《配网自动化基本知识概述2008年1月》由会员分享，可在线阅读，更多相关《配网自动化基本知识概述2008年1月（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、配网自动化基本 知识概述2008年1月v一、基本概念v二、配网自动化系统设计v三、通信系统的选择v四、配网自动化与变电站自动化的区别v五、安徽电网配网自动化建设情况一、基本概念v1、发展背景v配电网是电力系统发电、输变电和配电（有时也称为供电和用电）三大系统之一，电力公司通过配电网实现产品销售向广大电力用户提供优质电能，是电力系统面向用户的最后一个环节。整个电力系统对用户的供电能力和质量都必须通过配电系统来体现，配电系统实际上是整个电力系统结构及运行特性的集中反映。 v由于长期以来国内电力建设注重发电和输变电，对配电网重视程度不够，造成不少城市配电网比较脆弱、落后：网络混乱薄弱，转供互代能力差
2、，装备陈旧落后，供电半径大，导线截面小，绝缘水平低；无功补偿不足；配电变压器容量不够；配电网络的自动化水平很低；设备技术性能和管理水平相对落后，严重影响了供电可靠性和供电质量。v而随着社会和经济的发展，以及高科技产品的应用，人们对供电可靠性和电能质量的要求越来越高，短时间的电压波动都会造成很大影响。v 为了彻底解决配电网络存在的上述矛盾，国内各地纷纷试点推行配网自动化系统的建设。v2、配网自动化的概念v 配网自动化就是利用现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理的现代化。 v3、配网自动化的范围v 通常，110kV及以下电力网络属于
3、配电网络，其中35kV及以上属于高压配电网；1kV及以上属于中压配电网；380/220V属于低压配电网。我们所说的配电自动化多指10kV及以下电压等级的中低压配电网的自动化。 v配网一次设备结构图配调中心变电站/ 开闭所10kV馈线FTUFTUFTUFTUFTUFTUFTUFTUFTUFTU配网主 站层配网子 站层配网终 端层v4、实施配网自动化的意义：v（1）提高供电可靠性v 利用馈线自动化的故障隔离及非故障区供电恢复，可以减小事故停电范围；通过提高正常的检修、事故抢修工作效率，可以减少停电时间；通过对电网实时状态的监控，可以及时发现、处理事故隐患，提高设备可靠性。v（2）提高供电质量v配网
4、自动化系统可以通过各种终端，实时监视供电电压的变化，及时调整运行方式，并通过投切电容器组等方式，使无功功率就地平衡，保证用户电压在合格范围内，减少网损。v（3）提高服务质量v实施配网自动化后，在发生故障停电时，能够及时的确定事故地点、事故原因，停电范围及大致恢复时间，给用户电话投诉一个满意的答复，进一步增加用户满意度。v（4）提高管理效率v配网自动化系统对繁杂的配电网设备运行状态进行实时监控，在故障发生后能及时的确定故障点及原因，可节约大量的人工现场巡查及操作劳动力；同时可以方便的获取各种数据，利用计算机提供的各种软件工具进行分析、决策，制作各种报表，将配电人员从繁重的工作中解放出来，提高了工
5、作效率和质量。v（5）推迟基本建设的投资v实施配网自动化可以有效的调整峰谷负荷，可以优化网络结构，提高设备利用率，压缩备用容量，推迟基本建设的投资。v4、名词解释：v（1）主站系统（DSCADA)：主站由一系列服务器、工作站及网络设备组成，负责接收各个终端及子站转发的数据，获取配电网的实时信息，从整体上对地市供电管辖的电网进行监视和控制。主站一般安装在供电公司机房，类似与主网的调度主站。v（2）子站系统：对于规模较大的地区，一般设立子站层，主要任务是作为配电监测采集数据的交换中心，从终端采集实时数据并转发到主站。子站系统一般安装在变电站内，可以看作是简单的主站系统。v（3）DTU终端：安装在配
6、电网馈线回路的开闭所处，具有遥信、遥测、遥控和故障电流检测等功能。vA.对于已经实现综合自动化的开闭所（相当于开关站），可 以直接通过总控装置或通过与调度SCADA系统接口采集该开闭所的信息。vB.对于馈线已经安装了保护装置，没有实现综合自动化的开闭所，可以考虑安装该DTU装置，馈线的保护功能依靠已经安装的保护装置来实现，该装置负责遥测、遥信采集信息的上传及遥控命令的执行。vC.对于既没有实现综合自动化，又没有安装保护装置的开闭所，可以利用该终端采集开闭所内各馈线的遥测、遥信信息并转发至主站，接收主站下发的遥控命令，并利用该装置简单的保护功能实现对各馈线的保护。DTU终端外观图v（4）FTU终
7、端：安装在配电网馈线回路的柱上开关等处，与柱上开关、环网柜配套使用。该终端采集并上传线路设备的实时运行参数，接收并执行主站下发的遥控命令。该终端能监测并上传故障信息，这也是实现馈线自动化的基础。v FTU监测的故障信息一般包括故障电流、电压，故障发生时间及历时时间等信息。对于单纯从线路故障定位的角度 考虑，FTU只需记录有无故障电流通过即可，不要求精确测量故障电流等数据。v（5）配变监测终端：安装在配电变压器低压侧，用于配电变压器的各种运行参数的监视、测量。v 该装置监测并记录变压器运行工况，根据变压器低压侧电流、电压采样值，定时计算有功、无功、功率因数、有功电量、无功电量等运行参数；记录并保
8、存一段时间，统计电流、电压等最大、最小值及其出现时间，供电中断时间及恢复时间。v 主站系统定时读取终端测量值及历史记录，及时发现变压器过负荷、断线、不平衡等异常运行情况；根据记录数据，统计电压合格率、供电可靠性，为事故分析、配网规划等应用提供依据。对不具备通信条件的地区，可通过 PDA定期到现场读取数据，然后转存到主站或其他系统供分析应用。v目前常用的配变监测终端有3种：vA.TTU终端：该终端提供电流、电压接线端子，直接采集配变低压册的电流、电压，通过终端自身程序判断，达到上述功能。vB.TQU终端：该终端比TTU增加了无功补偿功能，其他功能相同。vC.GPRS采集终端：对于配变低压册已经安
9、装了电度表的配电变压器，除安装上述两种终端外，还可以考虑安装 GPRS采集终端。该终端通过电表的RS485/232通讯口读取电表信息，然后通过GPRS方式转发至主站。v终端外观v GPRS采集终端 TTU外观v注：由于配网自动化目前尚处于试点阶段，关于配网自动化的许多概念说法不一，容易给刚刚接触配网自动化的人带来理解上的困难。在实际工作中不要局限于一些概念、说法上的字面意思，应根据具体情况，理解其内涵。二、配网自动化系统设计v 2.1体系结构v由于配网自动化涉及的设备数量很多，范围很广，因此如果所有的数据量都发送到配网主站，将造成信息拥挤，容 易造成瓶颈，发生故障难以及时处理和控制,宜采用分层
10、处理的方式。一般分3层，即增加一个通信子站，子站先对信息进行轮询预处理，根据重要性进行筛选再上传，避免 了信息的拥挤。子站一般安装在变电站内，对10 kV开闭所及馈线开关进行控制和管理。v 安徽电网配网自动化系统采用分层分布式体系结构，一般由配电主站、配电子站（可选）和配电终端三个层次组成，如图所示：v配网自动化系统层次结构图：配网自动化系统典型网络结构图v主站层v主站接收从各个DTU、FTU、TTU终端传来的数据，同时采集调度SCADA系统转发的数据，获取电网的实时信息，从整体上对地市供电管辖的电网进行监视和控制，分析电网的运行状态，协调配网运行方式、负荷分配及故障处理，对配电网进行有效的控
11、制、管理，使整个配电网处于最优的运行状态。v主站系统由一系列工作站、微机、数据库服务器、前置服务器、网络设备及其它服务设备等组成，不同的工作站分担系统不同的任务，共同实现系统的功能。v子站层v子站以PC数据采集服务器组成，主要任务是作为配电监测采集数据的交换中心，通过光纤环网等方式从配电终端上采集实时数据并转发到主站层。该层不仅和主站形成一个高速局域网，还与各配电终端形成一个数据通信网。v终端层：v主要安装在各开闭所、配变（含箱变）、柱上开关（含环网柜）等，该层利用现代电子技术设计生产的配电设备，采集各种配电网的实时数据信息，主要任务是负责对开闭所、配变（含箱变）、柱上开关（含环网柜）进行数据
12、采集和数据发送。v该层沿配电线路分布，包括终端设备和通信设备。终端设 备有DTU、FTU、TTU等。DTU、FTU终端与配电自动化主站系统通过光纤环网进行通信，TTU与配电自动化主站系统采用无线GPRS/CDMA方式通信。2.2 配网自动化主站系统功能v配网自动化功能可分为两方面内容：v（1）配电网运行自动化功能：包括：配电网实时监控（SCADA功能）、故障自动隔离 及非故障区域供电(FA功能)、电压及无功管理、自动抄表等功能v（2）配电网管理自动化功能：包括：离线或实时性不高的设备管理、停电管理、用电管理等功能v按照安徽电网配网自动化系统“十一、五”规划要求，安徽电网配网自动化一期工程主站实
13、现配电网运行自动化功能。v2.2.1 SCADA功能：v数据采集 与处理v数据计算与统计 v运行信息显示 v实时数据和历史数据存储 v告警处理 v报表管理 v系统监视、切换 v人工数据输入 v事件顺序记录 v人机联系v图形编辑及显示 v闭锁和解锁 v系统时间 v通过SCADA功能，调度员能够从主站系统界面上实时监控配电网设备的运行状态，并进行远程控制和调节。v通过SCADA功能采集的数据，主站可以结合各地市公司的实际需求，作一些如：负载率统计、不平衡率统计、电量统计等实用功能。v通过SCADA功能采集的数据可以为其他系统及高级应用模块提供数据源。因此，SCADA功能是配网自动化系统最基础的功能
14、。v2.2.2 馈线自动化功能（FA）v对于采用“手拉手”环网供电的配电线路，一般利用分段开关将线路分段，在每个分段开关处安装FTU终端，可实现馈线自动化功能。v在线路发生永久故障的情况下，系统自动定位故障点，通过遥控跳合相应的分段开关，实现故障区域的隔离和非故障区域的供电恢复。v工作原理如图：vFA原理图：SB1SB2DB1DB2DB3DB4DB5DB1-3，DB5送电，DB4分段10kV母线SB变电站断路器 DB配电线断路器10kV母线v现以配电网典型手拉手接线图为例，图中SB1、SB2为变电站出口断路器，DB1、DB2、DB3、DB4和DB5为柱上带PFTU的真空断路器，其中DB4为联络
15、开关。当DB2和DB3之间短路时，SB1、DB1、DB2检测到故障电流，变电站馈线保护装置断开SB1；同时配网主站软件接收到FTU1、FTU2送来的故障信息，并做记录。然后SB1重合闸，如果是永久故障，这时SB1后加速断开，配网主站软件再一次接收到FTU1、FTU2送来的故障信息，并做记录。配网主站软件连续2次收到FTU1、FTU2送来的故障信息，经过分析确认DB2和DB3之间有故障，并给出报警信息，值班人员遥控断开DB2、DB3,合上DB4,由此实现馈线系统故障隔离和系统网络重构。v实现馈线自动化功能对主站的要求： （1）能远方或就地控制开关的分合闸 （2）能实现闭锁控制功能 （3）能根据F
16、TU上传故障信息，通过主站软件实现故障区段 判断、故障隔离 （4）能通过主站软件实现网络重构，恢复非故障区段供电v实现馈线自动化功能对一次设备的要求： （1）线路要使用分段开关合理的分段 （2）要使用环网方式供电，并视具体的联络方式留有一定 的备用容量 （3）选用的一次设备要具有电动操作机构并配备必要的电 流、电压互感器v2.2.3 网络拓扑分析配电网络拓扑分析是DA和所有分析应用的基础。配电网络拓扑分析用于构建动态的配电网络模型，模型体现了设备之间的连接关系、连通关系、配电网络的实时状态，适用于任何形式的配电网络接线方式。v在接线图上任意选取一节点、线路或其它设备，根据实时的网络拓扑状况，自动追踪到其供电电源点。v根据指定的电源点，确定其供电范围,计算其供电半径，了解其供电用户的信息。由此可以判断电源点出线数是否合理、供电半径是否符合要求等。v确定指定两点之间的最短路径。并进行着色处理。从而便于维修人员的快捷维护。v对供电状况进行实时动态着色。v
