuǎn)發(fā)。由于配電子站管理的 RTU 數(shù)目眾多（是變 電站監(jiān)控系統(tǒng)的 3到 5 倍），由此要求配電子站有高可靠性和靈活配置。因此要合理選擇主站、子站的設(shè)計方案，最終實現(xiàn)資源共享、信息共享。 （ 5） 通信系統(tǒng)設(shè)計 配電網(wǎng)自動化中，最關(guān)鍵、最核心的問題就是通信。在配電系統(tǒng)中，由于各種元件過于分散，節(jié)點數(shù)目眾多，對通信提出特殊的要求，這也意味著通信系統(tǒng)分布龐大，應(yīng)當從控制中心到達數(shù)以萬計的從桿上到地下的遠方設(shè)備。在主站、子站、饋線與終端設(shè)備之間選擇合理的通信網(wǎng)絡(luò) ,從而達到性能價格比最高，確保配電自動化系統(tǒng)高效、安全可靠運轉(zhuǎn)。 配電自動化系統(tǒng)設(shè)計 6 2 城區(qū)配電自動化設(shè)計概要 概述 某城區(qū)是其供電區(qū)內(nèi)負荷密集，供電量最大的區(qū)域，該城區(qū)是 某 農(nóng)墾分局所在地，是某城區(qū) 分局工業(yè)、商業(yè)、文化、政治、體育、通訊、居民生活中心。也是某墾區(qū)的交通樞紐和商品集散中心。 某城 區(qū)實施配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)，可達到提高供電可靠性、提高供電大質(zhì)量、降低損耗、提高配電網(wǎng)整體管理水平、穩(wěn)員增效的目的，有著顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。 設(shè)計原則 為了使系統(tǒng)建設(shè)能取得好的效果，保證與現(xiàn)有資源共享，節(jié)約投資，系統(tǒng)整體方案的設(shè)計將遵循以下原則： （ 1） 工程的設(shè)計思想，對某城區(qū)整個配電系統(tǒng)的自動化進行統(tǒng)一的規(guī)化和設(shè)計，采用 集中與分布相結(jié)合，保證數(shù)據(jù)和信息資源和高度共享，避免重復(fù)投資和資源浪費，以期獲得最大的投資效益。 （ 2） 系統(tǒng)軟硬件采用層次化的體系結(jié)構(gòu)，充分保證系統(tǒng)的可維護性、可擴展性和實用性。 （ 3） 遵循各種相關(guān)的國際標準、國家標準，保證系統(tǒng)的開放性。 （ 4） 本方案將以高性能的地理信息系統(tǒng)作為整個配電網(wǎng)管理系統(tǒng) (DMS)開發(fā)的支持平臺，使包括配電 SCADA 在內(nèi)的 DMS 的所有子系統(tǒng)都構(gòu)筑在地理信息的基礎(chǔ)上，保證信息的高度共享。 （ 5） 對已有的自動化系統(tǒng)（如調(diào)度自動化系統(tǒng)等），本系統(tǒng)可以開放地、方便地與之實現(xiàn)信息交換。例如： 變電站站內(nèi)開關(guān)的信息、站內(nèi)母線電壓、出線電流等可由現(xiàn)有變電站綜合自動化系統(tǒng)終端 中 調(diào)取，不用另外采集，以節(jié)省投資。 （ 6） 系統(tǒng)采用了分層、分布式體系結(jié)構(gòu)，保證能夠分期、分階段地逐步實現(xiàn)配電自動化的各項功能。 設(shè)計目標 本方案的實施主要要達到以下幾個主要目標： （ 1） 提高配電網(wǎng)系統(tǒng)運行可靠性，減少故障停電范圍，縮短非故障區(qū)域恢復(fù)供電時間； （ 2） 提高供電質(zhì)量； （ 3） 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和無功配置，降低線損； （ 4） 提高配電網(wǎng)系統(tǒng)運行管理的自動化水平，提高供電設(shè)備利用率，降低運行維護費用，最大限度地提高企業(yè) 經(jīng)濟效益； （ 5） 提高用戶服務(wù)質(zhì)量和投訴響應(yīng)能力，改善線路故障時用戶服務(wù)的反應(yīng)能力； 配電自動化系統(tǒng)設(shè)計 7 （ 6） 建立完善的配電自動化系統(tǒng)并具備良好的系統(tǒng)擴展能力，實現(xiàn)局內(nèi)系統(tǒng)的資源共享，提供優(yōu)化決策平臺、提高管理水平。 設(shè)計依據(jù)及要求 本設(shè)計依據(jù)為國家有關(guān)部門制定的《配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范》、《 10KV 配網(wǎng)自動化發(fā)展規(guī)劃要點》、《配網(wǎng)自動化系統(tǒng)遠方終端》和《縣級城市配電網(wǎng)自動化實施技術(shù)導則》等有關(guān)要求以及《 某 城區(qū)發(fā)展總體規(guī)化》、《 某 城區(qū)配電自動化系統(tǒng)技術(shù)方案》等有關(guān)文件。 根據(jù)國電公司《 10KV 配電網(wǎng)自動化發(fā)展規(guī)化 要點》的要求，配電自動化規(guī)劃設(shè)計的基本要求主要有： （ 1） 使接入 10KV 公用線路上的用戶具有兩個以上的電源供電的可能性，其中應(yīng)使2/3 以上的用戶享有 “N1”供電可靠性的能力； （ 2） 對配電網(wǎng)設(shè)備運行狀況進行遠方監(jiān)視和檢測； （ 3） 當線路發(fā)生故障時，能自動隔離故障區(qū)段，并恢復(fù)對非故障區(qū)段的供電； （ 4） 根據(jù)需要可遠方對網(wǎng)絡(luò)進行重構(gòu)和負荷轉(zhuǎn)帶； （ 5） 與其它系統(tǒng)進行信息交換，資源共享； （ 6） 配網(wǎng)自動化的一次設(shè)備、通信和自動化設(shè)備應(yīng)滿足相關(guān)的標準要求。 配電自動化難點分析 配電自動化有其自身的 許多特點，這些特點將使其在實施過程中遇到許多難點問題，因此在設(shè)計配電自動化系統(tǒng)方案過程中必須注意這些難點問題加以解決。 配電自動化實施難點問題及對策主要有： （ 1） 設(shè)備眾多，量大面廣、系統(tǒng)組織要求高 配電自動化與目前國內(nèi)已實現(xiàn)較為成熟的調(diào)度自動化系統(tǒng)相比較有許多不同點，調(diào)度自動化系統(tǒng)管理的主要是戶內(nèi)設(shè)備，其通信量大，但比較集中，而配電自動化系統(tǒng)管理的是大量的戶外設(shè)備，其通信量小、但非常分散，配電自動化系統(tǒng)的測控對象通常要成百上千甚至于上萬點之多。管理的設(shè)備數(shù)量比調(diào)度自動化系統(tǒng)要多得多，而且大部分的設(shè)備要