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        配網(wǎng)自動化系統(tǒng)應(yīng)用和改造難點問題的探討

        2014-04-29 20:34:51劉立英蔡超王瑋
        電子世界 2014年17期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)應(yīng)用配網(wǎng)自動化解決方案

        劉立英 蔡超 王瑋

        【摘要】本文主要闡述了配網(wǎng)自動化系統(tǒng)現(xiàn)狀和作用,重點分析了配網(wǎng)自動化系統(tǒng)主站應(yīng)用和站端自動化設(shè)備建設(shè)難點問題,提出了系統(tǒng)擴展方案通過擴展部分高級應(yīng)用功能,實現(xiàn)配電網(wǎng)運行狀態(tài)分析和優(yōu)化運行,提升配網(wǎng)運行的智能化化水平。

        【關(guān)鍵詞】配網(wǎng)自動化;系統(tǒng)應(yīng)用;解決方案

        配電自動化系統(tǒng),亦稱配電管理系統(tǒng)(DMS)或配電自動化/需求方管理系統(tǒng)(DA/DSM),是包括110/10kV變電所的10kV饋線,開閉所、二次 配電站和用戶在內(nèi)的配電系統(tǒng)的整體數(shù)字自動化與能源管理系統(tǒng),通過這一系統(tǒng)來完成對配電同一用戶(尤其是城市電網(wǎng)—用戶)的集中監(jiān)視、優(yōu)化運行控制與管 理,達到高可靠性、高質(zhì)量的供電,降低供電成本和為廣大用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的目的。廊坊供電公司配電自動化系統(tǒng)主站硬件為IBM P550服務(wù)器+磁盤陣列,UNIX操作系統(tǒng),工作站采用unix、windows、Linux系統(tǒng),采用Oracle數(shù)據(jù)庫軟件,系統(tǒng)實現(xiàn)SCADA功能、饋線自動化功能、智能操作票功能、調(diào)度日志功能、GIS和配電工作管理功能。

        1.配網(wǎng)自動化系統(tǒng)作用

        1.1 配網(wǎng)SCADA功能

        配網(wǎng)SCADA功能是對市、區(qū)內(nèi)10kV饋線上各個監(jiān)測點(如分段開關(guān)、電容器開關(guān)、手拉手開關(guān)等)線路上運行參數(shù)進行 遙測,對開關(guān)進行遙控,以便實現(xiàn)集中監(jiān)控和實施配網(wǎng)自動化功能(DMS),配網(wǎng)SCADA是配網(wǎng)自動化的基礎(chǔ),是實現(xiàn)DMS的先決條件,它與地區(qū)調(diào)度系統(tǒng) 的主要區(qū)別在于采用大量智能儀器分散放置在室外10kV線路的桿上,通過高可靠有效的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備將它們同主站連在一起,再通過運行一整套DMS軟件來實 現(xiàn)所要達到的目標,因而總體來說配網(wǎng)自動化系統(tǒng)較電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)更為復(fù)雜。

        1.2 對10kV饋線的快速故障診斷、隔離和自動恢復(fù)供電功能

        配網(wǎng)自動化系統(tǒng)是一套對10kV饋線故障區(qū)段進行自動判別、隔離自動恢復(fù)供電的程序,分由變電所監(jiān)控機來實現(xiàn)和由控制中心主控計算機來完成兩種方案,所要達到的目標 是在饋線發(fā)生故障后的數(shù)十秒鐘內(nèi)完成對故障線路區(qū)段的分離和完成部分的恢復(fù)供電,程序還應(yīng)完成最佳供電路徑的選擇,以保證恢復(fù)供電后的電壓水平和運行安全 性。根據(jù)需要,可以開發(fā)故障點定位算法,以便快速確定故障點的具體位置。

        1.3 無功/電壓控制,配網(wǎng)潮流分析計算

        開發(fā)適用于配電網(wǎng)的潮流計算方法,結(jié)合10kV饋線配置的電容器組實現(xiàn)電壓/無功自動控制,以便提高電壓合格率和降低配網(wǎng)網(wǎng)損。

        1.4 網(wǎng)絡(luò)拓撲分析及最優(yōu)開關(guān)程序,在滿足安全性的前提下,通過配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)潮流分析,確定出在各種條件下對應(yīng)的最佳運行方式。

        1.5 GIS/AM/FM的聯(lián)網(wǎng)、應(yīng)用與開發(fā)

        GIS是基于地理坐標的信息系統(tǒng),在配網(wǎng)自動化中占有重要地位,GIS技術(shù)的開發(fā)目標主要是以地理圖為背景的動態(tài)實時監(jiān)控系統(tǒng),這為配網(wǎng)的實時監(jiān)控和管理提供了極大的方便。

        2.配網(wǎng)自動化系統(tǒng)應(yīng)用的難點

        近幾年來,我國輸電網(wǎng)的自動化程度已有很大的提高,地調(diào)系統(tǒng)已基本普及,縣調(diào)系統(tǒng)、無人值守變電所和變電所綜合自動化的建設(shè)也發(fā)展很快,但是,配電網(wǎng)的自動化程度和水平仍然很低。

        2.1 配電網(wǎng)仍然得不到足夠的重視,管理水平低,投入少

        在我國,人們往往形成一種錯覺,覺得配電自動化系統(tǒng)比輸電網(wǎng)自動化系統(tǒng)簡單,重要程度低,所以投資少。而實際上恰恰相反,配電自動化系統(tǒng)不但比輸電網(wǎng)自動化系統(tǒng)對于設(shè)備的要求高,而且規(guī)模也要大得多,因此建設(shè)費用也要高得多。在發(fā)達國家,發(fā)電配電的投資比例是1:0.7,而我國只有1:0.12,因此,觀念上的滯后是制約配電自動化發(fā)展的主要因素。

        2.2 現(xiàn)場情況復(fù)雜,測控點多

        輸電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的測控對象一般都是較大型的110kV以上變電所以及少數(shù)35kV和10kV變電所,因此站點少,而配電 自動化系統(tǒng)的測控對象為進線變電所、10kV開閉所、小區(qū)變電所、配電變電所、分段開關(guān)、并聯(lián)電容器、用戶電能表和重要負荷等,因此站點非常多,這不僅會 給系統(tǒng)的組織帶來較大困難,而且在控制中心的網(wǎng)絡(luò)上,要處理這么大量的信息,特別是在圖形工作站上,要清晰地展現(xiàn)電網(wǎng)運行方式,困難將非常大;另外如此眾多的終端設(shè)備,一但可靠性不夠高、或不方便維護,則將會使電力局陷入大量煩瑣的維護工作中;此外點多量大,系統(tǒng)造價也將是一個很大的問題。

        2.3 工作環(huán)境惡劣

        和輸電網(wǎng)自動化系統(tǒng)不同的是,配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)絕大部分設(shè)備均需在戶外運行,工作環(huán)境惡劣,溫度要求通常在-25~75℃,耐濕度要求高達95%,另外還要考慮防雨、防曬、防雷、防風(fēng)沙等因素,掛在現(xiàn)場的二次設(shè)備還要考慮振動、干擾等影響,另外,在配電系統(tǒng)中設(shè)備的投切也比輸電網(wǎng)系統(tǒng)頻繁得多,因 此,設(shè)備的可靠性、壽命、質(zhì)量等要求都較戶內(nèi)的高,造價也增大。

        3.系統(tǒng)存在的主要問題

        3.1 系統(tǒng)不滿足配電網(wǎng)優(yōu)化運行的需要

        廊坊地區(qū)現(xiàn)有系統(tǒng)具備配電自動化系統(tǒng)基本功能,主要為SCADA和饋線自動化功能,實現(xiàn)了配電網(wǎng)的實時監(jiān)控和故障處理,但無法對配電網(wǎng)運行狀態(tài)進行有效分析,進而實現(xiàn)配電網(wǎng)的優(yōu)化運行,需要擴展配電網(wǎng)高級應(yīng)用功能。

        3.2 系統(tǒng)不滿足《配電網(wǎng)二次系統(tǒng)安全防護方案》

        現(xiàn)有系統(tǒng)通過有線和無線方式與配電自動化終端通訊,目前無線通訊位于安全I區(qū),不符合《配電網(wǎng)二次系統(tǒng)安全防護方案》要求,應(yīng)在安全III區(qū)擴展公網(wǎng)采集子系統(tǒng),實現(xiàn)安全I、III區(qū)控制的安全加密。

        3.3 系統(tǒng)不滿足地縣一體化建設(shè)要求

        目前,現(xiàn)有系統(tǒng)主要提供廊坊地區(qū)配電自動化系統(tǒng)主站功能,未考慮地縣一體化支撐,需要通過系統(tǒng)升級,滿足涵蓋廊坊1地8縣的地縣一體化配電自動化系統(tǒng)主站功能。

        4.系統(tǒng)擴展方案

        4.1 硬件架構(gòu)

        4.1.1 公網(wǎng)數(shù)據(jù)采集子網(wǎng)功能擴展

        現(xiàn)有系統(tǒng)公網(wǎng)數(shù)據(jù)采集位于安全I區(qū),采用終端服務(wù)器背靠背通訊實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)隔離。根據(jù)配電自動化系統(tǒng)安全防護要求,需對現(xiàn)有系統(tǒng)進行公網(wǎng)數(shù)據(jù)采集子網(wǎng)的構(gòu)建,使之運行于安全III區(qū),實現(xiàn)控制命令的加密認證。公網(wǎng)數(shù)據(jù)采集子網(wǎng)功能擴展如圖4.1所示。

        圖4.1 公網(wǎng)數(shù)據(jù)采集子網(wǎng)功能擴展示意圖

        4.1.2 地縣一體化功能擴展

        目前,現(xiàn)有系統(tǒng)只具備廊坊城區(qū)配電自動化系統(tǒng)功能,在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)地縣一體化功能的總體思路是:采用集中式建設(shè)模式,即統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲,集中地應(yīng)用部署,實現(xiàn)基于地區(qū)、縣域的責任區(qū)管理與調(diào)控功能。

        地縣一體化功能擴展如圖4.2所示。

        圖4.2 地縣一體化架構(gòu)示意圖

        4.1.3 高級應(yīng)用功能擴展

        目前,現(xiàn)有系統(tǒng)具備了基礎(chǔ)平臺功能和實時監(jiān)控與饋線自動化功能,本方案通過擴展部分高級應(yīng)用功能,實現(xiàn)配電網(wǎng)運行狀態(tài)分析和優(yōu)化運行,提升配網(wǎng)運行的智能化化水平。

        高級應(yīng)用功能擴展如圖4.3所示。

        圖4.3 高級應(yīng)用功能擴展架構(gòu)示意圖

        4.2 軟件功能

        4.2.1 責任區(qū)管理與信息分流

        4.2.1.1 責任區(qū)管理

        在縣域分公司分別設(shè)立不同權(quán)限的工作站,各縣域分公司可操作對象相互獨立,互不干涉,實現(xiàn)信息分流、報警分流、權(quán)限分流等。各縣域分公司在使用上必須是嚴格的相互獨立、互不干擾,如報警窗只顯示各配電工區(qū)相應(yīng)信息,不致混淆,以實現(xiàn)區(qū)域化監(jiān)控和管理。

        4.2.1.2 信息分區(qū)分流

        應(yīng)用信息的分流技術(shù)對所有的實時信息(全遙信、遙信變位、全遙測、變化遙測、廠站工況、越限信息以及各種告警信息)能夠按照責任區(qū)管理進行有效的分流和分層處理,減輕網(wǎng)上的報文流量,提高響應(yīng)速度,提高整個系統(tǒng)的性能和信息吞吐量。

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