自动化技术在电网配电系统中的应用

自动化技术在电网配电系统中的应用 耿俊秋崔祎 国网上海市电力公司检修公司 摘要 随着经济的发展，社会各行业对电量的需求越来越大，这对电网配电系统的性 能提出了更大的挑战。本文首先简单地介绍了配电系统自动化的基本原理和概念, 接着详细分析了配电自动化系统的基本体系结构，最后对配电自动化系统的应 用进行了深入的研究，从配电主站设计、配电子站和配电终端设计和配电通信设 计三个方面对配电自动化系统进行了设计，最后对其应用效果作了简要的分析。 本文提出的配电自动化系统应用方向对于提高供电可靠性和供电质量有着很大 的实际意义，以期能为电网的建设提供一些参考和启发。 关键词 自动化;配电系统;智能电网;应用设计; 作者简介耿俊秋1984-,男，上海人，工程师，本科，研究方向为电气工 程及自动化。 0引言 近年来，在社会用电量急剧增加的背景下，配电网日益扩大化和复杂化，传统 的配电网已不能满足时代的需求，配网自动化逐渐成为目前配电的主要趋势。配 电自动化是智能电网的重要组成部分，是电网全面实现数字化与信息化的关键 一步旦经过几年的发展，国内的配电自动化系统性能有了很大提高，通信技 术的发展也为配电自动化的推进提供了技术支持，一些复杂的通信系统设计已 经达到了比较成熟的程度，系统性能进一步提高。但从总体看来，我国配网自动 化系统的覆盖率还不高，系统运行还不够可靠，管理模式也相对较落后，这些 问题都严重阻碍了电力事业发展的步伐。因此，只有进一步推广配电自动化系统 来管理配电网，紧跟国家智能电网的建设步伐，才能解决上述问题。本文提出的 配电自动化系统应用方向对于提高供电可靠性和供电质量有着很大的实际意义， 希望能为电网的建设提供一些参考和启发。 1配电自动化体系结构分析 配电自动化系统DAS, Distribution Automatic System是指在配电网中采用 现代控制理论和先进自动化技术，使其性能更加完善。配电自动化系统与变电站 综合自动化、调度自动化、电力MIS等系统都是智能电网建设的重中之重。配电 自动化系统具有配电网智能化管理功能，是配电技术的一次飞跃与改革也。 在国家的推动下，我国大多数配电网中都将老旧设备更新为先进的开关设备， 它们不但具有很高的性能，在控制方面也有很大的操作简化。标准的配置电气设 备在合理布局的情况下，可以快速而准确地判断出某一区段发生了故障，继而 进行快速而有效的隔离和检修也。在配电系统中广泛引入自动化技术可以使供 电企业获得巨大的经济效益，同时也产生了巨大的社会效益。配电系统自动化的 全面实施具有很重要的意义提高供电质量、提高供电可靠性、管理高效、优质 服务、规划管理。 1.2配电自动化系统的功能与结构 典型的配电自动化系统通常具备基本数据监测与采集功能、负荷管理功能、馈线 自动化功能、无功控制及电压调整功能和远程计费功能。我国现行有关规范和准 则要求配电网自动化系统的设计要完全遵循开放系统的设计原则，从目前流行 的配电自动化系统设计来看，典型的配电自动化系统大体可以分为三层也配 电层、中间层和基础层。 1.2.1配电管理层 配电层又称为配电自动化管理层，它是配电自动化体系的管理核心，是配电系 统实现自动化的关键之所在。配电层从功能上看实际上是起到了智能管理的作用, 它与主站的功能十分相似，它的最终目的是使配电网始终处于最佳运行状况。配 电层不但具有远程监视、智能管理等功能，更重要的是它使得配电网实现了统一 控制与集中管理。 1.2.2配电中间层 配电中间层是位于主站和终端之间的一个结构层次，它的主要功能的实现需要 依靠配电监控子站及通信网络，配电中间层可以完成主站与终端设备之间通信， 它对于两层之间的数据交换至关重要。一方面，配电中间层要分管区内的监控和 管理，另一方面还需要履行本层的职能。 1.2.3配电基础层 基础层又称为配电基础层，它是由各种配电终端和相关设备构成的一个底层层 次，它在整个配电自动化体系中起到了最基础的支撑作用，用于采集现场的各 种运行参数和系统信息。作为整个系统的基础层，该层将终端设备采集到的大量 数据通过中间层进行上传，同时接受上级的控制指令，迅速准确地完成相应的 功能。 2. 1配电主站设计 在配电自动化系统中，主站系统是重要的调控一体化支撑系统，是实现电网智 能化管理的关键组成部分。本文设计的电网主站系统总体构架如图1所示。 图1电网主站系统总体构架下载原图 主站系统以标准公共信息模型为基础，对配电网内的所有资源进行了完善的一 体化设计，对各类应用系统进行了统一的数据交换模型设计，以实现全网的信 息集成。主站系统的主要功能有数据采集与监视控制SCADA, Supervisory Control And Data Acquisition、馈线自动化、配电网络运行的计划调度、自 动化控制等功能，完全符合国际上的相关标准。 主站系统具备调控一体化支撑平台和运行监控等基本功能，具体可实现数据存 储与分析、数据备份及还原、应用程序管理、危险信息播报、自动报表生成、人 机交互、系统状态监测、信息发布等一系列基本应用功能。主站系统还设计了高 度智能化的分析应用功能，可以在无值守的条件下自动完成馈线故障处理等高 级功能。 2.2配电子站和配电终端设计 配电终端主要指用于对各种配电设备进行远程监视的装置，它是电网的各种远 程监测和控制设备的总称。配电子站主要是配电主站进行工作，一方面，配电子 站要处理来自馈线监控终端的数据并转发给配电主站，另一方面还需要接收来 自配电主站的遥控命令，从而完成线路开关的远程控制。因此，配电子站中设计 了人性化的人机接口功能，用于维护人员对配电网进行监控和调试。为了不影响 系统的响应时间和可靠性，配电子站与主站在逻辑上是独立的。为了减少成本、 降低施工难度，当配电网规模不大时，可以通过使用一个配电子站来组成FA系 统，完成电网的故障处理和远程监控任务。 2. 3配电通信设计 自动化系统由于数据量较大，而且实时性高，因此必须配备一个高性能的配电 通信系统，才能满足电网配电自动化的要求。通信需求主要来自配电自动化终 端。 本文将配电通信系统划分为两个明确的层次核心传输网和基础接入网。核心传 输网就是配电主站与配电子站之间的通信通道，核心传输网采用光纤通信，按 照高路由迂回能力和高生存性的原则进行设计。 基础接入网就是配电主站或子站至配电终端的通信通道，可灵活选用通信方式。 为了满足不同终端的通信要求，配电接入网实现了多种方式的统一接入，支持 以太网和标准串行通信接口。 2.4应用效果分析 系统在国网上海市电力公司检修公司某试点区域进行了为期半年的试运行，效 果显著。系统应用前后数据对比如表1所示。 表1系统应用前后数据对比下载原表 从表中数据不难看出，配电自动化系统的应用提高了故障处理的效率，有效提 升了供电可靠性。同时也进一步提高了企业的技术管理水平，使得线损大大降低, 减少了电量损失，经济效益有了很大的提升。 3结论与展望 配电自动化系统的应用，不但实现了整个配电网络的有效监控与管理，实现故 障的高效定位与处理，还为运行维