（电力系统及其自动化专业论文）配网信息一体化平台建设初探.pdf

a b s t r a c t d i s t r i b u t i o na u t o m a t i o ni sb e i n gi m p r o v e dg r a d u a l l yf r o mn o t h i n g a f t e ry e a r so f d e v e l o p m e n t ，i ti sb e c o m i n gm o r ea n dm o r em a t u r e t h ee a r l yi s o l a t e ds y s t e m sl i k e ： d i s t r i b u t i o n - d i s p a t c h a n a l o g p a n e l ，f e e d e ra u t o m a t i o n ，l o a dm a n a g e m e n t ，g i s s c a d a ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m s u p e r v i s o r yc o n t r o la n dd a t ea c q u i s i t i o n ) h a v eb e e n g e n e r a l l y i n t e g r a t e di n t od m s ( d i s t r i b u t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ) ，w h i c hh a sa ng e n e r a l d i s p a t c hm a n a g e m e n tf u n c t i o n i nt h em e a n w h i l e ，l o t so fa d v a n c e da p p l i c a t i o n s b a s e do nd m sh a v eb e e nw e l ld e v e l o p e d a st h ed e m a n do np o w e rr e l i a b i l i t ya n d p o w e rq u a l i t yg o i n gu p ，t h e r ei san e wd e m a n do nd m s t h ise s s a yt a k e st h ed m si ns h a o x i n ge l e c t r i cp o w e rb u r e a ua sa ne x a m p l e ， a f t e r t h o r o u g h l ya n a l y z e d i t sf u n c t i o n sa n dc h a r a c t e r i s t i c s ，t h ee s s a y p a r t i c u l a r l yd i s c u s s e dt h ec o n n e c t i o n 。t h ec h a n n e l i n f o r m a t i o n r e s o u r c e s h a r i n ga n dt h ei n f o r m a t i o nc o n s i s t e n c y ：m a i n l yr e s e a r c h e di n t ot h et i m e s e r i e s c h a o so fs u p e r v i s i o na n dc o n t r o li n f o r m a t i o na sw e l la se r r o re n l a r g e m e n ti n t h er e l a yp r o t e c t i o no fp o w e rs y s t e m ， a u t o m a t i cf a u l ti s o l a t i o na n d r e e s t a b l i s h m e n t ， c a u s e d b yu n s y n c h r o n i z e dt i m i n g m a r k s t h i se s s a ya l s o p r o p o s e das o l u t i o n ：c o n s t r u c t i n gt h ed m so ft h ei n t e g r a t i o no fs c a d aa n dg i s i nm a i ns t a t i o n s ，t h ei n t e g r a t i o no ft h es u p e r v i s i o na n dc o n t r o lo fe n v i r o n m e n t i n f o r m a t i o na n d r e m o t em e a s u r i n gr e m o t es i g n a l i n ga n dr e m o t ec o n t r o l i n t e r m i n a l s ， a sw e l la st h es y n c h r o n i z e dt i m i n gm a r k sb a s e do ng p s k e y w o r d s ： e l e c t r i cp o w e r s y s t e m ，d m s ， i n t e g r a t i o n ，g p s ， s y n c h r o n iz e dt i m i n gm a r k s i i 浙江人学硕士学位论文配网信息一体化平台建设初探 第一章综述 配电系统是电力系统电能发、变、输、供、配中面向广大用户的一个 重要环节。前几年，随着国家电网建设与改造的深入进行，配网自动化工 作也在一些地区开始进行不同程度的开展。在这个阶段中，很多新技术得 到了应用，也提出了很多新的想法。从笔者接触到的有关资料看，目前国 内外开发实施的配网自动化功能主要有：s c a d a 功能、变电站自动化 s a ( s u b s t a t i o na u t o m a t i o n ) 、馈线自动化f a ( f e e d e ra u t o m a t i o n ) 、自动绘图 设备管理地理信息系统a m f m g i s 、配电系统高级应用软件d p a s ( 包括 网络拓扑n t 、状态估计s e 、潮流计算p f c 、负荷预报l f 、短路电流计算 s c c 、电压无功v q 、培训仿真d t s 等) 、配电工作管理d w m ( d i s t r i b u t i o n w o r km a n a g e r m e n t ) 、故障投诉t c ( t o r u b l ec a l l i n g ) 、用户信息系统 c is ( c o n s u m e ri n f o r m a t i o ns y s t e m ) 、负荷管理l m ( l o a dm a n a g e m e n t ) 、远方 抄表系统a m r ( a u t o m a t i cm e s s a g er e c o r d i n g ) 等。一些国内厂家如北京四方 华能、烟台东方电子、南京南瑞等已经有各自的配电自动化调度主站系统 投入实用，而山东淄博科汇、烟台东方电子、湛江高压开关等也已经有很 多自动化终端产品r t u 在各地区配网中得到成功应用。这些系统设备的大 量使用，对有效提高供电可靠性、提高供电质量、提高服务质量、提高企 业的经济效益和管理水平带来极大的帮助。 1 1 国外配电系统及其自动化的发展 国外城市电网一般是采取在城市外围建设超高压或高压变电站，将发 电厂或电力系统通过超高压或高压输电线输送来的大量电力降压送入市区 浙江人学硕士学位论文配网信息一体化平台建设初探 配电网。城市外围电网根据城市规模、负荷大小和负荷性质等分别采用单 环网，双环网或双回路等电网结构。市区或农村的中压配电网分别采用辐 射网、环网、网格式网、复式网和“4 6 网络 等。 国外中压配电网结构，在农村和城市郊区一般以采用架空网络为主， 而在城区尤其是建筑物和街道密集区，则均采用沿主要街道敷设地下电缆 方式。在采用架空网络时，则以柱上变压器或箱式变作为中压降压为低压 的主要电气设备。柱上变压器根据变压器容量采用单杆架固定或双杆平台 固定。过去柱上变压器采用中压熔断器作为保护方式，由于熔断器会在雷 击或瞬间短路时动作，现倾向以小型断路器来代替熔断器。在采用地下电 缆网络时，则在大楼地下室或建筑群中建造配电室或环网柜。美国等北美 国家由于采用的低压标准电压较低，允许送电距离较短，故大量采用小容 量降压变压器来供电。国外低压配电网有两种模式。一是采用2 3 0 4 0 0 v 三 相四线制，主要用于欧洲各国，这和我国低压配电网的运行模式是一致的。 另一种是1 2 0 2 4 0 v 单相三线制，这主要用于美国等北美国家。尤其是对农 村地区，因个别农户距离较远，而负荷较小，故采用单相线路供电，以节 省线路费用。对于城市工商业用电和居民生活用电，仍采用三相三线制或 三相四线制供电。 国外配电网自动化开始于2 0 世纪7 0 年代，欧美发达国家开展配电网 自动化的早期目标是缩短馈线故障停电时间。如美国，在开展配电自动化 工作的初期，采用在配电线路上装设多组重合器、分段器方式，使线路故 障不影响变电站馈线供电。在纽约曼哈顿地区，2 7 k v 线路一般都组成环网， 由两个变电站供电，开环运行，线路分成4 段，装5 台真空重合器。任一 浙江人学硕十学位论文配网信息一体化平台建设初探 线路故障时真空重合器和变电站内的断路器配合，经过小于3 次的开合操 作，自动隔离故障使非故障段恢复供电。1 9 9 7 年全纽约的用户平均年停电 时间( 含检修，故障等各种因素停电时间) 为1 0 4 m i n ，而曼哈顿地区仅为 9 r a i n 。 1 9 9 4 年，美国长岛电力公司( l i l c o ) 配电自动化系统采用8 5 0 台f t u 和无线数字电台组成了故障快速隔离和负荷转移的馈线自动化，在4 年内 避免了5 9 万个用户的停电故障。整个系统，第一步使线路运行达到能自动 分段；第二步建立通信通道实现s c a d a 功能；第三步实施非故障段的自动 恢复供电。长岛电力公司在该系统投入运行后，又发现当多条线路同时出 现故障时( 如雷击) 处理速度慢不能满足运行要求，于是为提高系统性能 引入了前置机，由前置机采集各f t u 的信息，大大减少了自动恢复供电的 时问，使非故障段恢复供电时问在l m i n 以内完成。 而日本配电网自动化的发展途径和美、英等国不同，它首先是在配电 线路上安装具有自动判别故障及按时限顺序合闸的柱上自动配电开关，并 与安装在线路上的重合器、分段器及变电站馈线开关的保护相配合。当线 路发生故障经过二次合闸，重合器、分段器能自动判别故障，自动隔离线 路故障段，使线路非故障段恢复供电。在上述基础上又进一步增设通信功 能，将柱上自动配电开关的信息送至中央控制室，由配电自动化计算机系 统对配电网络进行监控。其功能包括s c a d a 、a m f m g i s 、负荷控制( l c ) 在盘 号手。 浙江人学硕士学位论文配网信息体化平台建设初探 1 2 国内配电系统及其自动化的现状 我国配电网架的结构，在城市电网中一般采用在城郊区建立超高压 ( 5 0 0 k v ) 或高压( 2 2 0 k v ) 变电站，接受来自发电厂或电网的大量电力， 经过降压后向建于市区负荷集中点的变电站供电。以往建于负荷中心的降 压变电站一般为1 l o k v 或3 5 k v ，近年来随着负荷迅速增长，尤其在大城市 以1 l o k v 电压线路伸入市区己不能满足负荷增长的需要，从而开始改用 2 2 0 k v 电压线路伸入市区，在市内建立2 2 0 k v 降压变电站。通过降压变电站 再次降压后以l o k v 或0 4 k v 电压向用户供电。用l o k v 供电的工业用户或 大用户，一般称为高压用户。个别大用户也有直接以1 1 0 k v 或3 5 k v 电压级 供电的，由用户白行建设1 l o k v 或3 5 k v 电压级的用户变电站，由用户自行 管理。在城市配电网中，l o k v 馈线自变电站或配电站( 开闭所) 引出后， 以往采用裸导线( 钢芯铝绞线) 沿城市街道( 马路) 架空架设，再引至柱 上变压器降压至0 4 k v 向千家万户供电。现在则采用绝缘导线来代替裸导 线，以提高运行可靠性和安全性。目前城市配电线路绝缘化率平均己达到 6 0 以上。架空线杆型以往多数为木质电杆，现在则以预制钢筋水泥为主。 当市区房屋集中地段设配电站( 开闭所) 出线走廊困难时，亦有采用以l o k v 电缆出线引至马路旁电线杆再上杆转为架空线的。随着市政建设现代化进 程的加快，l o k v 架空线转入地下，已成为近几年配电网改造的一个热点。 目前北京、天津、上海等城市市区电缆入地率已达5 0 7 0 。因l o k v 架空 线改为电缆转入地下，过去的大量柱上变压器也为箱式变和环网柜所替代。 在农村配电网中，是由设置在农村的1l o k v 或3 5 k v 变电站降压后以l o k v 4 浙il 人学硕士学位论文配网信息一体化平台建设初探 线路引至各村负荷集中点，通过柱上变压器降压至0 4 1 0 2 3 k v 电压向各农 户提供农业加工和生活用电等，目前，农村配电网虽经改造，但结构尚无 根本性改变。 配电网的规模是随着负荷的逐步增长而不断扩建和发展的。早期的配 电网规划经常因无法确切预见到今后的负荷和市政建设前景，因此形成配 电网建设的无序化和不合理性是难免的。对此，原国家电力公司从1 9 9 8 年 起对全国城乡电网开始进行大规模的建设与改造，投入2 8 0 0 亿元资金，主 要建设、改造从低压3 8 0 v 到高压1l o k v ( 部分2 2 0 k v ) 的配电网。使城市 高压配电网整体供电能力增长了4 0 - - - 5 0 ，中低压配电网供电能力增长了 2 5 。 国内配电自动化起步于2 0 世纪9 0 年代，较国外发达国家约滞后2 0 年。 主要开展了两方面的工作：建立配电系统的实时监控系统( 相当于电网 调度自动化中的s c a d a 系统) ，即在配电网调度中心建立主站系统，在各变 电所、开闭所设置r t u 、f t u ( f e e d e rt e r m i n a lu n i t ) 馈线远方终端，通 过通信通道联系，从而达到实时监控的功能。实施了各种类型馈线自动 化( f a ，f e e d e ra u t o m a t i o n ) ，以缩短线路故障后的停电时间，加快恢复 供电，提高供电可靠率。 馈线自动化的几种主要实现形式： ( 1 ) 在l o k v 辐射式线路或树状式线路上采用重合器、分段器实现馈线 自动化。这种方式由于不需要配置通道和主站系统，依靠重合器和分段器 自身的功能进行线路故障时的故障隔离和恢复供电，因而实施比较容易， 投资亦较节省。但对用户来说，在线路故障时需要承受多次重合冲击，因 浙江大学硕士学位论文配网信息一体化平台建设初探 此一般只用于城郊区或农村的配电网。当然，亦有某些网络在重合器、分 段器上配置了馈线远方终端，架设通道，设置主站系统，依靠信息来缩短 故障定位时间，加快恢复供电并解决多次重合的缺点。但这样一来，其投 资亦相应的增加。 ( 2 ) 在l o k v 环形电缆配电网络中采用重合器，配合环网柜实现馈线自 动化。这种方式以分散的环网柜结合美式箱变而构成环形电缆配电网络， 替代了建设集中的配电站，节省了占地面积。采用这种方式时，箱变的高 压熔丝保护和环网柜的限流熔断器必须相互配合，同时重合器的保护曲线 和l o k v 网络的接地方式亦有密切关系。 ( 3 ) 在l o k v 环形电缆配电网络中采用环网柜加装f t u 和设置配电自动 化系统是实现馈线自动化的又一种方式。环网柜可以是户外式，亦可以是 户内式。环网柜一般有两路进线和两路出线，两路进线分别接入环网两侧， 两路出线则通过降压变降压后向低压用户供电。数个环网柜连成一个供电 环网。在各环网柜上的f t i j 通过通道( 一般采用光纤) 与配电自动化主站 或子站系统相连。网络出现故障时，主站或子站根据f t u 送来的信息，经 过软件运算定位故障，并向环网柜的负荷开关自动发遥控命令，以达到隔 离故障和恢复供电的目的。这种方式在上海浦东金藤开发区和苏州西区均 被采用，并取得成功。能在发生故障后l m i n 内，隔离故障，恢复对非故障 段的供电。 ( 4 ) 国内配电网中大多数是沿城市街道敷设的架空绝缘导线构成的 i o k v 配电网络。针对这种配电网络，实现馈线自动化方式首先是对网络进 行优化改造，形成多个环网或“手拉手 线路，使每一用户有二个供电源。 浙江大学硕士学位论文配网信息一体化平台建设初探 然后是将网络中的环网开关或线路上的分段器按自动化要求改造为可摇控 的负荷开关，每个开关配置f t u ，建立通信通道并和配电自动化主站系统相 连。当线路发生故障时，主站系统依靠f t u 的信息操作负荷开关，进行故 障隔离和恢复对非故障段的供电。江苏省扬州市区配电自动化系统采取的 就是这种方式。 ( 5 ) 在上述各种馈线自动化方式下，故障时均会对部分用户造成短时 间的停电。对供电可靠性要求高的用户馈线，可以在第三种配电自动化方 式的基础上进行改进，即将环网柜中的负荷开关改成断路器，在每段线路 上加装具有故障电流方向判别元件的简化型差动保护。当某一区段发生故 障时，可在毫秒级的时段内进行故障定位和故障隔离，从而使非故障段不 停电，不影响其它用户供电。这种方式要求相邻f t u 之间能通过高速通信 通道( 如光纤通道) 进行数据通信，f t u 除了常规的功能之外还必须具有保 护功能。这种方式最早是在天津华苑工业区采用，系统能保证非故障区段 不停电，使供电可靠率达到了国际先进水平。 上述五种馈线自动化方式，以第三、四种方式采用较多，第三种多用 于新区和开发区，而第四种则为大多数城市配电网进行配电自动化改造的 首选方式。第五种方式是馈线自动化的新模式，很有发展前途。 综上所述，国内目前主要对下列配电自动化功能亦进行了不同程度的 开发和研制工作，其中有的项目已投入实际应用。如配电管理系统( d m s ， d i s t r i b u t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ) ，包括负荷管理( l m ，l o a dm a n a g e m e n t ) 、 自动绘图( a m ，a u t o m a t e dm a p p i n g ) ，设备管理( f m ，f a c i l i t i e sm a n a g e m e n t ) 和地理信息系统( g i s ，g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ) ，还有如需方用 浙江大学硕士学位论文 配网信息一体化平台建设初探 电管理( d s m ，d e m a n ds i d em a n a g e m e n t ) 、变电站自动化系统( s u b s t a t i o n a u t o m a t i o ns y s t e m ) 和远方抄表系统( a m r ，a u t o m a t i cm e t e rr e a d i n g ) 等。 但从总体上看，以上系统设备的开发应用主要集中于配电系统的实时 监控和馈线运行自动化。各系统相互之间并无实际意义上的互联互通，而 是各行其道。事实上由于目前相关设备厂家的研发思路主要脱胎于国内业 已非常成熟的调度自动化系统，对很多根据配电网自身特点而产生的特殊 需求并无深入准确的理解，因此造成了目前的状况。配网管理部门( 一般 为县级供电局或用电管理所) 在供电系统中处于基层，直接面对广大客户， 配网设备点多面广，各项工作任务千头万绪，因此作为自动化的归口管理 部门，调度自动化少量人员维护大量设备和系统是普遍现象。同时，随着 电力客户法律意识、维权意识的日益提高，对供电可靠性和供电质量的要 求也越来越高，每次停电总是会产生大量的投诉，给供电部门造成巨大的 压力，对配电自动化的要求也随之水涨船高。 1 3 本文主要研究内容 本文以绍兴配网自动化工程为例，围绕信息一体化这一目标，从分层 分控结构的组成入手，就如何在主站层实现g i s 与s c a d a 系统得一体化、 终端实现环境信息监控及三遥信息监控一体化、全网基于g p s 实现时标一 体化的问题展开研究。以提高各系统之间的一体化水平为切入点，实现各 系统之间的互联互通、信息数据共享，达到减少维护人员工作量，提高信 息数据可靠性的目的，将是本文的主要研究方向。 浙江人学硕士学位论文配网信息一体化平台建设初探 第二章绍兴用电管理所配网自动化信息系统现状分析 绍兴配网自动化系统按照设计起点高、技术应用先进的原则进行规划， 设计目标是采用国内先进的设备，结合我局计算机技术和网络技术的优势， 建立一套国内一流、国际先进的配网自动化系统。根据设计方案，绍兴城 区的配电自动化系统是一个分层控制系统，具有一个控制中心，即配网自 动化主站，同时按照“结构分层、功能分级、布置就近、信息集中、控制 可靠 的原则，根据电网的实际情况，在外围设置一定数量的配网自动化 分站。各分站行使本地线路设备监控功能，实现“三遥 数据的采集转 发、故障隔离和网络重构。城区采用分站、主站控制方式；城区以外采用 无信道控制方式、结合部采用二种方式并存并逐步向主站控制方式转换， 设备预留“三遥 接口，可实现“就地远方 控制的灵活转换，为最终 实现有信道方式作准备。整个系统是一个在主站集中监控下的层次型监控 系统。 系统的故障检测、定位、隔离与恢复控制分为三个层次，一是以配电 终端f t u 为基础的故障检测( 或当地控制) 和以开关站r t u 为单元的当地 控制，二是以配网自动化分站为辐射中心的低层区域控制，三是以主站为 管理中心的高层全局控制。 设备选用上：城区采用负荷开关( 断路器) + f t u + 通信设备，其他区域 采用断路器+ f t u ( 预留通信接口) 方式。 至2 0 0 6 年1 2 月底，绍兴城区所有1 4 5 座开关站全部实现了自动化，( 包 括新增柱上开关和开关站) 。通信方式：城区原则上采用光缆通信，联接方 9 浙江大学硕十学位论文 配网信息一体化平台建设初探 式为双环自愈式。己建成1 9 个光纤环网，安装了约1 6 0 余个光调制解调器， 并预留了与其他通信方式结合的接口。 2 1 配网主站s c a d a 系统 绍兴配网主站系统是绍兴电力局与北京四方公司共同开发，是一个实 时和离线管理相结合的系统，将电网设备数据和用户数据、实时数据和历 史数据、电网接线图形和地理图形、图形与数据结合在一起。因此，要求 有很高的安全性和集成度。 具有配电网络运行、控制、故障诊断、故障隔离、网络重组等功能。 能适应包括光纤、配电线载波、无线通信、公用电话网自动拔号等方式的 通信方式。 在开放式支撑平台基础之上，配网自动化系统的设计能够满足系统的开 放性、可靠性、易用性等要求。 2 1 1 配网s c a d a 主要功能 数据采集和处理 数据采集 数据采集软件运行于前台服务器上，采集和处理以下来源的数据： 变电站、开关站、环网柜、柱上开关等的实时数据，包括遥信、遥测、 g p s 时钟信号和频率，及区调s c a d a 系统中实时数据； 远动通信规约 系统前置处理功能应能支持以下远动通信规约，便于与已有的r t u 或 自动化系统通信： 1 0 浙江大学硕士学位论文配网信息一体化平台建设初探 3 u o 新部颁c d t 规约 d l t6 3 4 1 9 9 7n e qi e c 一8 7 0 5 1 0 1 规约 a b b r p 5 7 0 、r p 5 7 1 规约 d n p 3 0 规约 c d c 一8 8 9 0t y p e ii 规约 网络通信应用层规约 t c p i p + 应用层支持远动通信协议i e c - 6 0 8 7 0 - 5 - 1 0 4 t c p i p + 计算机数据通信协议i e c 6 0 8 7 0 - 6t a s e 2 ( i c c p ) 模拟量 模拟量主要包括： 变电所l o k v 馈线的三相有功、无功功率、n 相电流、三相母线电压、 环网柜进出线三相电流及三相电压 开关站进出线三相电流、有功、进线三相电压 柱上开关三相电流 其他测量值如：直流电压、3 1 0 状态量 状态量主要包括： 弹簧储能状态 操作电源状态 断路器位置 开关气压状态 浙江大学硕十学位论文 配网信息一体化平台建设初探 刀闸位置 事件顺序记录 告警信息 其它量 f t u 、通讯单元、辅助电源等自检信息 数据处理 模拟量数据 具有数值的合理性检查，进行工程量转换，更新实时数据库，可进行 多级限值检查及变化速率检查，具有零值死区处理，可进行人工或自动替 换，虚拟遥测的计算等。 状态量数据 合理性检查及报警，可进行主站端定义，逻辑处理及手工输入状态， 复合遥信的计算。 累积量数据处理 限值检查，增量检查及丢失数据处理，具有积分累积量，及分时段处 理的功能，可进行运行时间统计及操作统计。 计算量的处理 一类为标准处理，如求最大值、最小值、平均值、超上限、超下限、 总加值、合格率等均以表格方式定义。另一类为用计算语言编写的公式， 公式编译加载后系统自动定时或以事件触发的方式进行计算。 完成电压合格率和具有超限时间累计计算 计算方法是以每分钟1 2 次平均值作为时间单位进行累计和统计。 浙江大学硕士学位论文配网信息一体化平台建设初探 完成开关动作次数统计 按定次数到时，进行检修报警，开关检修时，不报警，c r t 屏上人工 设定开关状态。 完成日总供电量，网供电量等计算 完成虚拟点的计算与修改 统计开关运行时间，电容器投运时间 报表生成、数据整理 趋势曲线的生成 异常情况和操作记录等提示告警、打印 历史文档归档保存、整理 控制功能 控制模式： 选择的返送校核正确后，发出执行命令 设定值控制 增减控制，单步执行 单一及成组控制、序列控制 y k 量包括：柱上开关、开关站开关、环网柜开关运行控制分、合闸，电 容器的投撤。 数据的交换与传输功能 可实现与区调s c a d a e m s 系统的数据交换 可实现与负荷监控系统的数据交换 可实现与用电营业管理系统的数据交换 浙江大学硕士学位论文配网信息一体化平台建设初探 可实现向配网地理信息系统的数据转发 可实现与r t u 、f t u 的数据通信 人机界面功能( 工况监视功能) 的实现 在调度员界面上实现： 变电站一次接线图及配网逻辑图实时数据刷新显示，接线图可输出到打 印机。 变电站实时数据显示 配网线路实时刷新显示 设备参数显示、查询 具有任意模拟量的曲线趋势图，同时记录、显示最大值，最小值及其出 现的时间，并统计各项合格率，曲线图的坐标轴量程可自动、人工设置， 曲线可输出到打印机。 实现在线数据查询、拷贝和打印历史文档功能。 具有通道运行监视、报警和统计功能。 采用多窗口风格，不同的窗口可显示不同的画面。 支持图形的放大、缩小功能，支持图形的层、面设置与显示和自动切换。 提供图形导航功能。 支持图形的线路动态着色功能和潮流方向标志功能。可实现线路检修停 电着色，线路开关的分、合闸着色，线路带电着色，线路过压着色，用动 态流动的虚线或箭头等方式显示潮流方向。 实现在线配网设备的检修与线路检修的挂牌功能，同时实现与遥控动作 的闭锁。 浙江大学硕士学位论文配网信息一体化平台建设初探 图形编辑功能 通过系统提供的功能强大的绘图包实现图形的在线编辑。在一个有权限 的机器上编辑的图形可实时的更新到全系统。该绘图包支持： 所有图符都可与实时数据库连接，实现图符的动态显示。包括动态 连接，离散连接，模拟连接，可见连接，闪烁连接，尺寸连接，百分比连 接，位置连接，变色连接，图形调用连接( 热点调图) 和旋转连接等。 图上任意的实时数据动态点可以任意字体、方向、颜色和格式显示。 具有方便、灵活、丰富的图元编辑功能。支持图元的块定义、拷贝、 移动、删除和块读入、存盘功能。图形的编辑还具有块图元的对齐、等分、 等大小和图元的旋转。支持o l e 对象的插入与编辑。 事件事故报警处理 事件及事故报警的内容 模拟量及累积量：量值越一、二级限值 开关量：开关量的状态变化 控制系统：主站设备、配网终端及通道故障报警 设备及程序运行事件 综合自动化保护事件 操作事件：包括库操作、人工置数、遥控、遥调操作等 报警处理方式： 所有报警均登录于报警表中，可即时在报警行中显示，事项的显示格式 可由用户定义。 支持事项的即时打印和召唤打印。 浙江大学硕士学位论文 配网信息一体化平台建设初探 报警限值及报警死区均可在控制台上进行修改。报警项由用户在线逐点 定义，打开或屏蔽报警。 报警表分为实时报警表和历史报警表，它的报警项同时产生。实时报警 表可在画面上确认，当报警项不再需要时，可在c r t 上进行清除，即不再 在实时报警表中保留，而历史报警表不可进行消除。 支持语音报警( 在线多媒体语音功能) ，语音报警格式由用户自由定义。 重要报警可启动事故追忆，可自动推出相关画面。 故障事项可以启动配网调度工作站中d a 控制操作与自动处理界面g i s 系统故障处理功能。 事件顺序记录 一 以g p s 时钟统一系统及r t u 、f t u 时钟 事件顺序记录是以毫秒级精度( r t u 、f t u 时间) 记录主要开关量的动作 顺序形成动作顺序表，可显示于c r t 上，可召唤打印及存入历史库。 事故追忆 事故追忆通过预定事件启动，此触发事件可以定义，记录事件发生前、 后一定时间段的数据，追忆采用全部追忆。 调度员启动作为一种触发事件，可记录系统的快照( 一个断面) 。可进行 事故重演，可在c r t 上观察到事故发生时的全部画面。 安全子系统 系统提供可靠的安全管理机制。采用多层、分级的管理模式。主站系统 的各个节点可设置不同的功能，不同的人员配置，即每台机器所能完成的 任务、进行的操作可在线设置，每个调度员只能在自己指定的机器上完成 1 6 浙江人学硕士学位论文配网信息一体化平台建设初探 调度操作。人员根据工作性质分为不同的级别，对应于不同的操作权限。 人员级别可分为：系统维护员、维护员、操作员和一般用户。 容错措施 系统提供丰富的容错措施，包括： 通讯超时处理 通讯校验错处理 通讯封锁与解锁处理 遥控上锁与解锁处理 遥控二级确认处理 分母为零，非法值( 无穷大、无穷小等) 处理 历史数据管理 历史数据库设置在后台服务器的商用数据库内，它不分布在各个结点， 但在各个结点上可以直接访问它。 历史数据库内保存的历史数据按数据性质及存贮的时间间隔分类。例 如：5 分、1 0 分、3 0 分、1 小时、日等。根据系统的需要确定保存的数据。 历史数据处理进程：运行在后台服务器上，它根据定义的原则，如按照 数据的时间顺序，一定的时间间隔或一定的启动，或调度员命令，将需要 的数据及图表记录存入历史数据库内。 历史数据库的访问：在系统的各个结点上都可以用标准的s q l 语言、 o d b c 技术透明地直接访问历史数据库，m i s 网上的工作站要求能对后台服 务器的历史数据进行访问，但不能修改或删除。 历史数据库的操作：历史数据可以文件形式转贮和保存。转贮的历史数 浙江大学硕士学位论文配网信息体化平台建设初探 据文件可调入历史库显示或打印及修改。 打印输出 报表打印 配调工作站均可召唤打印所需要的报表。 报表的生成在报表工作站上进行 报表可定时打印，时间可设置 实时打印 包括事件及报警打印，操作记录打印。 图形打印 系统图、分区图、接线图、曲线图、棒图等的打印。 系统的时间统一 系统可由g p s 全球定位时钟或上级实时系统或由上级网络系统提供标 准时间，同时向全系统发对钟命令，包括主站系统的各个节点的机器、r t u 、 f t u 等。 可实现与网络上其它系统的对时服务。 可实现人工设置对时功能。 系统的设备管理、监视功能 0 以图形的方式显示全系统的运行情况，包括： 系统实时运行工况 各子系统运行情况 系统配置图及其运行情况 r t u 、f t u 配置图及其运行情况 浙江大学硕士学位论文配网信息一体化平台建设初探 各节点c p u 负载 各个机器参数表 主机运行监视和故障自动在线“0 ”切换 网络运行状态监视及网络数据传输监视 各节点系统运行进程状态监视和在线编辑 提供在线系统维护功能 通道监视与站端系统维护 对r t u 通讯通道的状态及通讯质量进行监视，并对各通道的通讯出错 次数进行统计。 由于配网终端装置量大面广，不易维护，不可能另外架设通信线路进 行维护，所以利用系统的通道对其进行维护非常必要，包括对f t u 的运行 监视和参数设置。 提供在线分段开关定值远方设置与修改功能。 2 1 2 主站s c a d a 系统的技术指标要求 实时性指标 变化遥测传送时间 5 秒 遥信变位传送时间 5 秒 事故变位报警响应时间 5 秒 调片j 回向响席时间 2 秒 圆回数据响厩时间 5 秒 全系统数据更新周期 8 秒 事故推四向时间2 秒 遥控返校时间 5 秒 浙江大学硕十学位论文配网信息一体化平台建设初探 主、备机切换时间 2 0 秒 变位响应时间 2 s 遥控命令响应时间3 s 事件顺序记录分辨率 5 毫秒( 站内) 9 9 9 具有周期计算的功能 计算收敛时间 2 0 台 历史数据保存周期 1 0 年 系统最人可接入分站个数 2 5 6 舣环自愈型理论上无限制( 受制于主站硬件配 网络型置) 转发量5 0 0 0 遥信量1 2 0 ，0 0 0 0 遥测量 8 0 ，0 0 0 电度量4 0 ，0 0 0 遥控量 6 0 ，0 0 0 计算量4 0 ，0 0 0 事故追忆 1 2 ，0 0 0 可靠性指标 表2 - 2 主站s c a d a 容量指标 系统可用率 9 9 9 9 系统主机c p u 平均负荷率： 正常状态下 9 9 9 同一事件内单一故障隔离时间 3 0 秒 同一事件内多点故障( 3 点) 隔离时间 无功与电压优化自动调节 能完成1 0 k v 线路无功自动补偿，1 0 k v 配电变压器的就地自动调压。 2 1 3p a s 配电高级应用软件的功能 p a s 高级应用软件应具有以下特点： 采用面向对象的设计方法，软件模块化程度高，在开放性和互操作 性方面更上新台阶，新增功能十分容易，实现与其他s c a d a d m s 系统的“即插即用”。 性能优良的算法，稳定可靠，在实际应用中出现的任何情况下都能 给出合适的应对策略。 简单方便的操作界面，充分考虑到调度员的实际需求和习惯，为调 度员提供最大的方便。 在图形及在线监控系统一体化集成。可以自动从图形系统生成的网 络拓扑关系中形成分析网络，并可将分析结果直接在在线监控系统 上显示。 提供实时与研究两种操作状态，分别供在线监控和仿真研究使用， 方便生成教案，可供调度员进行仿真培训。 浙江入学硕十学位论文配网信息体化平台建设初探 网络拓扑模块具有以下特点： 完善的拓扑分析功能，可处理任何电气主接线方式，并根据开关、 刀闸以及线路、发电机的状态形成正确的电气连通状态和母线模 型。 可使用不同颜色通过单线图进行网络动态着色，给出设备的电气状 态，如带电不带电、电气连通提示、设备接地提示等。 可自动进行系统结构辨识，确定系统运行状态的划分、系统解列情 况等。 针对配电网络特点，能直接判断系统结构的类型，如：辐射网络、 弱环图、单环图、复杂环网等，为分析算法的选择提供依据。 状态估计模块具有以下特点： 基于加权最小二乘法的快速解耦状态估计。 采用正交化分解算法保证数据的稳定性，在任何情况下都能保证算 法收敛。 具有参数估计和网络结构错误辨识功能，能发现和纠正遥信和遥测 中的错误数据。 可对变压器的分接头估计。 充分利用一切可用的离线数据，利用母线负荷预报、发电计划、负 荷控制、电量计费、电压调节计划、典型历史数据作为伪量测，弥 补量测数据量的不足，保证全网的可观测性。 采用基于预报残差的不良数据检测和辨识方法，排除量测数据中的 不良数据。 浙江大学硕士学位论文配网信息一体化平台建设初探 潮流计算模块具有以下特点： 提供传统的卜r 法、p - q 分解法、节点导纳法和节点阻抗法。 针对配网特点，提供针对辐射网的前推回代法、针对弱环网的补偿 法和针对单环网的环流迭代法，性能优良，根据拓扑结果自动选择， 提高计算效率。 针对特殊情况自动选取开断潮流、直流潮流、发散潮流等特殊算法， 在任何情况下都能够给出合适的应对策略。 当配电网解列成多个小系统时，可自动完成小系统状态计算。 调整和修改容易，能满足工程上提出的各种要求。 多种原始数据来源，可以对s c a d a 系统采集上来的实时状态进行计 算，也可以对储存的历史断面进行计算，结合负荷预测等模块还可 以对未来的运行状态进行计算。 交互方式调整运行状态，如母线负荷、变压器抽头、电容器的投切 笙 1 亍o 可进行灵敏度分析，为调度员采取控制措施提供参考。 提供丰富、直观的潮流分析计算结果，可直接在单线图上显示。 故障分析模块具有以下特点： 可以对各种方式进行故障计算，如：基于实时态的在线故障计算， 确保开关的正常运行、基于研究态的离线故障计算，校验电气设备 的性能。 对称短路和各种不对称短路故障( 如单相接地、两相接地、两相相 间短路、三相短路等) 的计算。 浙江大学硕十学位论文配网信息一体化平台建设初探 各种断线故障( 如单相断线、两相断线、三相断线等) 的计算。 同杆并架线的跨线短路故障的计算。 复合故障的计算。 能直接在单线图上给出故障时电压电流的相分量和序分量。 故障隔离和恢复模块具有以下特点： 适用性强。适用于任意结构的配电网络，如辐射状、网格状、多环 网络等；可以处理多重故障； 实时分析。配置于配电控制中心，与s c a d a 、故障分析、在线潮流、 防误操作等模块紧密集成，根据s c a d a 系统采集的实时信息，采用 软件智能方式对全网进行实时分析和判断，准确判断故障位置，保 证系统安全； 方案优选。根据网络的实际连接方式和负荷水平，对多种故障恢复 方式进行安全性和经济性的校核比较，在确保系统安全性的前提 下，给出最佳的故障恢复方案。 便捷执行。经防误操作校核，恢复方案可以直接提交s c a d a 系统进 行自动遥控处理，也可以供调度员手动执行。 电压控n 无功优化模块具有以下特点： 针对配电馈线系统，根据负荷需要，给出网络重构方案，通过联络 刀闸的开合调整负荷的供电方案，将系统网损降至最低。 根据优化原理，基于专家系统和灵敏度分析的结果提出无功校正控 制策略，适当进行电容器投切和变压器分接头调节，平衡系统无功 分布，提高电压质量，降低网络损耗 浙江大学硕十学位论文配网信息一体化平台建设初探 负荷预测模块具有以下特点： 可在1 天至1 年内的时间范围内进行负荷预测工作。 可进行普通休息日( 周六、周曰) 和重大节日( 五一、十一、元旦、 春节) 的负荷预测工作。 提供趋势外推、线性回归、时间序列、灰色理论、人工神经网络等 多种算法供选择，并可根据历史数据自动进行优选组合，自动完成 权系数调整。 完善的图形和报表系统，可以对曲线拟合、预测结果、误差状况等 进行图形获报表显示，可为其他系统直接提供数据，可直接将预测 结果存档上传，极大减轻用电管理人员的工作量。 充分利用用电管理人员的负荷预测经验，方便地进行人工干预修正， 更好地考虑各种偶然因素的影响。 2 2 配网g i s 系统 g i s 系统是绍兴配网自动化系统的一个重要组成部分，与电力营销系 统、调度s c a d a 系统、9 5 5 9 8 故障抢修系统等建立了密切的关系，是绍兴电 力局用短管理所与上海摩天公司共同开发。 系统服务对象为调度、用电管理部门、故障受理中心和有关生产部门， 并可外延至各有关领导和有关专业人员。系统管理的区域为绍兴市区，共 3 9 平方公里；设备管理范围为上述区域中的i o k v 及以下所有电力设备；实 时监控范围为城区9 个变电所和i o k v 配网自动化试点小区、负控试点小区； 用户受理范围为整个城区。系统基于地理信息系统平台，因此所有设备既 浙江人学硕士学位论文配网信息体化平台建设初探 有图形的地理位置，又有数据属性值。设备与设备之间的连接关系、设备 运行状态与实际电网状态一致。在计算机中可以对电网进行实时监控、计 算分析、模拟操作、电网重构等等。由于图形和数据完全致，设备变更 后，图形更新方便及时，数据准确唯一。为配合电网的调度和运行管理提 供了一种先进实用的工具。可加速故障处理，减少故障停电范围和时间， 进一步提高用户供电可靠率；提高管理人员的工作效率。本系统的投运， 方便了用户报修、故障报修和用户有关信息的查询和统计等。在提高工作 效率的同时，产生良好的社会效益。 2 2 1 主要功能 ( 1 ) 系统维护功能 本功能包括系统参数的设定、操作方式的切换，与城建局地理图纸的 转换、数据结构的变更等等。 本系统设有3 种操作方式，分别为运行、模拟、编辑。不同方式下的 处理对象是不一样的，所具备的功能和使用权限也不相同。 ( 2 ) 图形缩放功能 地理图纸的比例为1 ：5 0 0 0 。即将换为1