配網(wǎng)自動化

配網(wǎng)自動化自動化

1）配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）

配電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)應(yīng)包括數(shù)據(jù)采集、四遙（遙信、遙測、遙控、遙調(diào)）、狀態(tài)監(jiān)視、報警、事件順序記錄、統(tǒng)計計算、制表打印等功能，還應(yīng)支持無人值班變電站的接口等。

2）配電網(wǎng)電壓管理系統(tǒng)。

根據(jù)配電網(wǎng)的電壓、功率因數(shù)、電流等參數(shù)，自動控制無功補(bǔ)償電容器的投切、變壓器有載分接開關(guān)分接頭的檔位等功能。

3）配電網(wǎng)故障診斷和斷電管理系統(tǒng)。

根據(jù)投訴電話、通信信息，實現(xiàn)故障定位、診斷，并實現(xiàn)故障隔離、負(fù)荷轉(zhuǎn)移、現(xiàn)場故障檢修、事故報告存檔等；

4）操作票專家系統(tǒng)（ES）

1）變電所自動化：實施數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視和控制，與控制中心和調(diào)度自動化系統(tǒng)（SCADA）通信。

2）配電所自動化：該功能由安裝在配電所的RTU對配電所實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視控制，與控制中心和配電調(diào)度自動化系統(tǒng)（SCADA）通信。

配網(wǎng)自動化FA

1)饋線控制及數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)。

正常狀態(tài)下，可實現(xiàn)對各運(yùn)行電量參數(shù)（包括饋線上設(shè)備的各種電量）的遠(yuǎn)方測量、監(jiān)視和設(shè)備狀態(tài)的遠(yuǎn)方控制。

2)饋線自動隔離和恢復(fù)系統(tǒng)。

當(dāng)饋線發(fā)生相間短路故障或單相接地故障時，自動判斷饋線故障段，自動隔離故障段，并恢復(fù)非故障段的供電。有兩種方式可供選擇：

a采用線路自動重合器和/或分段器；

b采用遠(yuǎn)方通信信道，具有數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)方控制功能的饋線自動化。該系統(tǒng)除了包括一次設(shè)備，還應(yīng)包括遠(yuǎn)方終端（FTU）、通信信道、電流電壓傳感器等。

該功能統(tǒng)稱圖資系統(tǒng)。圖資系統(tǒng)應(yīng)用的目的是形成以地理背景為依托的分布概念，以及電網(wǎng)資料分層管理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫?？捎腥缦鹿δ埽?

1)向管理系統(tǒng)提供變電所、線路、變壓器、斷路器、用戶等的地理位置。利用配電設(shè)備管理和用電營業(yè)管理系統(tǒng)所提供的信息及數(shù)據(jù)與小區(qū)負(fù)荷預(yù)報的數(shù)據(jù)相結(jié)合，共同構(gòu)成配電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行、檢修、設(shè)計和施工管理的基礎(chǔ)；

2)向用電管理營業(yè)系統(tǒng)提供多種信息，對各用戶進(jìn)行申請報裝接電、電價/電費(fèi)管理、負(fù)荷管理等業(yè)務(wù)的營運(yùn)工作。查詢有關(guān)用戶地理位置，自動生成各種供電方案；

3)為配電系統(tǒng)自動化提供靜態(tài)背景畫面，接受配電系統(tǒng)的實時信息，提供動態(tài)配電線路圖層，提供實時可操作畫面，顯示故障信息；

4)設(shè)立故障投訴電話，用此信息彌補(bǔ)DA信息采集的不足；

圖資系統(tǒng)為配電系統(tǒng)提供各種在線圖形與數(shù)據(jù)信息，成為配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的重要組成部分。該系統(tǒng)可有在線方面的應(yīng)用，主要是與SCADA系統(tǒng)改提供的實時信息有機(jī)結(jié)合，改進(jìn)調(diào)度工作質(zhì)量，提供優(yōu)質(zhì)的日常維護(hù)服務(wù)，正確判斷故障位置，及時派員工維修。離線方面應(yīng)用包括設(shè)備管理系統(tǒng)、用電管理系統(tǒng)及規(guī)劃管理系統(tǒng)等。

配網(wǎng)自動化管理系統(tǒng)

1）網(wǎng)絡(luò)分析，提出最佳停電方案；

2）運(yùn)行管理；

3）設(shè)備檢修管理；

4）配電工程設(shè)計，接受完成用戶申請報裝接電的設(shè)計任務(wù)；

5）施工管理，根據(jù)設(shè)計和工作任務(wù)單，制訂施工計劃并實施施工管理；

6）配電規(guī)劃設(shè)計系統(tǒng)（NPL）

完成合理分割變電所配電負(fù)荷，饋電線負(fù)荷調(diào)整，增設(shè)變電所、配電所，實施饋電線、配電網(wǎng)絡(luò)改造和發(fā)展規(guī)劃等各種設(shè)計任務(wù)，以及線損計算等。

配網(wǎng)自動化用電管理

1）客戶信息系統(tǒng)。

儲存用戶的戶名、地址、電話、受電線路、設(shè)備裝接容量、用電性質(zhì)類別等的信息，與其他系統(tǒng)共享，并能自動識別用戶來電地址。

2）負(fù)荷管理系統(tǒng)。

負(fù)荷曲線調(diào)整；分類電價管理、負(fù)荷監(jiān)控、需方發(fā)電管理等。

3）計量、計費(fèi)系統(tǒng)。

實現(xiàn)自動抄表、自動生成賬單、與銀行系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)等。

4）用電營業(yè)管理系統(tǒng)。

包括客戶用電申請、業(yè)擴(kuò)報裝、咨詢服務(wù)、電能計量、收費(fèi)管理、用電檢查、故障報修等功能。

5）用戶故障報修系統(tǒng)（TCM）

配網(wǎng)自動化能耗系統(tǒng)

例如配電網(wǎng)的線損計算與管理。

配網(wǎng)自動化DPAS

1）網(wǎng)絡(luò)接線分析，用于確定配電網(wǎng)設(shè)備連接和帶電狀態(tài)；

2）配電網(wǎng)潮流分析，包括三相潮流分析；

3）短路電流計算，在配電網(wǎng)短路故障（單相、兩相、三相及接地等類型的故障）的情況下，計算出支路的電流和母線上的電壓；

4）負(fù)荷模型的建立與校核，使網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷點的有功及無功負(fù)荷與在變電站饋線端口記錄的實測負(fù)荷相匹配；

5）配電網(wǎng)狀態(tài)估計，狀態(tài)估計主要有兩大類，一是主配網(wǎng)的電量估計量，二是沿饋線的電量估計量；

6）配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測，包括地區(qū)負(fù)荷及母線負(fù)荷；

7）安全分析；

8）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和重構(gòu)；

9）配電網(wǎng)電壓調(diào)整及無功優(yōu)化。

配網(wǎng)自動化接口

配電網(wǎng)自動化涉及面廣、范圍大、內(nèi)容多且復(fù)雜，是一個龐大的系統(tǒng)工程，隨著社會發(fā)展的需求，對配電網(wǎng)質(zhì)量的要求越來越高，故其功能也必須不斷地增加、調(diào)整，所以整個系統(tǒng)的設(shè)計要從全局，從長遠(yuǎn)的觀點來考慮，不能花了幾年心血搞出的系統(tǒng)隨著系統(tǒng)的增容，地理的變化，功能的增加等因素就無法使用。

其最終目的是為了提高供電可靠性和供電質(zhì)量，縮短事故處理時間，減少停電范圍，提高配電系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，最大限度提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，提高整個配電系統(tǒng)的管理水平和工作效率，改善為用戶服務(wù)的水平。

配電網(wǎng)自動化從之前的試點逐步過渡到推廣的階段，由于國家尚沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各地區(qū)的情況不盡相同。針對這種情況，國家電網(wǎng)公司安全運(yùn)行與發(fā)輸電運(yùn)營部公布了《配電系統(tǒng)自動化規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則試行方案》。根據(jù)該導(dǎo)則，配電系統(tǒng)自動化的主要任務(wù)應(yīng)包括如下內(nèi)容：

1、集成SCADA和GIS功能；

2、配網(wǎng)管理系統(tǒng)；

3、停電管理系統(tǒng)

4、需求側(cè)響應(yīng)；

5、調(diào)度自動化功能；

6、分布式發(fā)電管理

在大輸電投資周期過后，配電網(wǎng)投資比例開始提升：經(jīng)歷了輸電投資2008-2010的高峰，輸電投資已經(jīng)逐步回落，在GDP增速和用電彈性雙重下滑的大背景下，短期無法出現(xiàn)較大的需求增量。未來電網(wǎng)將進(jìn)入結(jié)構(gòu)性建設(shè)，即110kv以下的配網(wǎng)段將成為投資的重點。根據(jù)國家電網(wǎng)投資數(shù)據(jù)，1-7月重點城市電網(wǎng)項目投資完成332億元，其中35KV投資總額約23億元，占比6.9%，較比較提升了2.4個百分點。

配網(wǎng)自動化的投資動力-實現(xiàn)了自動化、集約化和權(quán)利回收的訴求：年初國網(wǎng)一號文件提出了“三集五大”的戰(zhàn)略方向，反映了國網(wǎng)對提高大電網(wǎng)駕馭能力、加強(qiáng)專業(yè)化、精益化管理的意圖?！叭宕蟆北举|(zhì)上體現(xiàn)了國網(wǎng)對加強(qiáng)電網(wǎng)壟斷和控制力的訴求-即在實現(xiàn)效率提升、集約化的同時，削減了地方機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)管理的扁平和權(quán)力的中央化。而配網(wǎng)自動化很好的滿足了這一點。利用計算機(jī)、通信與信息技術(shù)，可以有效地對配電網(wǎng)實時運(yùn)行、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備、用戶進(jìn)行自動化管理，在提高供電質(zhì)量和管理效率的同時，大幅減少了對底端人力需求。這將有助于國網(wǎng)從正金字塔管理向倒金字搭管理的模式轉(zhuǎn)型。同時配網(wǎng)段拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜是電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)中最適合進(jìn)行自動化和智能化改造的部分。

國內(nèi)配網(wǎng)自動化比率仍然大幅低于國際平均水平，空間依然很大：配網(wǎng)自動化建設(shè)在大多數(shù)城市僅僅局限于試點。覆蓋率僅僅為試點城市的1/5-1/4。整體配網(wǎng)自動化的覆蓋率約在10%，而國外如日本，配網(wǎng)自動化的覆蓋率高達(dá)80%的水平。測算了主要設(shè)備和軟件的投資。一個中等規(guī)模的城市做配網(wǎng)自動化改造需要設(shè)備價值在7億以上。假設(shè)每年建設(shè)10個城市配網(wǎng)自動化全覆蓋的情況下，市場容量將超80億。若每年實施5個城市，市場容量將超40億?？梢娢磥砼渚W(wǎng)自動化的市場空間是值得期待的。

主站系統(tǒng)壁壘高，是配網(wǎng)自動化的核心：天拓咨詢認(rèn)為主站系統(tǒng)是配網(wǎng)自動化最為核心的環(huán)節(jié)，包括主要的人機(jī)接口、數(shù)據(jù)存儲與處理、具體應(yīng)用功能集成等的計算機(jī)系統(tǒng)。主站系統(tǒng)供應(yīng)商也是產(chǎn)業(yè)鏈中最為關(guān)鍵的角色，主要原因不僅僅在于主站系統(tǒng)占據(jù)了技術(shù)制高點，具有較高的利潤率水平，同時擁有主站系統(tǒng)的生產(chǎn)能力的企業(yè)一般也有能力對子站系統(tǒng)和終端的軟件進(jìn)行生產(chǎn)和集成。同時更熟悉整體系統(tǒng)解決方案的主站系統(tǒng)企業(yè)將在未來軟件升級，子站、終端等的后續(xù)擴(kuò)展市場上擁有天然優(yōu)勢。

從行業(yè)競爭來看，國網(wǎng)系企業(yè)有顯著的壟斷優(yōu)勢：從配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)招標(biāo)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，國電南瑞集團(tuán)（包括國電南瑞和北京科東）占據(jù)了75%以上的主站系統(tǒng)市場份額。許繼電氣則壟斷了山東境內(nèi)的配網(wǎng)自動化招標(biāo)。而非國網(wǎng)系的企業(yè)只能零星獲得少量主站和部分終端訂單，無法撼動國網(wǎng)系企業(yè)的整體壟斷優(yōu)勢。

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)一般由下列層次組成：配電主站、配電子站（常設(shè)在變電站內(nèi)，可選配）、配電遠(yuǎn)方終端（FTU、DTU、TTU等）和通信網(wǎng)絡(luò)。

配電主站位于城市調(diào)度中心，配電子站部署于110kv/35kv變電站，子站負(fù)責(zé)與所轄區(qū)域DTU/TTU/FTU

等電力終端設(shè)備通信，主站負(fù)責(zé)與各個子站之間通信。

饋線終端設(shè)備（FTU）

FTU 是裝設(shè)在饋線開關(guān)旁的開關(guān)監(jiān)控裝置。這些饋線開關(guān)指的是戶外的柱上開關(guān)，例如10kV線路上的斷路器、負(fù)荷開關(guān)、分段開關(guān)等。一般來說，1臺FTU要求能監(jiān)控1臺柱上開關(guān)，主要原因是柱上開關(guān)大多分散安裝，若遇同桿架設(shè)情況，這時可以1臺FTU監(jiān)控兩臺柱上開關(guān)。

配變終端設(shè)備（TTU）

TTU監(jiān)測并記錄配電變壓器運(yùn)行工況，根據(jù)低壓側(cè)三相電壓、電流采樣值，每隔1～2分鐘計算一次電壓有效值、電流有效值、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電能、無功電能等運(yùn)行參數(shù)，記錄并保存一段時間（一周或一個月）和典型日上述數(shù)組的整點值，電壓、電流的最大值、最小值及其出現(xiàn)時間，供電中斷時間及恢復(fù)時間，記錄數(shù)據(jù)保存在裝置的不揮發(fā)內(nèi)存中，在裝置斷電時記錄內(nèi)容不丟失。配網(wǎng)主站通過通信系統(tǒng)定時讀取TTU測量值及歷史記錄，及時發(fā)現(xiàn)變壓器過負(fù)荷及停電等運(yùn)行問題，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析電壓合格率、供電可靠性以及負(fù)荷特性，并為負(fù)荷預(yù)測、配電網(wǎng)規(guī)劃及事故分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。如不具備通信條件，使用掌上電腦每隔一周或一個月到現(xiàn)場讀取記錄，事后轉(zhuǎn)存到配網(wǎng)主站或其它分析系統(tǒng)。

TTU構(gòu)成與FTU類似，由于只有數(shù)據(jù)采集、記錄與通信功能，而無控制功能，結(jié)構(gòu)要簡單得多。為簡化設(shè)計及減少成本，TTU由配變低壓側(cè)直接變壓整流供電，不配備蓄電池。在就地有無功補(bǔ)償電容器組時，為避免重復(fù)投資，TTU要增加電容器投切控制功能。

開閉所終端設(shè)備（DTU）

DTU一般安裝在常規(guī)的開閉所（站）、戶外小型開閉所、環(huán)網(wǎng)柜、小型變電站、箱式變電站等處，完成對開關(guān)設(shè)備的位置信號、電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電能量等數(shù)據(jù)的采集與計算，對開關(guān)進(jìn)行分合閘操作，實現(xiàn)對饋線開關(guān)的故障識別、隔離和對非故障區(qū)間的恢復(fù)供電。部分DTU還具備保護(hù)和備用電源自動投入的功能。

內(nèi)容簡介

分析配網(wǎng)保護(hù)的現(xiàn)狀與問題，提出面向供電質(zhì)量的配網(wǎng)保護(hù)解決方案，介紹配電網(wǎng)保護(hù)新技術(shù)。澄清配電自動化概念，明確配網(wǎng)自動化技術(shù)內(nèi)容。介紹國內(nèi)外配網(wǎng)自動化技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用情況，開闊讀者視野。分析總結(jié)我國配網(wǎng)自動化技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗教訓(xùn)，對我國配網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設(shè)工作提出建議。介紹作者在配網(wǎng)保護(hù)與自動化領(lǐng)域的研究成果 。2100433B

序言

前言

第1章 概述

1.1 引言

1.2 國內(nèi)配電系統(tǒng)及其自動化的現(xiàn)狀

1.3 國外配電系統(tǒng)及其自動化的發(fā)展

第2章 配電網(wǎng)絡(luò)與一次設(shè)備

2.1 配電網(wǎng)絡(luò)

2.2 變配電站

2.3 架空線與電纜線路

2.4 中性點接地方式

2.5 配電網(wǎng)一次設(shè)備

第3章 配網(wǎng)自動化及其實現(xiàn)方式

3.1 配網(wǎng)自動化的概念

3.2 配網(wǎng)自動化的實施

3.3 變電站自動化

3.4 饋線自動化

3.5 基于饋線差動技術(shù)的饋線自動化方式

3.6 配電需求側(cè)管理

第4章 配電自動化通信系統(tǒng)

4.1 配電自動化通信系統(tǒng)的層次

4.2 配電自動化對通信系統(tǒng)的要求

4.3 配電自動化主站級通信方式

4.4 配電自動化現(xiàn)場設(shè)備級通信方式

4.5 配電載波通信技術(shù)

4.6 配電網(wǎng)光纖通信系統(tǒng)

4.7 配電動化系統(tǒng)通信方案

第5章 配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)遠(yuǎn)方終端技術(shù)

5.1 概述

5.2 FTU的功能及性能要求

5.3 FTU的技術(shù)核心

5.4 FTU的實現(xiàn)

5.5 FTU軟件功能

5.6 環(huán)網(wǎng)FTU和開閉所FTU

5.7 FTU的安裝及維護(hù)

5.8 配電變壓器遠(yuǎn)方終端（TTU）

第6章 配電SCADA系統(tǒng)

6.1 配電SCADA的特點

6.2 配網(wǎng)SCADA的基本組織模式

6.3 配網(wǎng)SCADA的硬件系統(tǒng)

6.4 配網(wǎng)SCADA的軟件系統(tǒng)

6.5 配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)通信規(guī)約

6.6 配網(wǎng)SCADA與AM/FM/GIS系統(tǒng)的集成

第7章 配電管理自動化系統(tǒng)

7.1 配電企業(yè)現(xiàn)狀與特點

7.2 配電地理信息系統(tǒng)

7.3 配電生產(chǎn)管理系統(tǒng)

7.4 配電運(yùn)行管理

7.5 配電生產(chǎn)管理

7.6 配電網(wǎng)應(yīng)用分析功能

7.7 客戶關(guān)系管理系統(tǒng)

7.8 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理

第8章 配電管理自動化系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)

8.1 系統(tǒng)建設(shè)與設(shè)計原則

8.2 配電管理自動化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

8.3 GIS平中的選型

8.4 配網(wǎng)GIS設(shè)計

8.5 設(shè)備管理設(shè)計

8.6 配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?

8.7 配電應(yīng)用分析程序的組件構(gòu)架

8.8 報表組件設(shè)計

8.9 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

第9章 配電自動化工程實例

9.1 揚(yáng)州市區(qū)配電網(wǎng)自動化工程

9.2 揚(yáng)州工程的通信系統(tǒng)

9.3 揚(yáng)州工程的配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)

9.4 揚(yáng)州工程的饋線自動化功能

9.5 揚(yáng)州工程的高級應(yīng)用軟件

9.6 天津華苑產(chǎn)業(yè)區(qū)配電網(wǎng)自動化工程

9.7 天津工程的通信系統(tǒng)

9.8 天津工程配電SCADA系統(tǒng)

9.9 天津工程饋線自動化功能

9.10 天津工程遠(yuǎn)方抄表系統(tǒng)

附錄1 關(guān)于加快城市電力網(wǎng)建設(shè)改造的若干意見

附錄2 城市中低壓配電網(wǎng)改造技術(shù)導(dǎo)則

附錄3 配電系統(tǒng)自動化規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)師

參考文獻(xiàn)