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摘要:在电力系统中发电、输电、供电等过程中的一个不可缺少的环节就是配电系统。笔者对当前配电自动化及管理系统进行了详细的介绍,简要的分析了我国配电网和自动化系统的现状,并深入的探讨了实现配电自动化及管理系统的措施。
关键词:电力系统;配电;自动化
Abstract: In power system, the distribution system is an indispensable link in the process of power generation, transmission, power supply and so on The author introduced in detail of the current distribution automation and management system, a brief analysis of the power distribution network in China and the current conditions of the automation system, and further discussed the measures on. realization of distribution automation and distribution management system
Key words: power system; distribution automation;
中图分类号:TM76文献标识码:A文章编号:
1配电自动化概述
配电自动化是利用现代电子、计算机通信及网络技术,将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成, 构成完整的自动化系统,实现配电网及其设备正常运行以及事故状态下的监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化。从而改进供电质量,与用户建立更密切更负责的关系,以合理的价格满足用户要求的多样性,力求供电经济性最好,企业管理更为有效。配电自动化包含以下几个方面:
(1)馈线自动化。馈线自动化完成馈电线路的监测、控制、故障诊断、故障隔离和网络重构。其主要功能有:运行状态监测、远方控制和就地自主控制、故障区隔离、负荷转移及恢复供电、无功补偿和调压等。
(2)变电站自动化系统。变电站综合自动化系统是利用微机技术,将变电站的控制测量、传输处理、继电保护、故障录波、远动功能融为一体的多机共享系统。变电站综合自动化系统所能完成的主要功能包括:数据采集、继电保护、参数监测、运行控制、事件记录、事故报警等。功能的综合是区别于常规变电站的最大特点,它以计算机技术为基础,以数据通讯为手段,以信息共享为目标,以便更好地实施无人值班。
(3)配电管理系统。是指用现代计算机、信息处理及通信等技术和相关设备对配电网的运行进行监视、管理和控制。它是配电自动化系统的神经巾枢,整个配电自动化系统的监视、控制和管理中心。需求侧管理。通过一系列经济政策和技术措施,由供需双方共同参与的供用电管理。包含负荷管理、用电管理及需方发电管理等。需求侧管理的几个内容涉及电力供需双方,甚至与电力管理体制有关,必须通过立法和制订相应的规则,并最终由电力市场来调节。可以看到,电力的供需双方不仅仅是一种电力买卖关系,也是以双方利益为纽带的合作伙伴关系,在电力市场环境下,需求侧管理必将被重视。
(4)配电通信系统。是配电自动化系统的一个重要环节,由于配电网终端节点数量巨大,给通信方案的选择带来困难,配电系统可有有线、无线、光纤、载波等多种通信方式。对于通信方式的选择应根据用户的具体情况选择一种性能价格比最高的方式。下面简要分析各种通信方式的利弊:
1)有线方式有电话线和专线2种。电话线方式设备投资较低,可靠性和实时性也较低,由于电话线架设非常方便,广泛适用于实时性要求不高的配电终端。专线方式可靠性和实时性都很好,适合实时性要求较高的配电终端设备,缺点是需要架设专用通信线。
2)无线方式有普通电台和高速智能数传电台2种。普通电台已广泛应用于负荷控制系统中,优点是投资少,缺点是可靠性较低,控制较严。高速智能数传电台通信速率高,频点可复用,支持x.25协议,有路由选择功能和主动上报功能,适合配电自动化系统应用,缺点是价格较高。
3)光纤通信方式有光端机方式和光接口板方式2种。光纤通信的主要优点是通信容量大、抗干扰能力强、损耗小:缺点是价格较高。光端机方式适合容量大的站点,成本也较高。光接口板的方式将光电转换器直接置入配电终端内,并可以利用编码复用方式多个配电终端设备公用一对光纤,有效地降低了成本。另外,如果多膜光缆能够满足配电系统的距离要求,选用多膜光缆也比单膜光缆通信成本低得多。所以,光纤通信方式在配电自动化通信系统中有着广泛的应用前景。
2 配电自动化的发展现状
① 自动化开关设备相互配合的配电自动化阶段:主要设备为重合器和分段器等,不需要建设通信网络和计算机系统,主要功能是在故障时通过自动化开关设备相互配合实现故障隔离和健全区域恢复供电。②通信网络、馈线终端单元和后台计算机网络的配电自动化系统:在配电网正常运行时能起到监视配电网运行状况和遥控改变运行方式的作用,故障时能及时察觉,并由调度员通过遥控隔离故障区域和恢复健全区域供电。③增加自动控制功能:随着计算机技术发展,产生了第三阶段的配电自动化系统。现阶段的配电自动化以此为目标建设和完善。
3 实现配电自动化及管理系统的措施
(1)落实管理系统与实时系统的一体化。配电自动化所需要的一次设备的成本非常大,因此,配电自动化仅仅应用于一些较为重要的地区。但是AM/FM/GIS能够在所有的配网当中运用,如果通过AM/FM/GIS系统并将管理系统与实时系统一体化则可以弥补配电自动化在此方面的劣势, 实施AM/FM/GIS与SCADA一体化,以提高系统的总体效率。
(2)建設良好的配电网架。实现配电自动化及管理系统必不可少的条件就是建设良好的配电网架。目前较为普遍的配网接线包括网状、环网状及树状等各种形式,其中环网状的配网接线被人们广泛的应用。在实际应用当中,应当将配电网作环网化处理,合理的对10kV的馈线进行分段,除此之外还应该确保在故障产生时,10kV的馈线和主干线以及110kV的变电容量具备充足的复合转移的能力。
(3)合理化通信通道。应该根据配电自动化及管理系统的要求、实际通信条件以及通信规划并按照资源共享及分层配置为主要原则来选择通信系统的通道。通信通道的种类很多,其中包括有线、无线、光纤、微波以及载波等等。对于试点项目最好采用光纤,而对于主干线来说应该运用高中速通信通道。
(4)加强对配电自动化及管理系统的管理。目前的配电自动化及管理系统的运用正出于由传统的管理模式向现代化的管理模式转变的过程当中,此过程涉及的范围十分广泛,包含的内容也非常的多,为了使投入产出比达到最大值,因此对配电自动化及管理系统的发展加强领导、统筹规划、分步实施是非常重要的。
4 配电自动化的发展趋势
①从多岛化到集成的配电管理系统DMS:传统的配电自动化,是由一些单项、分散的多岛自动化所组成,功能相互重叠、数据不能共享、通道不能借用、功能不能互补。借助计算机通信和网络技术把单项自动化系统相互连接起来,例如将配电网数据采集和监控(SCADA)、负荷管理(LM)和管理信息系统(MIS)通过少量接口转换实现互联而组成一个混合系统。解决问题的最佳途径,即遵循“开放系统”最大限度地保护用户原有硬软件投资的原则,采用开放系统结构(OSA),实现多应用系统产品厂家系统集成的道路。
② 配电网优化运行:电力市场的不断完善迫使电力企业以效益为目标,把工作重心转移到效率管理、降低成本和为用户提供优质服务上。这使得供电企业必须不断地分析电网的运行性能、制定电网优化运行方案。
③定制电力技术的应用:定制电力(Custom Power)技术是Narain G.Hingorani任职于美国电力科学研究院(EPRI)时和柔性输电(FACTS)技术一起提出的。其核心内容是电力电子设备的应用。该项技术可解决电压突升、突降和瞬时断电等配电系统扰动所引起的种种问题,可补偿电压下降及短时断电,对谐波进行有效的滤波,补偿相电流的不平衡,改进功率因数,其对提高供电质量方面有着广阔的前景,值得研究。
结束语
配电网是当前电网建设的热点,无论是大型、中小型城市都是把电网改造建设及自动化的实施列入工作重点,投入大量的资金和人力,将对整个电网建设有重大影响,相信配电网自动化的实施在各方面的共同努力下,不断完善并上升为标准化、规范化管理,一定会取得较好的成效,得到更大的社会效益和经济效益。
总之,随着我国配电网自动化技术的不断发展,我国将加大电力建设的力度,在未来的一段时期内,开放、平稳可靠、高性能的配电网目标将在各地逐步实现。
关键词:电力系统;配电;自动化
Abstract: In power system, the distribution system is an indispensable link in the process of power generation, transmission, power supply and so on The author introduced in detail of the current distribution automation and management system, a brief analysis of the power distribution network in China and the current conditions of the automation system, and further discussed the measures on. realization of distribution automation and distribution management system
Key words: power system; distribution automation;
中图分类号:TM76文献标识码:A文章编号:
1配电自动化概述
配电自动化是利用现代电子、计算机通信及网络技术,将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成, 构成完整的自动化系统,实现配电网及其设备正常运行以及事故状态下的监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化。从而改进供电质量,与用户建立更密切更负责的关系,以合理的价格满足用户要求的多样性,力求供电经济性最好,企业管理更为有效。配电自动化包含以下几个方面:
(1)馈线自动化。馈线自动化完成馈电线路的监测、控制、故障诊断、故障隔离和网络重构。其主要功能有:运行状态监测、远方控制和就地自主控制、故障区隔离、负荷转移及恢复供电、无功补偿和调压等。
(2)变电站自动化系统。变电站综合自动化系统是利用微机技术,将变电站的控制测量、传输处理、继电保护、故障录波、远动功能融为一体的多机共享系统。变电站综合自动化系统所能完成的主要功能包括:数据采集、继电保护、参数监测、运行控制、事件记录、事故报警等。功能的综合是区别于常规变电站的最大特点,它以计算机技术为基础,以数据通讯为手段,以信息共享为目标,以便更好地实施无人值班。
(3)配电管理系统。是指用现代计算机、信息处理及通信等技术和相关设备对配电网的运行进行监视、管理和控制。它是配电自动化系统的神经巾枢,整个配电自动化系统的监视、控制和管理中心。需求侧管理。通过一系列经济政策和技术措施,由供需双方共同参与的供用电管理。包含负荷管理、用电管理及需方发电管理等。需求侧管理的几个内容涉及电力供需双方,甚至与电力管理体制有关,必须通过立法和制订相应的规则,并最终由电力市场来调节。可以看到,电力的供需双方不仅仅是一种电力买卖关系,也是以双方利益为纽带的合作伙伴关系,在电力市场环境下,需求侧管理必将被重视。
(4)配电通信系统。是配电自动化系统的一个重要环节,由于配电网终端节点数量巨大,给通信方案的选择带来困难,配电系统可有有线、无线、光纤、载波等多种通信方式。对于通信方式的选择应根据用户的具体情况选择一种性能价格比最高的方式。下面简要分析各种通信方式的利弊:
1)有线方式有电话线和专线2种。电话线方式设备投资较低,可靠性和实时性也较低,由于电话线架设非常方便,广泛适用于实时性要求不高的配电终端。专线方式可靠性和实时性都很好,适合实时性要求较高的配电终端设备,缺点是需要架设专用通信线。
2)无线方式有普通电台和高速智能数传电台2种。普通电台已广泛应用于负荷控制系统中,优点是投资少,缺点是可靠性较低,控制较严。高速智能数传电台通信速率高,频点可复用,支持x.25协议,有路由选择功能和主动上报功能,适合配电自动化系统应用,缺点是价格较高。
3)光纤通信方式有光端机方式和光接口板方式2种。光纤通信的主要优点是通信容量大、抗干扰能力强、损耗小:缺点是价格较高。光端机方式适合容量大的站点,成本也较高。光接口板的方式将光电转换器直接置入配电终端内,并可以利用编码复用方式多个配电终端设备公用一对光纤,有效地降低了成本。另外,如果多膜光缆能够满足配电系统的距离要求,选用多膜光缆也比单膜光缆通信成本低得多。所以,光纤通信方式在配电自动化通信系统中有着广泛的应用前景。
2 配电自动化的发展现状
① 自动化开关设备相互配合的配电自动化阶段:主要设备为重合器和分段器等,不需要建设通信网络和计算机系统,主要功能是在故障时通过自动化开关设备相互配合实现故障隔离和健全区域恢复供电。②通信网络、馈线终端单元和后台计算机网络的配电自动化系统:在配电网正常运行时能起到监视配电网运行状况和遥控改变运行方式的作用,故障时能及时察觉,并由调度员通过遥控隔离故障区域和恢复健全区域供电。③增加自动控制功能:随着计算机技术发展,产生了第三阶段的配电自动化系统。现阶段的配电自动化以此为目标建设和完善。
3 实现配电自动化及管理系统的措施
(1)落实管理系统与实时系统的一体化。配电自动化所需要的一次设备的成本非常大,因此,配电自动化仅仅应用于一些较为重要的地区。但是AM/FM/GIS能够在所有的配网当中运用,如果通过AM/FM/GIS系统并将管理系统与实时系统一体化则可以弥补配电自动化在此方面的劣势, 实施AM/FM/GIS与SCADA一体化,以提高系统的总体效率。
(2)建設良好的配电网架。实现配电自动化及管理系统必不可少的条件就是建设良好的配电网架。目前较为普遍的配网接线包括网状、环网状及树状等各种形式,其中环网状的配网接线被人们广泛的应用。在实际应用当中,应当将配电网作环网化处理,合理的对10kV的馈线进行分段,除此之外还应该确保在故障产生时,10kV的馈线和主干线以及110kV的变电容量具备充足的复合转移的能力。
(3)合理化通信通道。应该根据配电自动化及管理系统的要求、实际通信条件以及通信规划并按照资源共享及分层配置为主要原则来选择通信系统的通道。通信通道的种类很多,其中包括有线、无线、光纤、微波以及载波等等。对于试点项目最好采用光纤,而对于主干线来说应该运用高中速通信通道。
(4)加强对配电自动化及管理系统的管理。目前的配电自动化及管理系统的运用正出于由传统的管理模式向现代化的管理模式转变的过程当中,此过程涉及的范围十分广泛,包含的内容也非常的多,为了使投入产出比达到最大值,因此对配电自动化及管理系统的发展加强领导、统筹规划、分步实施是非常重要的。
4 配电自动化的发展趋势
①从多岛化到集成的配电管理系统DMS:传统的配电自动化,是由一些单项、分散的多岛自动化所组成,功能相互重叠、数据不能共享、通道不能借用、功能不能互补。借助计算机通信和网络技术把单项自动化系统相互连接起来,例如将配电网数据采集和监控(SCADA)、负荷管理(LM)和管理信息系统(MIS)通过少量接口转换实现互联而组成一个混合系统。解决问题的最佳途径,即遵循“开放系统”最大限度地保护用户原有硬软件投资的原则,采用开放系统结构(OSA),实现多应用系统产品厂家系统集成的道路。
② 配电网优化运行:电力市场的不断完善迫使电力企业以效益为目标,把工作重心转移到效率管理、降低成本和为用户提供优质服务上。这使得供电企业必须不断地分析电网的运行性能、制定电网优化运行方案。
③定制电力技术的应用:定制电力(Custom Power)技术是Narain G.Hingorani任职于美国电力科学研究院(EPRI)时和柔性输电(FACTS)技术一起提出的。其核心内容是电力电子设备的应用。该项技术可解决电压突升、突降和瞬时断电等配电系统扰动所引起的种种问题,可补偿电压下降及短时断电,对谐波进行有效的滤波,补偿相电流的不平衡,改进功率因数,其对提高供电质量方面有着广阔的前景,值得研究。
结束语
配电网是当前电网建设的热点,无论是大型、中小型城市都是把电网改造建设及自动化的实施列入工作重点,投入大量的资金和人力,将对整个电网建设有重大影响,相信配电网自动化的实施在各方面的共同努力下,不断完善并上升为标准化、规范化管理,一定会取得较好的成效,得到更大的社会效益和经济效益。
总之,随着我国配电网自动化技术的不断发展,我国将加大电力建设的力度,在未来的一段时期内,开放、平稳可靠、高性能的配电网目标将在各地逐步实现。