试论城区配电网络自动化建设

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　　摘要：结合现今配电自动化系统技术发展的趋势，以城区配电系统为主要研究对象，分析和研究了配网系统自动化的相关技术问题，力图寻求一种更加完善、性能优良的配电系统的自动化技术。并以控管一体化为出发点，提出了一种合理的符合实际的方案，进一步提高了对智能城区配电自动化系统的管理和控制水平。
　　关键词：城区；配电网络；自动化
　　Abstract: with the current distribution automation system technology development trends, as the urban power distribution system the main research object, this paper analyzes and researches some technical issues of the distribution network automation system, trying to seek a more perfect, excellent performance distribution system automation technology. And as the integrated control and management the starting point, this paper proposes the reasonable and practical solutions, to further improve the management and control level of the intelligent urban distribution automation system.
　　Key words: urban; distribution network; automation
　　
　　
　　中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：2095-2104
　　
　　随着我国经济的持续发展和人民生活水平的提高，社会对加强电网建设、电网安全稳定运行、电能质量和优质服务水平提出了更高要求；同时，为了应对全球气候变化，保障社会经济的可持续性发展，满足建设资源节约型和环境友好型社会的要求，从国家能源战略和宏观政策层面上，对电力系统的发展也提出了更高的要求。为了提高供电可靠性，改善配电网的结构，特别是大中城市电网，不仅要建设具有互供能力的双电源配电线路，使其形成网架，而且要在线路上设分段开关，这样，即使发生事故，也能迅速有效地对故障区域进行隔离，把停电线路限制在一个最小范围内，并通过远方操作对无故障区域的用户恢复供电，并缩短停电时间。
　　1、配电自动化系统国内外的发展现状
　　配电自动化系统是一类可以远方实时协调、监视、操作和控制城区的配电使用情况的系统。它经历了三个发展阶段。第一阶段是配电自动化阶段，其基于相互配合的自动化开关设备、重合器和分段器为其主要设备，通过相互配合的自动化开关设备在发生故障时可以实现隔离故障并恢复全区域的供电，通信网络和计算机系统是不需要的。第二阶段的是以馈线终端单元（FTU）、后台计算机网络和通信网络为基础的智能配电自动化系统。配电网正常运行时，其主要功能是：能实时监视配电网运行状况并通过遥控配置配电自动化系统的运行模式；及时察觉故障，并对故障区域由调度员通过遥控进行恢复健全区域供电和隔离。伴随迅速发展的计算机技术，第三阶段的智能配电自动化系统产生了，它是在第二阶段的基础上增添了闭环自动控制功能，故障处理等功能由自动控制网络和计算机系统自动完成，并构成了集成用户管理、配电网系统、故障呼叫服务系统、调度员仿真调度和管控一体化的自动化综合系统，更加完善了城区智能电网的智能化程度。
　　2、城区配电自动化系统的总体设计方案
　　本文讨论一个小型城区配电自动化的总体设计方案，主要介绍一个城区的最小系统，通过这个最小系统能够反映出城区电力系统自动化建设的要求。一座变电站建在了示范小区的外侧，同时一座配电系统的控制管理中心也建在变电站的旁边，负责可靠控制和有效管理小区的配电自动化系统。其配电自动化系统按如下要求设计：
　　2.1采用基于信息融合技术及多传感器的数据采集技术采集系统的前端数据，保障配电控制设备、馈线、自动抄表系统和负荷、配电系统的变电所等监控点采集信息的可靠性、准确性。
　　2.2采用基于GPRS分组交换的无线数据通信技术进行数据通信，并且采用自由的数据交换协议用于终端与通信服务之间，保证准确、完整的通信数据。GIS工作站一般配置一台微机工作站。在应用功能上提供与标准GIS平台(如Arc info或Map info)的数据接口，实现配电自动化实时控制和GIS离线应用有机结合，构成一个具有空间概念(地理环境信息)、基础信息(电网资料及用户资料)及实时信息的分层管理基础数据库。并在配电网络拓扑模型上，实现GIS系统向配电自动化的自动转换，以实现中压配电网图形、拓扑关系及设备属性信息的一次性维护。
　　2.3为了能够满足小区的控制功能和管理，必须合理配置管理中心的软件及硬件，对通信系统发送的数据能够做到接收的实时性，并能做好相应的处理，同时，可以可以保证控制命令的准确发送。图1所示的总体构架为智能小区配电自动化系统构架，主要由通信、控制管理中心和终端三部分组成。进行控制和管理配电自动化系统的终端。控制管理中心主要由数据服务、命令上传和应用服务数据采集三部分组成。
　　
　　图1配电系统总体框架
　　数据服务主要由系统管理、设备管理、日志管理组成。系统管理主要是对管理中心的用户功能权限、用户的密码、管理范围等进行管理。设备管理主要记录所有终端的基本属性，配置配电控制设备的参数等。日志管理是对所有用户的所有操作的明细进行记录。应用服务主要由报表查询、数据查询、无功补偿和负荷控制组成。报表查询包括分别按年季月提供不同的报表。数据查询是对所有终端测量的数据可以被查询（一部分依靠终端自动上传给通信服务后存储到数据库，比如电流、功率、电压等数据，另外一部分则要求终端回传实时数据，如谐波、终端属性等，这将由管理中心发起的查询命令决定）。负荷控制的功能是对闸刀的开关可以根据用户用电规律进行控制。无功补偿是带无功补偿的终端的电容投切由管理中心根据实际终端测量的数据控制。命令下传与数据采集主要包括建立相应的数据库表，用于录入接受到通信服务器生成的数据文件;通信服务器处理下发命令给终端，然后处理用户的命令并形成命令文件。数据通信部分是控制管理中心和终端数据的桥梁，其采用基于GPRS的分组交换技术，这样可以实现远距离终端的控制和管理可以由控制管理中心控制。
　　3、状态监测和数据采集设计
　　鉴于配电自动化系统对于通信可靠性、通信速率、双向通信能力、停电对通信的影响、通信系统的使用与维护方便性及通信系统扩充能力等方面的要求，并结合考虑通信系统的总体投入产出比，配电自动化的通信系统遵循全面规划、分析现状、优化设计、信息共享的设计原则。配电自动化系统的数据采集是指采集配电网上的模拟量（如电功率、电压和电流等）、状态量（如保护动作情况、开关位置等）以及电度量等，并处理和传输所采集的数据，小区中的用电情况可以通过控制中心进行控制和监视。整个小区的动力系统则为配电系统，峰谷差率大、密度大、供电质量要求高、谐波大是其负荷具有的特点。状态监测即通过各种传感器实现监测配电自动化系统的状态；结合运行系统的现状和历史评估系统的运行状态；对系统的运行状况加以掌握和了解，并且记录和显示配电自动化系统的运行状态；处理异常情况，并提供设备的性能评估、故障分析所需的基础数据。对配电自动化系统的状态监测必须提出这样的要求：不会同时发生大量故障，线路和设备的老化应该是一种对时间的积累。通过检测能够反映设备运行状态及线路的参量，一旦出现异常的设备迹象，且这种迹象可能会继续发展下去，就认为故障有可能发生在该种设备上，并能够及时地反馈这种情况到控制中心，以便能进行故障的处理并排除故障。
　　4、小结
　　根据实际配电自动化系统运行的特点研究了城区的配电自动化系统，对配电自动化系统数据采集状态监测系统和总体进行了设计，提出一种方案，该方案符合实际的应用。并以控管一体化为出发点，进一步提高了对智能城区配电自动化系统的管理和控制水平。考虑到城区资源分布和经济发展的不平衡性，必须加大骨干电网建设，特别是电网的自动化管理的建设，同时也要加强地区配电网的结构优化及升级，适应未来分布式电源微网的柔性连接。
　　
　　
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　　[5]周明元,李涛,黄玲.农村配电网自动化系统研究[J].农业科技与装备[J],2009(4).

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