关于电力配电自动化系统技术的探讨

　　1.电力系统配电自动化的控制

　　配电自动化是实时就地及远方对配电网进行数据统计，电自动化是实时方式就地或远方对配电网进行数据收经济运行，改善电网质量，降低电能损耗，快速处理事故问题，以提高了供电可靠性。配电自动化包括变电所综合自动化、当地自动化装置、调度中心至变电所的安全监控和数据采集系统、地理信息、配电设备状态检测维修管理、停电管理、故障报修应答、还包括自动化抄表和用电控制系统、负荷管理系统等。

　　要实现上述目标，需要有一个系统软件和硬件设备的支撑。

　　进线监控自动化在正常情况下，远方实时监视馈线分段开关与联络开关的状态和馈线电流、电压情况，并实现线路开关和远方合闸和分闸操作以优化配网的运行方式，从而达到充分发挥现有设备容量的目的;在故障时获取故障信息，并自动判别和隔离馈线故障区段并恢复故障区域的供电，从而达到减小停电面积和缩短停电时间的目的。

　　开闭所和配电变电站自动化完成对配网中110kV开闭所、小区变的开关位置，保护动作信号、小电流接地选线情况，母线电压，线路电路，有功和无功功率以及电度的远方监视，以及开关远方控制、变压器远方有载调压等，从而有助于进一步提高供电可靠性和改善供电质量。变压器巡检系指对配网中各变压器的参数远方监控和补偿电容器的自动投切和远方投切等，从而达到提高供电质量的目的。

　　需方管理是电力的供需双方共同对用电市场进行管理，以达到提高供电可靠性，减少能源消耗及供需双方的费用支出目的。其内容包括负荷监控与管理和远方抄表与计费自动化两方面。

　　配电网负荷监控与管理是根据客户的用电量、分时电价、天气预报以及建筑物内的供暖特性等进行综合分析，确定最优化的负荷控制计划，对集中负荷及部分工厂用电负荷进行监视，管理和控制，并通过合理的电价结构引导客户转移负荷，平坦负荷曲线，从而进一步发挥和利用现有设备的容量。

　　远方抄表与计费自动化是指通过各种通讯手段读取远方客户电表数据，并将其传至控制中心，自动生成电费报表和曲线，并能实现付费率和各项统计功能，从而降低劳动强度，提高营业管理现代化水平。

　　配电地理信息系统的内容主要包括：设备管理、客户信息系统、故障报修系统、停电管理系统和配电网发展规划设计等功能。

　　网络分析与优化：包括潮流分析和网络拓扑优化，目的在于减少线损、改善电压质量、降低运行成本、提高供电质量。

　　工作管理系统是对设备进行监测，并对采集的数据进行分析以确定设备实际磨损状态，并据此规划检修顺序进行计划检修。

　　调度员培训模拟系统是通过用软件对配电网的模拟防真的手段，是对调度员进行培训，当数据来自实时采集时，也可帮助调度员在操作前了解操作的结果，从而提高调度的安全

　　性和可靠性。

　　配电网的自动保护装置是配电网中最基本和主要的自动化设施。主要配置于变电所的断路器上。在大中型城市的点网中。110kV配电断路器采用真空断路器(与自动化系统共同

　　安装于高压开关柜中)。

　　安全监控和数据采集系统以计算机为基础，采用数字编码以扫描方式进行信息传送和接受。实现调度中心对多个远方变电的连续监视、遥控和数据采集，称调度自动化(SCADA)系统。配电网的调度自动化功能一般有报警、遥控、数据采集、记录和显示等。

　　调度自动化的范围只涉及变电所中的设备，变电所外的配电线则由配电线承担。配电线自动化是当配电线故障时，配电线上的自动装置能代替运行人员实行各种操作，将故障区段自动隔离和恢复供电，使停电时间和范围限制在最小。实现配电线自动化需将权限用自动化分段开关分成几段，并配置相应的控制装置。当线路多次过流脉冲计数、电压消失或被检测失压时，自动隔离永久性故障，恢复供电。

　　配电过程自动化是集计算机技术、现代通信技术、自动控制技术、电力系统理论和电气设备制造等新兴技术密集型的高新技术产业，是电网改造的重要组成部分。

　　自从电力自动化公司承担配电过程自动化项目以来，采用上述技术先后完成了以下项目。

　　2.馈线自动化系统

　　该系统的技术特点是：

　　1)创立了配电网的变结构耗散网络模型，即通过将线路上的柱上开关看作是节点，将相邻的两个节点问的配电馈线和配电变压器综合看作一种耗散元件，并从负荷的角度描述配电网的方法对复杂配电网进行了简化处理，即少了节点数目，又突出了配电网的主要参数，并且解决了由于配电网量测点严重缺乏带来得分析困难;

　　2)创立了基于变结构耗散网络的故障隔离，健全区域优化恢复、负荷均衡化和调度仿真的有效方法;

　　3)创立的突变电量启动的不良数据辨识和网络结线分析方法能够有效地提高系统的可靠性和数据正确性;

　　4)系统中FTU的开关两侧失电跳闸机构，能够有效解决故障后柱上开关越级跳闸对网络重构的不利影响;

　　5)该系统采用分层集结的体系结构和混合通信方式，能够很好地降低系统造价和提高性价比，适合于我国国情;

　　6)该系统具有先进监控功能，10kV分段开关和联络开关遥测、通信和遥控功能，配电开闭所遥测、通信和遥控功能、故障隔离、健全区域优化恢复、负荷均衡化、调度仿真和web浏览功能。

　　3.配电自动化系统智能配电软件

　　该项目也是国家中小企业创新基金项目，该项目是一个高起点项目。它的技术特点主要有：

　　1)采用新颖的配电网简化建模方法实现了网络拓扑功能，提出了耗散元件的概念，并从负荷的角度描述配电网的方法，既减少了节点数目，又突出了配电网的主要参数;

　　2)针对配电网严重缺乏量测数据的实际情况，提出了等负荷以及等负荷密度的方法，大大简化了复杂配电网的分析，充分利用有限的量测数据获得良好的分析结果，并在此基础上研发了配电网潮流计算和配电网调度仿真软件;

　　3)基于简化模型开发了配电网故障区域判断和隔离软件模块，并以安全和负荷均衡为原则，建立了故障隔离后受故障影响的健全区的优化恢复策略搜寻软件模块，能够有效地减

　　少停电面积、缩短停电时间;

　　4)建立了基于随机初值的启发式算法的配电网络优化软件模块，在优化处理中综合考虑历史、现在和未来的负荷情况;

　　5)提出了基于环路分析快速遗传算法，有效减少了搜索空间，显著提高了收敛速度，在此基础上研发了基于快速遗传算法的配电网络优化应用软件;

　　6)该软件可运行于UNIX和Windos 2000操作平台，oracle、sybase或sql server数据库的配电网系统中。

　　4.县级电网综合自动化系统

　　该系统的技术特点主要是：

　　1)系统采用统一的软件平台设计思想，将县级电网调度自动化系统、变电站集控系统、城区配电自动化系统、配电地理信息系统以及DMS、EMS集结为一体。完成所有配电网及其管理功能，有效地降低了造价，具有较高的性价比;

　　2)充分应用馈线自动化和智能配电软件建立的理论、算法和应用软件基础，实现了系统网络拓扑的新型的简化的建模、故障的判断和隔离;建立了受故障影响的健全区域的优化恢复策略搜寻软件，能够有效减小停电面积，缩短停电时间;创立的突变量启动的不良数据辨识和网络结线分析方法能够有效地提高系统的可靠性和数据正确性;

　　3)采用了电容储能方式的开关两侧失电补跳机构，有效地消除了故障后柱上开关越级跳闸对网络重构的不良影响。

　　5.馈线开关监控终端(F1U)

　　该项产品已经经过两次更新换代，先进技术的应用，产品技术含量在不断提高，产品的可靠性、稳定性也不断提高，产品已逐渐实现系列化。技术特点：

　　1)该装置是一种集测量、保护、监控为一体的户外开关设备远程监控装置，能够与主站一起实现馈线故障定位、故障隔离功能;

　　2)该装置采用以下先进技术：

　　a)软件平台采用嵌入式实时多任务操作系统，控制回路采用专用的可编程逻辑电路，保证了系统高效、可靠运行;

　　b)模拟量输入采用零相差高精度高速同步采样、数字滤波算法，提高了装置精度;

　　c)采用高可靠的开关电源实现交流、直流电源无延迟切换和对蓄电池的智能管理;

　　d)该装置具有电容储能方式的停电跳闸控制回路，在交流电源失电后，仍能控制开关可靠地分、合，同时采用了一种过流启动，带电后延时合闸或闭锁的新的重合闸策略，显著提

　　高了供电的可靠性。

　　3)电磁兼容性达到国家最高标准Ⅳ ，工作温度范围：一40oC～85~C，能适应户外和电磁严重污染的恶劣环境。

　　6.配变监控终端( TTU)

　　该装置是一种集测量、保护、监控为一体的装置，主要用于10kV柱上配电变压器、箱式变电站和小区变电设备远程监控及数据信息传递功能。可采集变压器电压、电流、功率、电度量等。并将上述信息由通信网络发向远方的主站系统，而且能够接收主站发出的命令进行相应的控制操作，有助于网络的优化与管理。该装置采用以下先进技术：

　　a)软件平台采用嵌入式实时多任务操作系统，控制回路采用专用的可编程逻辑电路，保证了系统高效、可靠运行;

　　b)模拟量输入采用零相差高精度高速同步采样、数字滤波算法，提高了装置精度;

　　c)采用高可靠的开关电源实现交流、直流电源无延迟切换和对蓄电池的智能管理;电磁兼容性达到国家标准，能适应户外和电磁严重污染的恶劣环境。

　　7.变电站/开闭所远动终端(RTU)

　　该系列产品已经具备了表计RTU，交流采样RTU、CAN总线方式的交流采样RTU。

　　1)交流采样方式RTU技术特点是：在数据采集过程中采用差分式数字滤波器;采用双CPU模式和双端存储器RRAM;遥控输出采用唯一性逻辑判断闭锁控制。

　　2)CAN总线方式交流采样RTU技术特点是：

　　a)保留了原交流采样RTU的技术特点;

　　b)采用嵌入式WIN CE系统操作平台;

　　C)采用can总线方式，替代RS一485总线方式;

　　d)采用功能分布式设计思路，各个功能由独立的单元完成，通过can总线方式与主机通信;具备网络通信能力;

　　e)采用嵌入式WIN CE系统可以实现多通信口、多规约并存形式;拓展了CAN—RTU的应用领域，可实现配电子站、一体化配电子站、集中式RTU、分布式RTU等不同组合功能。

　　8.结语

　　配电自动化是电力系统现代化的必然趋势，它有助于最大限度地挖掘配电网的潜力，并且确保用户的电能质量满足要求，使电力公司和用户都能从配电自动化中得到收益。

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文章名称： 关于电力配电自动化系统技术的探讨

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