姚淼
(深圳供電規劃設計院有限公司,廣東 深圳 518000)
隨著我國城市配電網改造與建設工作的進一步發展,配電網自動化問題已越來越引起重視。配電自動化可以大大提高配電網運行的可靠性,提高供電質量和效率,降低勞動強度和充分利用現有設備的容量,從而為用戶和供電企業帶來可觀的效益。近幾年,配電自動化規模不斷擴大,系統功能不斷加強,經過幾年的建設實踐,積累了許多可貴經驗。
配電自動化監控與管理系統,是利用現代電子技術、通信技術、計算機及網絡技術與電力設備相結合,將配電網在正常及事故情況下的監測、保護、控制、計量和供電部門的工作管理有機地融合在一起的綜合性系統,其包含地理信息系統 (GIS)、網絡設備文件(NDF)、冗余部件管理、檢修計劃管理、運行規劃及優化、運行及控制以及其它管理任務(故障電話管理、人員管理、計費管理等)。其中,運行及控制部分功能的自動化由配電自動化系統(DAS)實現,又可具體細分為SCADA系統、電壓/無功控制、保護的協調管理及控制、饋線控制、故障處理(故障檢測、定位,隔離后故障區供電)、自動抄表和負荷管理等。從這一概念出發,DMS其實涵蓋了電力MIS、電力調度、變電站綜合自動化、出線管理、負荷管理、供用電管理等供、配、用電多個環節,是一個包含多學科技術的綜合性的大系統。
配網自動化監控與管理系統是一綜合信息管理系統,涉及到計算機技術、網絡通信、圖形技術、數據管理、自動控制等多種技術,同時,投資較大、實施復雜,牽涉到多個部門的多個工種,和城市居民生活息息相關,建設配電網自動化系統目的是提高配電網運行管理水平、提高供電質量、減少停電次數、縮短停電時間,以達到減員增效。要用系統工程的思想,采用信息優化的系統集成方法,對系統綜合考慮與設計。其設計原則為:首先,應遵循實用性、安全性、經濟性、開放性、發展性和靈活性的設計要求;其次,實時監控系統設計一定要保持長期連續穩定可靠運行。
考慮到配網信息分布廣、信息量大的特點,在配網當地設備(FTU、集抄系統、配變負荷管理器等)和控制中心間可設一至二級中繼站 (一般設在變電站,可利用原有光纖通道),形成多級層次結構。系統結構按分層分布分級分類構成,各層系統通過完善的通信系統接入集中控制中心系統,各類子系統通過計算機網絡和集中控制中心系統實現信息交流,整個系統分為:配電網集中控制中心系統—中心層,配電網子站系統—中間層,配電網監控終端系統及通信網絡系統—基礎層。利用TCP/IP網絡協議實現配調中心、中間層系統、FTU、DTU等智能終端之間的數據傳輸。配網自動化系統層次圖,見圖1。

圖1 配網自動化系統層次圖
配網控制中心與配網子站系統—中間層的通信充分利用現有城市電力數據網進行數據傳輸和交換,中間層與用戶變(開閉所、箱變等)RTU、FTU、DTU之間的通信是配網自動化的主要通信系統,其可靠性、經濟性至關重要,因此,選擇多模光纖,通信網路結構采用主/從式自愈環形通信網。正常情況下,只有一個環路在使用。當發生故障時(裝置故障或光纜故障),光端機能自動測量故障點,信息在到達故障點之前又返回,使用第二個環路完成通信。用這種方法,對其余的正常裝置或正常光纜仍能保持通信暢通和鏈路完好,其結構及主要工作形態如系統結構配置。
根據我國配電運行管理機制,建立中心層系統,配網自動化系統設在調度中心,由自動化專業人員維護,配電運行工區負責配電網的監視、控制、運行管理,設配電運行工區監控中心工作站及其相應設備。中心層系統結構(DAS),如圖2所示。 建立配電實時監控系統和配電管理系統功能相對獨立,同時聯系緊密的有機整體。
配電子站主要為配網監控層,完成配網自動化和故障管理等功能,中間層系統工作流程,見圖3。它具有承上啟下的作用,對下負責基礎層設備管理,對上負責與中心層上傳數據,同時接受中心層系統命令。

圖2 中心層系統結構圖

圖3 中間層流程圖
結構設計包括建設范圍內的電氣設備,開閉所及環網柜開關改造,相關自動化設備及通信部分的設計。硬件設備包括電氣一次設備(主要是電動負荷開關)、監控終端(FTU、DTU)、工作電源、通信設備以及計算機設備等。
綜上所述,配電自動化系統具有實時性好、自動化水平高、管理功能強之特點,能提高供電可靠性和電能質量、改善對用戶的服務,具有顯著的經濟優越性和良好的社會綜合效益。
參照發達國家和地區的經驗,結合我們自己的實際情況,按照“全面規劃、控制規模、局部試點、分步實施”的有關精神,綜合考慮近期與遠期、全局與局部、主要與次要的關系,設計開發出先進、通用、標準的配電網自動化系統方案,對電力市場的發展和完善具有重要的意義。
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