精密制造与自动化
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浅谈配电自动化系统设计

  摘要:配电网自动化是整个配电网络技术水平、管理水平的全方位、全过程的提高,也是电力系统现代化发展的必然趋势,本文结合配电管理和配电自动化系统的组成和特点,对该系统设计应用中遇到的问题和技术、网络通信、数据库等进行了分析。


  关键词:配电自动化;系统设计;系统结构


  中图分类号:TM76文献标识码:A


  随着我国城市配电网改造与建设工作的进一步发展,配电网自动化问题已越来越引起重视。配电自动化可以大大提高配电网运行的可靠性,提高供电质量和效率,降低劳动强度和充分利用现有设备的容量,从而为用户和供电企业带来可观的效益。近几年,配电自动化规模不断扩大,系统功能不断加强,经过几年的建设实践,积累了许多可贵经验。


  1 配电自动化监控与管理系统


  配电自动化监控与管理系统,是利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设备相结合,将配电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的工作管理有机地融合在一起的综合性系统,其包含地理信息系统(GIS)、网络设备文件(NDF)、冗余部件管理、检修计划管理、运行规划及优化、运行及控制以及其它管理任务(故障电话管理、人员管理、计费管理等)。其中,运行及控制部分功能的自动化由配电自动化系统(DAS)实现,又可具体细分为SCADA系统、电压/无功控制、保护的协调管理及控制、馈线控制、故障处理(故障检测、定位,隔离后故障区供电)、自动抄表和负荷管理等。从这一概念出发,DMS其实涵盖了电力MIS、电力调度、变电站综合自动化、出线管理、负荷管理、供用电管理等供、配、用电多个环节,是一个包含多学科技术的综合性的大系统。


  2 系统结构设计


  2.1 设计原则


  配网自动化监控与管理系统是一综合信息管理系统,涉及到计算机技术、网络通信、图形技术、数据管理、自动控制等多种技术,同时,投资较大、实施复杂,牵涉到多个部门的多个工种,和城市居民生活息息相关,建设配电网自动化系统目的是提高配电网运行管理水平、提高供电质量、减少停电次数、缩短停电时间,以达到减员增效。要用系统工程的思想,采用信息优化的系统集成方法,对系统综合考虑与设计。其设计原则为:首先,应遵循实用性、安全性、经济性、开放性、发展性和灵活性的设计要求;其次,实时监控系统设计一定要保持长期连续稳定可靠运行。


  2.2 系统结构


  考虑到配网信息分布广、信息量大的特点,在配网当地设备(FTU、集抄系统、配变负荷管理器等)和控制中心间可设一至二级中继站(一般设在变电站,可利用原有光纤通道),形成多级层次结构。系统结构按分层分布分级分类构成,各层系统通过完善的通信系统接入集中控制中心系统,各类子系统通过计算机网络和集中控制中心系统实现信息交流,整个系统分为:配电网集中控制中心系统―中心层,配电网子站系统―中间层,配电网监控终端系统及通信网络系统―基础层。利用TCP/IP网络协议实现配调中心、中间层系统、FTU、DTU等智能终端之间的数据传输。配网自动化系统层次图,见图1。


  图1 配网自动化系统层次图


  配网控制中心与配网子站系统―中间层的通信充分利用现有城市电力数据网进行数据传输和交换,中间层与用户变(开闭所、箱变等)RTU、FTU、DTU之间的通信是配网自动化的主要通信系统,其可靠性、经济性至关重要,因此,选择多模光纤,通信网路结构采用主/从式自愈环形通信网。正常情况下,只有一个环路在使用。当发生故障时(装置故障或光缆故障),光端机能自动测量故障点,信息在到达故障点之前又返回,使用第二个环路完成通信。用这种方法,对其余的正常装置或正常光缆仍能保持通信畅通和链路完好,其结构及主要工作形态如系统结构配置。


  2.3 中心层系统结构设计


  根据我国配电运行管理机制,建立中心层系统,配网自动化系统设在调度中心,由自动化专业人员维护,配电运行工区负责配电网的监视、控制、运行管理,设配电运行工区监控中心工作站及其相应设备。中心层系统结构(DAS),如图2所示。建立配电实时监控系统和配电管理系统功能相对独立,同时联系紧密的有机整体。


  2.4 中间层结构设计


  配电子站主要为配网监控层,完成配网自动化和故障管理等功能,中间层系统工作流程,见图3。它具有承上启下的作用,对下


  负责基础层设备管理,对上负责与中心层上传数据,同时接受中心层系统命令。


  图3 中间层流程图


  2.5 基础层结构设计


  结构设计包括建设范围内的电气设备,开闭所及环网柜开关改造,相关自动化设备及通信部分的设计。硬件设备包括电气一次设备(主要是电动负荷开关)、监控终端(FTU、DTU)、工作电源、通信设备以及计算机设备等。


  3 结束语


  综上所述,配电自动化系统具有实时性好、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。


  参照发达国家和地区的经验,结合我们自己的实际情况,按照“全面规划、控制规模、局部试点、分步实施”的有关精神,综合考虑近期与远期、全局与局部、主要与次要的关系,设计开发出先进、通用、标准的配电网自动化系统方案,对电力市场的发展和完善具有重要的意义。


  参考文献


  [1]沈坚,商文颖。配电自动化系统设计[J].广东输电与变电技术,2006.07.


  [2]王芳兰。变配电自动化系统设计方法探讨[J].中国科技信息,2006.11.


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