浅议配电网自动化实施的建议

2022-09-11

以科学的理念来理解配电网自动化就是, 利用现代先进的电子计算机网络技术, 将配电网所涵盖的各项数据、电网结构和地理图形进行有机结合, 形成一个自动化系统, 实现配电网及其设备的正常运行, 以及加强对事故的控制和监督, 达到配电网的现代化标准。从配电自动化系统 (DAS) 的纵向结构看, 它属于配电管理系统 (DMS) , 从横向看又与变电站综合自动化、调度自动化、电力MIS等紧密相连。根据现阶段的运行要求看, 配电网自动化实行的模式应是SCADA与GIS结合, 且与电力MIS有实际联系的集成系统。

1 配电网自动化实施目的

配电网自动化主要是在我国的局域网改造工程中得到发展。在很长一段时期内, 配电网建设都不被重视, 主要是因为运行弊端较多。自从国家开始要求局域网改造, 才开始积极使用配电网自动化技术。实现配电网自动化有助于供电的稳定, 确保用户可以方便、持续的用电;特别是可以提高城乡地区的供电能力;同时为电网提供多项技术管理支持, 改善供电质量, 提高管理水平和劳动生产率;维持电网的顺利运行, 节省维护成本和管理成本, 从总体上看, 实现配电网自动化可以为我国的电力事业发展提供良好的基础。

2 配电自动化的实施应适应经济发展水平

西方发达国家从20世纪80年代开始实现配电网自动化, 而日本在20世纪70年代就实现了高压电下的大容量配电, 着手解决城市供电问题, 并开始研发利用配电设备和继电保护实现配电网自动化的方法, 从20世纪80年代至今, 已经完成了计算机系统的配电网自动化建设, 配电网络已在各大城市开始运行。因为配电网自动化工程的有力实施, 日本的电力系统达到空前的稳定, 并在1996~1997年度将平均每户停电控制在0.1次, 每次平均8min, 稳定性为世界第一。

以此为鉴, 我国在1998年开始进行大规模的城乡电网改造, 国家电力公司也与国家有关部门商讨出具体的实施细则, 并着手进行改造。其次, 根据国家发改委预算的投资计划, 国家将投入1368亿元用于农村电网的改造建设, 目前, 整个改造建设投资共达3000亿元。如此大范围、大规模的建设, 必定会促进配电网自动化的建设, 使其成为电力行业的热门技术, 是我国电力发展的趋势。

3 配电自动化设备应具备完整性

城市配电自动化主要是对城市范围内的所有柱上开关、开闭所、配电变压器实施监控和协调, 既要有实现FTU的三遥功能, 还要带有故障监察功能, 从而实现城市配电网自动化运行中的运行监测和系统协调。

作为电力系统的一部分, 配电网自动化是直接与用户接触的, 需要的信息量也就相对较大, 则需要一个多功能多系统接口能力作为支持。该自动化系统最大的不同是, 它可以实现协调和集成, 在强大的数据信息支持下实现系统集成的整体运行, 同时提高电力企业的技术管理水平。配电自动化的内容和特点决定了配电自动化的系统结构应当是一个分层、分级、分布式的监控管理系统, 应按照分层分布的结构实施建设。

4 配电网自动化的实施建议

在一个区域内全部实施建设, 系统必须将变电站级当成一个完整的信息平台, 分层布置, 系统整体设计应按照以下四个方面进行。

(1) 配调中心层。配调中心局域网是整个配电网系统的最高层级, 利用高速以太网双机配置、互为备用。该网络结构是配电网系统的运行中心, 使用同一数据库信息来实现配网自动化的多种服务功能和服务器的形成。操作平台可选择中文WindowNT网络操作系统, 以此为基础还可以利用配电网自动化软件, 包括数据库软件、管理软件、通信软件等。运用分布式和开放式的运行技术, 实现配电网自动化的扩展性。将配电网软件与数据库信息相结合, 以服务器为运行主线, 各部门实现自己不同的功能。

自动化系统的接口能力主要依靠这一层级来实现, 所以, 应首先考虑配调中心的建设: (1) 实现统一数据库共享; (2) 将与地理信息系统紧密集合;并形成集成系统; (3) 实时数据和管理数据的结合; (4) 先进、开放的监察能力和障碍分析能力。良好的集成后有利于数据共享, 并提高建设效率。例如北京四方华能公司研制的配调后台技术, 除了使用以上先进的技术外, 还采用TCP/IP协议支持网络建设, 实时数据库采用标准数据接口, 集成能力增强。

(2) 变电站层。配电网自动化系统的第二层是配调中心主站与各变电站子站之间通信的网络。该网络通过各变电子站原有的通道, 利用电缆、光纤等通信方式来实现区域内的SCADA功能和障碍控制。变电站层的设计主要是因为系统要进行信息分层, 减少中心层的运输负担, 同时, 由于故障处理需遥控变电站出口断路器, 而它必须安装在变电站的服务终端。变电站层主要通过两种方法实现:首先利用现有的机械设备, 只需要增加一套现场的远动通信单元;其次是再建设一套通信单元, 以此完成通信和系统控制。

(3) 中压网。第三层网络是以中压 (10k V) 电力网络为主的检查、控制网络系统。该网络系统主要由变电站子站、馈线出口保护F T U、分段开关F T U、开闭所F T U、配电变压器F T U组成。这层网络的功能是实现配电网自动化系统的数据传输和共享, 是整个系统网络的中心力量。所以, 认真应对中压网的实施建设是实现配电网自动化实施的关键, 主要实施难点是系统的控制方式选择, 以及小电流接地选线定位。

(4) 低压网。系统结构的第四层主要是面向 (10k V/0.4k V) 配电变压器低压侧符负的低压数据网。该网络的走向主要是从由各配电变压器的低压侧出发, 到各负荷终点结束, 并实现对各负荷点的控制和监测, 如自动抄表等, 最终利用中压网、城域网、配网自动化中心主站通信。低压网在整个营运系统中是实现电营业系统的主要网络, 由于通信含量小, 主要可采用无线通信。市场上大多数都是低压用户, 同时, 国家对99.99%的用户供电可靠性的统计要求达到0.4k V低压网, 所以目前的一户一表正在大规模实行, 以此来看, 低压网的配电自动化必须是抄表、负荷管理、SCADA、需方管理 (DSM) 为一体的网络系统。

目前影响低压网实施的问题主要是通信问题, 而目前实行的有双绞线和低压载波, 而这两者在应用中都有所难度。