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        對(duì)10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

        2015-12-15 13:03:02渭南供電分公司
        關(guān)鍵詞:調(diào)度管理自動(dòng)化配電網(wǎng)

        萬 斌(渭南供電分公司)

        對(duì)10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

        萬 斌
        (渭南供電分公司)

        摘 要:配電網(wǎng)自動(dòng)化改造是我國未來電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展的主要方向。而對(duì)于農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)而言,自動(dòng)化系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用就顯得尤為重要。鑒于此,本文以大荔縣電網(wǎng)建設(shè)為例,著重對(duì)10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行深入分析,試圖為之提供可行性建議。

        關(guān)鍵詞:配電網(wǎng);自動(dòng)化;調(diào)度管理;設(shè)計(jì)

        0 引言

        配電主要是由電纜、架空線路、變壓器、無功補(bǔ)償器以及隔離開關(guān)等組成,在電力電網(wǎng)中起到分配電路的作用。在農(nóng)村電力系統(tǒng)建設(shè)當(dāng)中,配電網(wǎng)直接面向用戶提供電能,直接影響著用戶端電能使用的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。因此,配電網(wǎng)的自動(dòng)化改造水平就成為了衡量農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)質(zhì)量的重要標(biāo)尺。本文詳細(xì)研究了大荔縣10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì),為日后的深入研究提供參考。

        1 大荔配電網(wǎng)與系統(tǒng)概況

        1.1 大荔配電網(wǎng)概況

        大荔縣地處陜西關(guān)中平原東部。縣域面積1776km2,耕地面積9.3萬公頃,全縣轄18鎮(zhèn),415個(gè)行政村,總?cè)丝?5萬人。自然條件屬暖溫帶半濕潤、半干旱季風(fēng)氣候。境內(nèi)地勢平坦,土壤肥沃,灌溉條件優(yōu)越。大荔縣是陜西省的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)縣,境內(nèi)無礦產(chǎn)資源,經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主。大荔縣供電分公司是陜西省地方電力(集團(tuán))有限公司所屬的供電營業(yè)機(jī)構(gòu)。大荔縣供電分公司供電營業(yè)區(qū)為大荔縣行政區(qū)域。

        截止2013年底,10kV線路1789.708km/73條。其中集團(tuán)公司資產(chǎn)1405.597km/68條,用戶資產(chǎn)384.111km/5條。共有配電變壓器3256臺(tái),容量495.142MVA。其中集團(tuán)公司資產(chǎn)1784臺(tái),容量213.347MVA;用戶資產(chǎn)1472臺(tái),容量281.795MVA。共有低壓線路4317.98km,其中公司資產(chǎn)2023.21km,集體線路2294.77km。管理配電臺(tái)區(qū)1784座,其中公司959座,集體825座。截止2013年底,大荔縣境內(nèi)共有變電站17座,其中歸屬渭南供電局的變電站5座,大荔縣供電分公司所轄變電站12座。變電站狀況見下表所示。

        表 大荔縣變電站狀況表

        1.2 自動(dòng)化調(diào)度管理系統(tǒng)特點(diǎn)

        大荔縣10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則主要是根據(jù)陜西省地方電力(集團(tuán))有限公司2014年技術(shù)改造計(jì)劃,結(jié)合大荔縣電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃,在大荔電網(wǎng)現(xiàn)有基礎(chǔ)上,建立一套滿足電網(wǎng)的發(fā)展和調(diào)度管理需求的縣級(jí)配電自動(dòng)化功能的自動(dòng)化系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的信息化管理和現(xiàn)代化管理,保障電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行;貫徹“實(shí)用、適用、智能”的系統(tǒng)的建設(shè)要求,系統(tǒng)安全可靠、功能實(shí)用完整、經(jīng)濟(jì)合理適中;滿足電網(wǎng)5~10年的發(fā)展需要,系統(tǒng)投運(yùn)為2014年,設(shè)計(jì)水平年為2019年,適當(dāng)考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。系統(tǒng)配置按設(shè)計(jì)水平年的要求考慮,具備遠(yuǎn)景年要求的擴(kuò)充能力;在Web服務(wù)器上建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享中心,向MIS、OA等系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間安全隔離。

        此外,大荔縣10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度管理系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)最大限度地利用電網(wǎng)現(xiàn)有的電力信息基礎(chǔ)設(shè)施,降低工程造價(jià)。根據(jù)實(shí)踐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),適應(yīng)電網(wǎng)的發(fā)展需求,滿足電網(wǎng)安全調(diào)度、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求;按照“縣級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)”考慮建設(shè),建成一個(gè)完整的縣級(jí)配電網(wǎng)調(diào)控一體化的自動(dòng)化系統(tǒng),并預(yù)留未來擴(kuò)充高級(jí)應(yīng)用接口和容量。限于目前地電集團(tuán)大荔電網(wǎng)電力通信系統(tǒng)還比較薄弱這一現(xiàn)狀,采用公網(wǎng)無線GPRS/CDMA等方式實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化所需電網(wǎng)運(yùn)行工況信息的采集。根據(jù)《陜西省地方電力(集團(tuán))有限公司智能配電自動(dòng)化典型設(shè)計(jì)方案》(以下簡稱“《典設(shè)》”)中供電區(qū)域類型劃分標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)大荔電網(wǎng)主要指標(biāo)數(shù)據(jù)分析,大荔縣10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度管理系統(tǒng)按照A類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

        2 自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)

        2.1 自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

        大荔縣10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用快速以太網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建整個(gè)調(diào)度中心計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),構(gòu)成配調(diào)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的各子系統(tǒng)采用快速以太網(wǎng)技術(shù),基于TCP/IP,并支持最新的IPV6。該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中按照安全防護(hù)分區(qū)方案,設(shè)置正反向隔離裝置實(shí)現(xiàn)“生產(chǎn)控制大區(qū)”和“管理信息大區(qū)”的隔離,在調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的接口處設(shè)置縱向加密認(rèn)證裝置,實(shí)現(xiàn)縱向信息的安全傳輸,大荔縣10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖1所示。

        圖1 配電網(wǎng)自動(dòng)化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

        整個(gè)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)采用三層/多層的體系結(jié)構(gòu)。從廣義上分為硬件和操作系統(tǒng)層,數(shù)據(jù)庫和分布式應(yīng)用的支撐平臺(tái)層和應(yīng)用系統(tǒng)三個(gè)層次,各個(gè)層次還可細(xì)分為更多的承擔(dān)不同任務(wù)的功能層次。硬件和操作系統(tǒng)層是完全商業(yè)化的產(chǎn)品,本系統(tǒng)根據(jù)自身需要采購合適的硬件平臺(tái)即可,應(yīng)用系統(tǒng)層是本系統(tǒng)集成商需要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要開發(fā)的各種應(yīng)用功能軟件層次。分布式應(yīng)用支撐平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫則是本系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié),為各功能模塊提供一個(gè)集成的運(yùn)行環(huán)境。支撐平臺(tái)采用分布式結(jié)構(gòu)并符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(如POSIX、SQL、OSF/MOTIF等)的開放式體系,以便未來需求增加時(shí),能夠很容易地通過改變上層軟件即可實(shí)現(xiàn)所需要的應(yīng)用功能,而不需修改底層的各種程序。配電主站系統(tǒng)應(yīng)用支撐平臺(tái)包括分布式系統(tǒng)開發(fā)和運(yùn)行中間件、基于IEC 61970CIM的數(shù)據(jù)庫訪問和圖模庫一體化管理中間件等三部分構(gòu)成。

        2.2 主要功能設(shè)計(jì)

        配調(diào)中心是大荔供電分公司的生產(chǎn)運(yùn)行單位和內(nèi)部職能機(jī)構(gòu)。為保障電力系統(tǒng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,促進(jìn)資源的優(yōu)化配置和環(huán)境保護(hù),依法在電網(wǎng)運(yùn)行中行使調(diào)度權(quán),在地電集團(tuán)渭南市調(diào)(地級(jí)調(diào)度)的直接領(lǐng)導(dǎo)下,對(duì)所轄電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行組織、指揮、指導(dǎo)和協(xié)調(diào),并逐步實(shí)行自動(dòng)化和通信等專業(yè)的運(yùn)行、檢修管理。按照國家有關(guān)調(diào)度規(guī)程規(guī)定的原則為電力客戶提供優(yōu)質(zhì)、規(guī)范的服務(wù)。

        實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)調(diào)度、集控一體化功能的SCADA系統(tǒng)和部分使用的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用功能,覆蓋所轄地區(qū)10kV配電網(wǎng),力爭在功能和性能方面達(dá)到國內(nèi)同類型配電水平,確保電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)可以上傳至渭南市調(diào)。大荔縣10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)本地區(qū)電網(wǎng)的調(diào)度管理,組織執(zhí)行上級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)發(fā)布的調(diào)度指令;負(fù)責(zé)組織實(shí)施上級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)及上級(jí)有關(guān)部門制定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定,負(fù)責(zé)制定本網(wǎng)的有關(guān)規(guī)章制度;服從上級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)的統(tǒng)一調(diào)度,維護(hù)全網(wǎng)的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,負(fù)責(zé)調(diào)度管轄電網(wǎng)的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和按計(jì)劃或合同發(fā)電、供電,并按上級(jí)調(diào)度要求上報(bào)電網(wǎng)運(yùn)行信息;組織編制和執(zhí)行本地區(qū)電網(wǎng)的運(yùn)行方式;參加上級(jí)調(diào)度運(yùn)行方式的計(jì)算分析,運(yùn)行方式中涉及上級(jí)調(diào)度管轄設(shè)備的要報(bào)該調(diào)度核準(zhǔn);負(fù)責(zé)制定、下達(dá)和調(diào)整本地區(qū)電網(wǎng)日發(fā)、供電調(diào)度計(jì)劃;監(jiān)督計(jì)劃執(zhí)行情況;批準(zhǔn)調(diào)度管轄范圍內(nèi)設(shè)備的檢修;對(duì)調(diào)度管轄范圍內(nèi)的配電網(wǎng)進(jìn)行集中控制和操作管理;負(fù)責(zé)指揮調(diào)度管轄電網(wǎng)的事故處理,分析事故原因,制定提高本地區(qū)電網(wǎng)安全運(yùn)行水平的措施;負(fù)責(zé)實(shí)施本地區(qū)電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)、繼電保護(hù)和自動(dòng)化系統(tǒng)的規(guī)劃,并負(fù)責(zé)運(yùn)行管理和技術(shù)管理。

        3 自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

        配電管理(Distribution Management System,DMS)主要是指對(duì)變電、配電以及用戶端全過程的監(jiān)視、控制、管理的綜合自動(dòng)化系統(tǒng),具體包括配電自動(dòng)化(DA)、地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System,GIS)、配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、信息管理系統(tǒng)(Management Information System,MIS)、需求側(cè)管理(Demand Side Management,DSM)等部分。

        配電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度管理系統(tǒng)是一種以現(xiàn)代通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等為核心的電網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)度系統(tǒng)。主要結(jié)構(gòu)可以分為信息采集和命令執(zhí)行、信息傳輸、信息收集、處理以及控制。配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中的重要組成部分,其智能化、自動(dòng)化管理是電網(wǎng)遠(yuǎn)程控制的有效保證。配電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),通過分布在電氣設(shè)備上的終端設(shè)備和通信裝置,實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)的分層控制。

        根據(jù)《典設(shè)》A類主站系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則,系統(tǒng)以冗余的高速局域網(wǎng)構(gòu)成開放的系統(tǒng)架構(gòu),采用主、次二級(jí)交換式網(wǎng)絡(luò),根據(jù)應(yīng)用軟件功能的不同配置硬件設(shè)備。系統(tǒng)主干網(wǎng)絡(luò)采用冗余的雙1000M交換局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)主要硬件設(shè)備的互聯(lián),系統(tǒng)架構(gòu)。SCADA/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器應(yīng)用功能配置2套4核的PC服務(wù)器,并安裝實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)主站系統(tǒng)的調(diào)度SCADA及集控功能。每套需要配置不少于2TB的大容量磁盤用于存儲(chǔ)各種實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù);配置2套調(diào)度員工作站,采用帶3個(gè)獨(dú)立顯卡的2核PC工作站,每套工作站配2個(gè)22英寸的液晶顯示器,第3個(gè)顯卡用于投影儀;配制1套維護(hù)/報(bào)表工作站,與調(diào)度員工作站配置和選型一致,但只配置1個(gè)22英寸的液晶顯示器;前置服務(wù)器2套,配置采用4核的高檔PC服務(wù)器;接口服務(wù)器需要承擔(dān)大荔配電自動(dòng)化系統(tǒng)公網(wǎng)通信方式的數(shù)據(jù)通信任務(wù),接口服務(wù)器內(nèi)裝設(shè)各種遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約庫,包括但不限于:IEC 61850?5?101/104、TASE.2、CDT、DNP、μ4F等。以確保目前大荔配電自動(dòng)化所轄電網(wǎng)現(xiàn)有配網(wǎng)自動(dòng)化終端設(shè)備的順利接入,也利于以后新建線路的順利接入。配置1套公網(wǎng)數(shù)采服務(wù)器,配置PC工作站,用于無線公網(wǎng)數(shù)據(jù)接收及轉(zhuǎn)發(fā);配電自動(dòng)化電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備配置:1套多業(yè)務(wù)接入的路由器和2套數(shù)據(jù)網(wǎng)接入交換機(jī)、1套公網(wǎng)數(shù)據(jù)交換機(jī);正反向物理隔離裝置各1套;Web服務(wù)器1套,用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的信息發(fā)布和向其他相關(guān)系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。Web服務(wù)器的選型與接口服務(wù)器一致,但磁盤容量需要配置不少于1TB的容量;整個(gè)系統(tǒng)配置2套局域網(wǎng)主干交換機(jī),全部采用1000/100/10MB自適應(yīng)接口,端口數(shù)量不少于24個(gè);配置1套GPS用于全系統(tǒng)的時(shí)鐘同步。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

        圖2 配電站自動(dòng)化主站系統(tǒng)框圖

        4 結(jié)束語

        綜上所述,伴隨著國家電網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展,農(nóng)村電網(wǎng)的改造和升級(jí)工程取得了巨大的成效。本文結(jié)合大荔縣10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì),就其總體框架和功能進(jìn)行了詳細(xì)分析,實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)智能化管理,使之成為農(nóng)村電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的有力保障。

        收稿日期:(2015-04-28)

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