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濟寧配電系統自動化建設實踐的探索
摘要:介紹了濟寧局城區配電網自動化系統的實施情況、功能及實現目標。
關鍵詞:配電 系統 自動化 實踐
1、城區配電網結構概況
目前濟寧城區共有7座變電所,即市中所、東郊所、西郊所、南郊所、北郊所、后鋪所和高新所,城區10kV主干線路46條。結合城網建設改造和標準化工作, 以市中變為中心,城區全部實現了多電源點供電和"手拉手"供電,供電符合"N-1"準則,滿足配電自動化對手拉手線路供電電源的要求。整個配電網絡結構合理,各種電力設施標準,為配電自動化的實施打下了堅實的基礎。
2、配電自動化系統實施范圍
"上規模才能出效益",本著高起點、高標準、高度代表性的原則,我公司的配電自動化系統覆蓋整個濟寧城區,包括主站系統一套,子站系統7套,戶外配電設備計118臺柱上開關,10座開閉所,實現 42條架空線路、4條地纜線路的饋線自動化。
3、配電自動化系統簡介
實踐證明,建設DA與基于GIS 的DMS一體化系統,實現在線系統與離線系統、電網結構與地理圖形、電網信息與用戶信息的有機結合,給我們構建了完整的、時間與空間一體的現代化數字配電網概念,在配電調度、運行、規劃、設計、施工、業擴、搶修、營銷、客戶服務等多方面將發揮重要的作用,應是我國配電自動化及配電管理的基本模式,它也是當今世界配電管理現代化的發展方向,是數字化供電公司的最重要的組成部分 。我公司的配電自動化系統即是上述DA與基于GIS的DMS一體化系統。
傳統意義上的DA系統有兩種模式,即電壓型和電流型。兩種模式在理論上均能實現,主要應考慮本地區的實際情況。電流型開關由于需要直流電源做為操作電源, 運行維護工作量大,故障處理和網絡重構高度依賴通信系統和后臺系統支持,具有較大的風險性,配電線路供電半徑和縮短和分段數量的增加以及線路上負荷情況的變化,給各級開關的動作時間的配合帶來了整定難題,且開關需切斷故障電流,造價高昂推廣受限,基于上述原因,根據我市配電網現狀,我公司選用電壓型DA系統。
3.1 概況
配電自動化設備采用日本東芝公司開發、設計、生產的電壓型自動化設備,包括:柱上自動真空開關、電源變壓器、一體型遙控終端單元和站內故障指示設備。
配電自動化系統由配電主站系統、配電子站系統和系列戶外測控終端及通信系統組成,能夠對配電網絡進行全面的計算機監視、控制和管理。位于配電調度中心的配電主站系統具有配電SCADA、配電GIS、配電仿真、在線維護、大屏幕顯示和高級應用分析等功能。配電子站系統分布于市區變電所,負責各變電所管轄的戶外測控終端RTU(FTU、TTU、DTU等)的信息轉發和監控,并可轉發站內RTU和保護信息。戶外測控終端分布于廣闊的配電網絡各個節點,負責采集配電線路的信息及轉發,并執行配電線故障的就地保護和配電線路的遙測、遙控、遙信功能。
3.2 配電主站系統
配電主站是整個配電自動化系統的核心,主站系統采用日本東芝技術的TOSCAN-D3000C系統,其硬件和軟件遵循國際標準設計。配電主站的設備包括分布于兩層開放型LAN網上的服務器、工作站、TCM和外設等。服務器和工作站選用的是UNIX EWS生產廠家Sun Micros System制造的Sun Ultra 60。
系統主要功能:
(1) 配電SCADA功能:配電SCADA不僅包括數據采集(遙信、遙測)、報警、事件順序記錄、事故追憶、遠方控制(遙控)、計算、趨勢曲線、歷史數據存儲和制表打印、事件記錄等常規SCADA功能,還包括線路的動態著色、地理接線與GIS集成等功能。它主要包括數據采集、處理、顯示和控制功能。
(2) 故障處理功能:
自動查找配電網、變電所發生的故障并自動恢復故障區間以外停電區間的正常供電。當配電網、變電所發生故障時,根據發生故障引起的配電線開關、保護、柱上開關的狀態變化判斷故障的發生區間及原因,并通過畫面顯示、警報鳴響、打印等來通知操作人員。
(3) DMS功能:
配電網地理信息系統(GIS)是建設DMS的基礎,它與AM/FM結合,形成AM/FM/GIS系統,把配電網圖形資料和非圖形參數建立于地理圖形的基礎上,真實反映配網線路的實際走向、電力設備地理位置和屬性、所屬電力用戶的屬性等各種信息。為監視配電網的運行和電力系統運行管理提供具有地理信息的網絡模型,支撐系統應用軟件的開發,實現圖形處理、線路工程輔助設計、查詢統計、設備運行臺帳管理、用戶報修、用戶業擴輔助設計等功能。
(4) 與其他系統的接口:配電自動化系統具有開放分布的特點,網絡通信采用TCP/IP國際標準協議,因此系統可直接通過LAN、或經網橋與其他自動化系統進行集成。其中包括與公司MIS系統、用電MIS系統、調度自動化系統和大屏幕顯示等系統的接口。
(5) 高級應用軟件:
包括網絡拓撲、狀態估計、在線仿真、負荷管理、潮流計算、短路電流計算、可靠性分析、運行管理、工程管理等軟件
(6) 三大指標計算:
包括配網可靠性分析、網損計算、電壓合格率統計。
3.3 配電子站系統(TCR)配電子站主要采集變電所內RTU和戶外各種RTU(FTU、DTU、TTU等)的信息,并進行數據匯集和轉發。由于配電子站管理的 RTU數量眾多(是變電所監控系統的3~5倍),因此配電子站的高可靠性和靈活配置的設計是必不可少的。
配電子站的主要功能包括:
(1) 變電所內RTU數據的匯集和轉發。
(2) 戶外RTU(包括FTU、DTU、TTU等)數據的匯集和轉發。
(3) 數據預處理。
(4) 規約轉換。
(5) 當地維護功能。
(6) 自我診斷功能。
3.4 配電終端設備遙控終端單元RTU分布于復雜的配電網上且數目眾多,運行環境惡劣,因此要求產品具有高度的可靠性和免維護的特點。遙控終端單元 TOSDAC-D21P11具有智能化故障查尋、就地隔離功能,并帶有遠方通信功能。TOSDAC-D21P11產品設計嚴謹,工業化程度高,結構具有全免維護特點,采用全密封鍍金航空接插頭,性能優越。
3.5 系統通信
系統通信采用以光纖通信為主,雙絞線通信和載波通信為輔的模式。配電子站及主站之間的信息傳送量大,對通信速率要求較高,光纖通信具有容量大、傳輸速率高、可靠性強的特點,同時光纖雙環網還具有"自愈"功能,因此配電系統自動化的主干通信通道全部設計為光纖通信;子站與終端通訊數據量相對較少,根據現場架設場地和設備實際,設計為光纖與雙絞線混合模式,部分處于城區邊緣、需架設線路較長且下步無商業化運營的需要,則采用配電載波的形式。
4、配電自動化系統實現目標
(1) 完成適用于開閉所DTU、柱上開關FTU及部分配變TTU的功能,監視配電設備運行工況,準確及時發現缺陷,減少人員的現場操作,提高配網安全運行水平。
(2) 優化網絡運行方式,提高設備利用程度,減少備用容量,降低電網建設投資和運行維護費用,實施分區線損考核,減少電能損失,提高運行經濟性和企業經濟效益。
(3) 提供業擴工程輔助設計,實現各類統計報表的自動生成,提高工作效率。
(4) 提高供電可靠性,改善電能質量,加快業擴報裝速度,縮短故障搶修時間,為用電管理提供科學依據,提高優質服務水平,樹立良好的社會形象。
(5) 初步建立起主站系統基本的軟硬件系統平臺和配電子站系統,為系統的擴展留有余地。
(6) 在現有通信網絡的基礎上,構建滿足配電系統需要的ATM通信網絡,同時為以后參與社會化信息服務打下基礎。
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