配网自动化技术探讨

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1、配网自动化技术探讨配网自动化技术探讨本文由 xypowernuni 贡献pdf 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。配网自动化技术探讨樊唯钦 （日照供电公司 276826） 摘 要本文讨论了配电网自动化建设过程中 所遇到的有关方面的技术问题。 并介绍了日照配 电自动化系统的设计。 关键词配电网 自动化 通讯 比较术、产品，但随着城农网改造的实 施、布局的优化、设备的更新，实 施配电自动化的条件已基本具备。 配电自动化的实现可以提高供电企0 引言 配电系统自动化设计导则 业的生产效率，缩短故障处理时间， 中对配电自动化系统给出了很明确 提升服务水平

2、，提供安全、经济、 的定义：“利用现代电子、计算机、 可靠和高质量的电能。 通信及网络技术，将配电网在线数 本文结合工程经验，谈谈配网 据和用户数据，电网结构和地理图 自动化实施过程中的问题。 形进行信息集成，构成完整的自动 1 FA 控制方式的比较 化系统，实现配电网及其设备正常 馈线自动化（FA）包括馈线故 运行及事故状态下的检测、保护、 障隔离和恢复供电系统、馈线数据 控制、用电和配电管理的现代化” 。 检测和无功电压控制系统。就其控 可见配电自动化系统是个庞大、复 制方式而言，由最初重合器就地方 杂、综合性很高的系统。 式，发展为有依赖于 FTU 之间点对 国内配电自动化起步于 20

3、世纪 点通信的就地控制方式，以及当前 90 年代，较国外发达国家约滞后 20 普遍采用的远方集中控制方式和将 年，再加上我国配电网中性点不接 就地控制、远方集中控制结合起来 地的显著特点及设备自动化水平相 的综合智能控制方式。具体实施， 对较低，使得我国配电自动化系统 应结合电网结构现状，负荷性质， 不能直接引用国外的配电自动化技1资金情况，作出选择。 1. 1 就地控制方式 就地控制方式又分电压时间型 和电流记数型两种实现方式，主要 是指通过自动配电开关实现馈线自 动化。电压时间型方式原理是馈线 失压时开关跳开，然后依时间延时 顺序试合分段开关，最后确定故障 区段再隔离故障并恢复非故障区供

4、电；电流记数型方式是根据重合器 开断故障电流动作次数确定故障区 域。 就地控制方式的优点是：1、故 障隔离和自动恢复由重合器自身完 成，无须主站控制，无通信系统；2、 投资省，见效快。 其缺点是： 只适用结构简单、 1、 运行方式相对固定的网络；2、不能 进行远方监控， 无法实现配电 SCADA 功能；3、对开关性能要求较高、而 且多次重合对系统及设备冲击大； 4、故障恢复时间长；5、不具扩展2性和通用性。 1. 2 远方集中控制方式 由馈线负荷开关、远方终端 （FTU） 、配电子站和配电主站系统 组成，各 FTU 分别采集开关的工况， 并将信息上传至配电子站和配电控 制中心，故障发生时，由配

5、电子站 和控制中心确定故障区段，自动或 人工干预发出遥控命令，完成故障 隔离并恢复非故障区的供电。配电 子站是否设置视系统情况而定。 采用这种方式的优点是：1、故 障隔离和供电恢复快；2、开关动作 次数少，对系统的冲击小；3、能实 现“三遥” ，系统易于扩展。 其缺点是：1、需要高质量的通 信网及计算机主（子）站；2、 投资较大。 1. 3 综合智能控制方式 随着 FTU 功能的扩展以及网络 控制技术的发展，出现一种基于馈 线差动技术的馈线自动化方式及既能远方控制又能依靠 FTU 就地控制 的混合方式。这种方式下 FTU 不仅 具有数据采集功能，还具有保护功 能。一般采用光以太网通讯方式， 从

6、而相邻 FTU 之间可以利用 TCP/IP 协议进行信息交换。这样， FTU 不 通过配电自动化主站就可以直接进 行故障定位，实现故障隔离并恢复 故障区供电。远方集中方式作为后 备手段在保护拒动情况下，由主站 系统进行故障判别、隔离。 这种方式的优点是：1、快速进 行故障隔离；2、闭环运行时，可对 非故障段持续供电。 其缺点是： 需构建光纤通道， 1、 FTU 具有网络通信、保护功能；2、 馈线开关需采用断路器；3、综合投 资较高。适用于供电可靠性非常高 的区域等。 2 主站子站方式的比较 配电自动化系统实时性要求高， 传输信息量较大，通信网络结构复3杂，采用无子站方式，所有功能由 主站负责，

7、大量的信息需要主站处 理、分析判断，主站的负担很重， 对整个系统的实时性有较大影响， 配电网自动化系统的作用就不能发 挥出来，在这种情况下，需要子站 分担一部分主站的功能，减轻主站 的工作量，而主站对子站不能单独 处理的工作进行总协调。 子站主要负责的功能有：1）可 以自主检测、隔离故障和恢复正常 区域的供电。这比通过主站来处理 的模式大大提高了可靠性；2）子站 还承担对本变电站与馈线上各类终 端的通信管理，从而减轻了主站通 信管理和信道的负担。由于在变电 站设置了子站，它和变电站的调度 终端 RTU 可以合并或联网，变电站 到主站的信道也可合二为一，这样 配电自动化系统就与调度自动化系 统集

8、成在一起了。 3 配电自动化常用通信方式比较总体上讲：配电自动化对通信 系统的要求体现在以下几个方面。（1）通信的可靠性；（2）效能费 用高；（3）通信实时性、双向通信 能力；（4）通信不受停电的影响； （5）易操作与维护；（6）开放性、 可扩充性。表 1 给出了几种馈线自 动化可能用到通信方式的比较。目 前子站与子站、主站与主站间的通 信多借助高度自动化信息通道（一 般采用单模光纤）实现，而子站与 FTU 之间、FTU 与 FTU 之间的馈线自 动化通信通道需另外组建。 通过分析比较子站与 FTU 之间 通信手段宜选用的有配电线载波、 现场总线、多模光纤等，其中使用 配电线载波，现场总线方式

9、较为经 济实用，而使用多模光纤构成自愈 双环网，能取得最优的性价比。图 2 给出了一个配电自动化通信方案。 传 统 光 纤 环 网 FTU 数 据 是 由 RS232 或 RS485 口出去的， 光纤以太4网 FTU 具有 10M/100M 网口，数据由 网口出去的。光纤以太网、光纤环 网，这两种光纤通信方式的造价相 近。光纤环网更成熟一些，但光纤 以太网是发展方向，光纤以太网将 大大提高现场设备级的通信速率， 进而提高整个配电自动化通信网络 的实时性。但光纤以太网这种灵活性也带 来了网络数据的安全性问题。因终 端 FTU 都是以 IP 地址访问的，并且 是与供电系统内整个局域网相连。 5日照

10、配电网自动化通信的设 计 配电自动化系统通信的设计本 着可靠性、先进性与经济性相结合 的原则，一期工程网络结构主要分 为主站、终端设备 2 层。主站设在 日照调度大楼，实现配电集中区域 的市区的配电自动化，二期规划将 按地理位置划分为黄海站、正阳站、 大学城站三个区域配电自动化子站。 （1） 主 站与 子 站 之间 在主站放置一个光纤收发器与串口通信 服务器相连，再将通讯服务器连接 至交换机 HUB 上，如图 2 所示（CP： 光纤收发器） 。 （3）TTU 和集抄的数据 TTU站与子站之间，由于信息量大，要 求高速可靠的通信通道，但节点又 不多，而大多变电所之间已经建立 了单模光纤通讯网络，

11、配网自动化 系统主站与子站之间的通讯可以借 用这个通道，可以节省再次铺设通 讯线路的投资。只需利用 2 芯备用 光纤，两端分别加光纤收发器，一 根芯收数据，一根芯发数据。再将 光纤收发器连接至交换式 HUB 上即 可。 （2） 子站与终端之间 该层和集抄的数据实时性要求不高，可 以利用屏蔽双绞线将 TTU 和集抄连 接至附近的 FTU。 对于 TTU 与集抄的数据的处理， 有二种方式： 第一种：通过 FTU 转发，FTU 负 责附近的 TTU 和集抄的转发、不进 行数据解包工作，仅作为数据传输 的通道。这种方式避免了 TTU 和集 抄单独建立另外的一套通讯系统， 可以节约投资。另外，将 TTU

12、 和集 抄加入配电自动化系统，可以为配 电自动化某些功能（如负荷预测等） 提供计算依据。但是 TTU 和集抄通 过 FTU 转 发 ， 由 于 通 信 方 式 为 POLLING 方式， TTU 和集抄数量多 当 时，后台轮询的一周的时间就较长，5的通讯特点为数据量小、可靠性高、 通讯距离远。光纤通讯网络相对于 有线及无线而言，投资要高一些， 但光纤通讯可靠性高，技术成熟， 而且目前光缆及光纤收发器的价格 也能接受。光纤网络采用双环自愈 网。具体做法是：利用光缆的 4 芯 构成内外 2 个环，方向相反，在子从而影响了系统收发数据的实时 性。第二种方式，即将配变仪和集 抄的数据通过高压载波送到子

13、站， 但配电自动化系统的网络重构及线 路故障时会对高压载波通讯造成影 响，目前还没有很好的解决方法， 因此，最好不采用此种方式。 集抄部分集中器与终端之间可 以采用低压载波，也可以采用有线 方式。 6结语 配电自动化系统涉及到电力系 统、计算机、通讯、电子技术、地 理信息等多个领域。配电网设备比 较分散、地理情况变化多端、覆盖 面广、用户众多，且易受用户增容 以及城市建设等外界因素的影响。从目前的技术水平来看，尚没有一 种通信技术可以很好的满足配电自 动化系统各层次的需要，我们也不 可能找到一种固定的、统一的馈线 自动化模式，往往采用混合的通信6方案、综合决策。 日照配网自动化系统的建设一 直

14、遵循先进技术与实际需要相结合 的原则，在实现实时系统自动化的 基础上，充分考虑基于 GIS 的生产 管理系统的数据源的建设，以期实 现真正意义上的综合层面的配电自 动化管理系统。同时根据国家经贸 委 30 号令的要求实现了调度实时数 据网的物理隔离的二次网络防护策 略。 本文结合日照城市配电自动化 的建设，介绍配电自动化在建设中 遇到的一些技术问题，供作参考。参考文献 刘健：配电自动化系统。北京。中国水利水 电出版社，1998。 蔺丽华 刘健： 配电自动化系统的混合通 信方案。电力系统自动化。2001 陈堂，赵诅康，陈星莺等：配电系统及其自 动化技术。中国电力出版社 文乐斌，丁国光，姚霞：配网

15、自动化建设技 术问题探讨。电力自动化产品信息 李 凌 ： 馈线自动化技术研究。 电力自动化 产品信息4 -表 1 配电自动化常用通信方式比较 通讯方式 传输媒介 传输距离 配电线载 高压配电 50-300bit/s 波 线 传输速率 10km 应用范围 FTU、TTU、与区域工 作站间通信 FTU 与区域工作及区 域工作站或 RTU 与 控制中心通信 现场总线 屏蔽双绞 几百波特率 线 2km FTU、TTU 与区域工 作站间通信、 分散电 能采集、 设备内部通 信等 FTU、TTU 与区域工 作站间通信、 分散电 能采集、设备内部通 信等 多模光纤 多模光纤 140Mbit/h 5km FT

16、U、TTU 与区域工 作站间通信、 分散电 能采集、 设备内部通 信等 单模光纤 单模光纤 140Mbit/h 无线扩频 自由空间 128kbit/s 多址微波 自由空间 128kbit/s 50km 50km 50km 通信主干线 通信主干线 通信主干线电话专线 公用电话 300-480bit/s 较长 网RS-485屏蔽双绞 9600bit/s 线2km7图 1 配电自动化系统通信方案结构图单模光纤自愈环网主站 子站 子站 子站多模光纤自愈环网FTU FTUFTU现场总线TTUTTU图 2子站计算机子站交换机 子站计算机屏蔽双绞线 485 总线 CP FTU CP CP多模光纤 双环自愈FTUTTU集中器TTUCP 低压载波或有线用户用户FTU81