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濟寧配電系統(tǒng)自動化建設實踐的探索
摘要:介紹了濟寧局城區(qū)配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的實施情況、功能及實現(xiàn)目標。
關鍵詞:配電 系統(tǒng) 自動化 實踐
1、城區(qū)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)概況
目前濟寧城區(qū)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(qū)10kV主干線路46條。結(jié)合城網(wǎng)建設改造和標準化工作, 以市中變?yōu)橹行?城區(qū)全部實現(xiàn)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(wǎng)絡結(jié)構(gòu)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(tǒng)實施范圍
"上規(guī)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(tǒng)覆蓋整個濟寧城區(qū),包括主站系統(tǒng)一套,子站系統(tǒng)7套,戶外配電設備計118臺柱上開關,10座開閉所,實現(xiàn) 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(tǒng)簡介
實踐證明,建設DA與基于GIS 的DMS一體化系統(tǒng),實現(xiàn)在線系統(tǒng)與離線系統(tǒng)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與地理圖形、電網(wǎng)信息與用戶信息的有機結(jié)合,給我們構(gòu)建了完整的、時間與空間一體的現(xiàn)代化數(shù)字配電網(wǎng)概念,在配電調(diào)度、運行、規(guī)劃、設計、施工、業(yè)擴、搶修、營銷、客戶服務等多方面將發(fā)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(xiàn)代化的發(fā)展方向,是數(shù)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(tǒng)即是上述DA與基于GIS的DMS一體化系統(tǒng)。
傳統(tǒng)意義上的DA系統(tǒng)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(xiàn),主要應考慮本地區(qū)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(wǎng)絡重構(gòu)高度依賴通信系統(tǒng)和后臺系統(tǒng)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(shù)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(jù)我市配電網(wǎng)現(xiàn)狀,我公司選用電壓型DA系統(tǒng)。
3.1 概況
配電自動化設備采用日本東芝公司開發(fā)、設計、生產(chǎn)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(nèi)故障指示設備。
配電自動化系統(tǒng)由配電主站系統(tǒng)、配電子站系統(tǒng)和系列戶外測控終端及通信系統(tǒng)組成,能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)絡進行全面的計算機監(jiān)視、控制和管理。位于配電調(diào)度中心的配電主站系統(tǒng)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(tǒng)分布于市區(qū)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(zhuǎn)發(fā)和監(jiān)控,并可轉(zhuǎn)發(fā)站內(nèi)RTU和保護信息。戶外測控終端分布于廣闊的配電網(wǎng)絡各個節(jié)點,負責采集配電線路的信息及轉(zhuǎn)發(fā),并執(zhí)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(tǒng)
配電主站是整個配電自動化系統(tǒng)的核心,主站系統(tǒng)采用日本東芝技術(shù)的TOSCAN-D3000C系統(tǒng),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(wǎng)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(chǎn)廠家Sun Micros System制造的Sun Ultra 60。
系統(tǒng)主要功能:
(1) 配電SCADA功能:配電SCADA不僅包括數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)存儲和制表打印、事件記錄等常規(guī)SCADA功能,還包括線路的動態(tài)著色、地理接線與GIS集成等功能。它主要包括數(shù)據(jù)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(wǎng)、變電所發(fā)生的故障并自動恢復故障區(qū)間以外停電區(qū)間的正常供電。當配電網(wǎng)、變電所發(fā)生故障時,根據(jù)發(fā)生故障引起的配電線開關、保護、柱上開關的狀態(tài)變化判斷故障的發(fā)生區(qū)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(wǎng)地理信息系統(tǒng)(GIS)是建設DMS的基礎,它與AM/FM結(jié)合,形成AM/FM/GIS系統(tǒng),把配電網(wǎng)圖形資料和非圖形參數(shù)建立于地理圖形的基礎上,真實反映配網(wǎng)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(jiān)視配電網(wǎng)的運行和電力系統(tǒng)運行管理提供具有地理信息的網(wǎng)絡模型,支撐系統(tǒng)應用軟件的開發(fā),實現(xiàn)圖形處理、線路工程輔助設計、查詢統(tǒng)計、設備運行臺帳管理、用戶報修、用戶業(yè)擴輔助設計等功能。
(4) 與其他系統(tǒng)的接口:配電自動化系統(tǒng)具有開放分布的特點,網(wǎng)絡通信采用TCP/IP國際標準協(xié)議,因此系統(tǒng)可直接通過LAN、或經(jīng)網(wǎng)橋與其他自動化系統(tǒng)進行集成。其中包括與公司MIS系統(tǒng)、用電MIS系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)和大屏幕顯示等系統(tǒng)的接口。
(5) 高級應用軟件:
包括網(wǎng)絡拓撲、狀態(tài)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(wǎng)可靠性分析、網(wǎng)損計算、電壓合格率統(tǒng)計。
3.3 配電子站系統(tǒng)(TCR)配電子站主要采集變電所內(nèi)RTU和戶外各種RTU(FTU、DTU、TTU等)的信息,并進行數(shù)據(jù)匯集和轉(zhuǎn)發(fā)。由于配電子站管理的 RTU數(shù)量眾多(是變電所監(jiān)控系統(tǒng)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(nèi)RTU數(shù)據(jù)的匯集和轉(zhuǎn)發(fā)。
(2) 戶外RTU(包括FTU、DTU、TTU等)數(shù)據(jù)的匯集和轉(zhuǎn)發(fā)。
(3) 數(shù)據(jù)預處理。
(4) 規(guī)約轉(zhuǎn)換。
(5) 當?shù)鼐S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(wǎng)上且數(shù)目眾多,運行環(huán)境惡劣,因此要求產(chǎn)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(chǎn)品設計嚴謹,工業(yè)化程度高,結(jié)構(gòu)具有全免維護特點,采用全密封鍍金航空接插頭,性能優(yōu)越。
3.5 系統(tǒng)通信
系統(tǒng)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(huán)網(wǎng)還具有"自愈"功能,因此配電系統(tǒng)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(shù)據(jù)量相對較少,根據(jù)現(xiàn)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(qū)邊緣、需架設線路較長且下步無商業(yè)化運營的需要,則采用配電載波的形式。
4、配電自動化系統(tǒng)實現(xiàn)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(jiān)視配電設備運行工況,準確及時發(fā)現(xiàn)缺陷,減少人員的現(xiàn)場操作,提高配網(wǎng)安全運行水平。
(2) 優(yōu)化網(wǎng)絡運行方式,提高設備利用程度,減少備用容量,降低電網(wǎng)建設投資和運行維護費用,實施分區(qū)線損考核,減少電能損失,提高運行經(jīng)濟性和企業(yè)經(jīng)濟效益。
(3) 提供業(yè)擴工程輔助設計,實現(xiàn)各類統(tǒng)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(zhì)量,加快業(yè)擴報裝速度,縮短故障搶修時間,為用電管理提供科學依據(jù),提高優(yōu)質(zhì)服務水平,樹立良好的社會形象。
(5) 初步建立起主站系統(tǒng)基本的軟硬件系統(tǒng)平臺和配電子站系統(tǒng),為系統(tǒng)的擴展留有余地。
(6) 在現(xiàn)有通信網(wǎng)絡的基礎上,構(gòu)建滿足配電系統(tǒng)需要的ATM通信網(wǎng)絡,同時為以后參與社會化信息服務打下基礎。
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