（电气工程专业论文）配电自动化系统设计与应用研究.pdf

山东大学硕士学位论文 中 文 摘 要 配电网作为电力系统发电、变电、输电、配电、用电的重要组成部分，其重要性 日渐提高。城市配网是主要负荷中心，具有用电量大、负荷密度高，对电能的质量和 供电的可靠性要求较高等特点， 近年来的城网改造使得城网配电供电网架结构得到了 很大的改善，相当部分的线路具备了负荷转供能力，配网自 动化因而具备了实施的条 件。 本文 研究分析了 菏泽配电网 现状， 汲 取了 兄弟 地市实施配电白 动 化成功经 验， 调 研 分析了 国内 生产厂 家产品性能 ， 完成了 菏泽 配电自 动化方案设计、 系 统配置， 提出了 配 电自 动化实现目标和具体指标要求，结合菏泽供电公司配电自动化项目实施，完成了 一次 设备布点、 选型、 安装和调试及通信系统建 设， 进行了 故障 模拟和分析。 事实 证 明， 该系统 动作逻辑正 确， 故障隔离 和恢复 供电 十分迅速， 基本上达到了 预期目 标。 本系统基于 菏泽电网 现状设计， 充分 考虑了 现有变电站的容载比、 供电 范围， 各 条馈 线的 长度、 配变 容量、 导线截面、 负载率、 线损 状况、电压 质量 和供电 可 靠性等 内容。 主 要由 一次网 架、 终 端设 备、 通讯系 统和主站 系统四个部分组成。 其中以 一次 网架为基础，终端设备、通讯系统和主站系统完成对一次网架监控、数据分析，优化 建设。 本系统主站采用分层的c l i e n t - s 二二r方式构成，用多服务器结构完成功能扩 展， 配以 客户端支持， 将s c a d a , d a s , g i s 等功能 集于一体， 形成完整的自 动化系 统. 同时系统提供开放接口，支持与m i s 等系统的互连 本系统主站 运行于 配调中 心， 描 述完整的 配电网 信息; 配电 终端采集 配电 网运 行 数据。 计算机网络的远程连接的主干通道采用光纤。 光纤网采用双环自愈的通信结构， 互为 热备用: 低压居民 抄表系统 采用电 力线载 波通信方式: 配变监测终 端及抄表中 继 站采用4 8 5 总线 与柱上f t u或t t u连 接。 通过网 桥与调度自 动化、 负荷控 制、 用电 管理 及m i s 系 统进行连 接， 并配有防 火墙功能。以 确保 本系 统和其 他系统的安 全。 本课题将自 动化技 术与配电 网建设 相结 合， 以 先进的自 动控制技术、互 联网 网络 技术 、 计算机技术、 通讯技 术为核心， 加以 完备的 配电网 系统安全分 析， 利 用移动通 信的 网 络平台， 为配电 系统安全 稳定 运行提供 全面、 有效、 经济的 解决方案。 关健词: 配电网配电自动化系统方案设计 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t n e t wo r k i s o n e o f t h e mo s t o f g e n e r a t i o n , t r a n s m i s s i o n , d i s t r i b u t i o n a n d p o w e r c o n s u m p t i o n . t h e d i s t r i b u t i o n n e t w o r k i n c i ty i s t h e m a i n l o a d c e n t e r a n d c h a r a c t e r i z e d o f l a r g e p o w e r c o n s u m p t i o n , h i g h l o a d d e n s i ty , s t r i c t r e q u i r e m e n t o f p o w e r q u a l i ty a n d p o w e r s u p p l y r e l i a b i l i ty a n d s o o n . t h e c o n f i g u r a t i o n o f d i s t r i b u t i o n n e t w o r k h a s b e e n i m p r o v e d g re a t l y b e c a u s e o f t h e a l t e r a t i o n t o c i ty d i s t r i b u t i o n n e t w o r k i n r e c e n t y e a r s . mo s t o f t h e l i n e s a re p r o v i d e d w i t h t h e a b i l i t y o f l o a d t r a n s f e r , w h i c h p o s s e s s t h e c o n d i t i o n s t o p o s s e s s d i s t r i b u t i o n n e t w o r k a u t o m a t io n . t h e a c t u a l i ty o f d i s t r i b u t i o n n e t w o r k i n h e z e i s a n a l y z e d , s o m e m a t u r e o p e r a t i o n e x p e r ie n c e s o f n e i g h b o r e d n e t w o r k a r e r e f e re n c e d , t h e p e r f o r m a n c e s o f s o m em a d e b y d o m e s t i c m a n u f a c t u r e s a r e s t u d i e d . t h e s y s t e m c o n fi g u r a t i o n , p l a n d e s i g n o f d i s t r i b u t e d a u t o m a t i o n i n h e z e h a v e b e e n f i n i s h e d . t h e i m p le m e n t g o a l a n d f r o n d o s e t a r g e t r e q u i r e m e n t s a r e p r o p o s e d . t h e l o c a t i o n , t y p e s e l e c t i o n , i n s t a l l a t i o n , d e b u g g i n g a n d c o m m u n i c a t i o n s y s t e m c o n s t r u c t i o n o f t h e p r i m a ry d e v i c e s h a v e b e e n f in i s h e d . f a u l t s i m u l a t i o n a n d a n a l y s i s a re b r o u g h t t o s u c c e s s . t h e o p e r a t i o n f a c t s i n d i c a t e s t h a t t h e l o g i c o f t h i s s y s t e m i s r i g h t , f a u lt i s o l a t i o n a n d p o w e r r e s t o r e a r e r a p i d . t h e a u t o m a t e d s y s t e m o f t h e d i s tr i b u t i o n i s d e s i g n e d b a s e d o n t h e a c t u a l it y o f h e z e s p o w e r n e t s . w e t h in k o v e r t h e r a t io o f c a p a c i t y a n d l o a d e d , t h e r a n g e o f p o w e r s u p p l y , t h e l e n g t h o f e v e ry p o w e r l i n e , d i s t r i b u t i o n t r a n s f o r m e r s c a p a c ity , s e c t i o n o f l e a d , l o a d r a t i o s , w a s t a g e o f p o w e r l i n e s , v o l t a g e q u a l i t y a n d s e c u r i ty o f p o w e r s u p p l y i n e x i s t i n g s u b s t a t i o n s . d i s t r i b u t i o n a u t o m a t i o n i s d i v i d e d i n t o f o u r p a r t s o f n e t w o r k s h e l f o f o n c e , t e r m i n a l d e v i c e , c o m m u n i c a t io n s y s t e m a n d m a i n w e b s it e s y s t e m a s r e g a r d s w h o l e . n e t w o r k s h e l f o f o n c e i s a f o u n d a t io n o f a u t o m a t ic c o n s t r u c t io n i n t h i s , t e r m in a l d e v i c e , c o m m u n i c a t io n s y s t e m a n d m a i n w e b s i t e s y s t e m a re f i n i s h e d t o o n c e n e t w o r k s h e l f c o n t ro l l i n g , d a t a a n a l y s i s , a c c e s s o ry s y s t e m o p t i m i z i n g c o n s t r u c t i o n . t h e a u t o m a t e d s y s t e m o f t h e d i s t r i b u t i o n i s m a d e u p o f l a y e r e d c l i e n t - s e r v e r . m u l t i - s e r v e r s a r e b e u s e d t o c o m p le t e d t h e e x t e n d o f f u n c t i o n . i n t h e s u p p o rt o f c l i e n t s , t h i s s y s te m in t e g r a t e d t h e s c a d a . d a s , g i s t o b e a in t e g r a t e d a u t o m a t i o n s y s t e m . a t t h e s a m e t i m e , t h e s y s t e m s u p p ly t h e o p e n i n g i n t e r f a c e t o c o n n e c t m i s e t c . t h e m a s te r s t a t i o n o f t h i s s y s te m i s o p e r a t i o n i n t h e c e n t e r o f d i s t r i b u t i o n c o n t r o l c e n t e r , d e s c r i b e t h e w h o l e i n f o r ma t i o n o f d i s t r i b u t i o n n e t w o r k . t h e e n d s o f d i s t r i b u t i o n n e t wo r k c o l l e c t t h e r u n n i n g d a t a . t h e m a i n c h a n n e l s o f t h e c o m p u t e r n e t w o r k a r e m a d e u p o f o p t i c a l 山东大学硕士学位论文 fi b e r . t h e s t r u c t u re o f o p t i c a l f i b e r n e t w o r k i s d o u b le l o o p s a n d a u t o - c l o s e - u p , s t a n d b y e a c h o t h e r . l o w e r v o l t a g e k i l o w a tt h o u r m e t e r r e a d i n g s y s t e m u s e t h e p o w e r c a r r i e r w a v e . t t u a n d k i l o w a tt h o u r m e t e r re a d i n g re l a y s t a t i o n u s e 4 8 5 b u s t o c o n n e c t t h e f t u a n d t t u . t h e y o v e r p a s s t h e b r i d g e t o c o m m u n i c a t e w it h t h e s c a d a , l o a d c o n t r o l , e l e c t r o - m a n a g e m e n t , a n d m i s . t h e fi r e w a l l i s b e u s e d t o p r o t e c t t h e s e c u r i ty o f t h i s s y s t e m a n d t h e o t h e r s . t h e t e c h n o l o g i c a l i n n o v a t i o n o f t h i s s u b j e c t i s c l i c k e d a n d l a i n i n: c o m b i n e t h e a u t o m a t i c t e c h n o l o g y a n d d i s t r i b u t i o n n e t w o r k c o n s t r u c t io n , re g a r d a d v a n c e d c o n t r o l t e c h n o lo g y ， i n t e rn e t s n e t w o r k t e c h n o l o g y ， t e c h n o l o g y o f t h e c o m p u t e r ， c o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g y a u t o m a t i c a l ly a s t h e c o r e , t h e c o m p l e t e d i s t r i b u t i o n n e t w o r k s y s t e m a n a ly s e s s a f e ly ， u t i l i z e t h e n e t w o r k p l a t f o r m o f m o b i l e c o mm u n i c a t i o n , o ff e r t h e o v e r a l l ， e ff e c t i v e ， e c o n o m i c s o l u t i o n f o r t h e f a c t t h a t t h e d i s t r i b u t i o n s y s t e m i s o p e r a t e d s t e a d i l y . t h e r e s e a r c h a n d i m p l e m e n t a t i o n o f t h i s s u b j e c t w i l l m a k e t h e d i s t r i b u t i o n n e t w o r k e q u i p m e n t o p e r a t e a n d r e a l l y re a c h t h e s a f e ， re l ia b l e ， s t a b i l i ty a n d h i g h - e ff i c i e n t . k e y w o r d : d i s t r i b u t i o n n e t w o r k , a u t o m a t e d s y s t e m , c o n c e p t u a l d e s i g n 原 创 性 声 明 本人郑重声明: 所呈交的学位论文， 是本人在导师的指导下， 独 立进行研究所取得的成果。 除文中已经注明引用的内容外， 本论文不 包含任何其他个人或集体己 经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体， 均己在文中以明确方式标明。 本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名:日期: 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了 解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门 或机构送交论文的复印件和电 子版， 允许论 文被查阅和借阅; 本人授权山东大学可以 将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索， 可以 采用影印、 缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密 后应遵守 此规定) 论文作者签名: 导师签名:.日 期: 山东大学硕士学位论文 主要符号说明 r t u : 远方终端单元 f t u : 馈线终端单元 f a :馈线自 动化 d m s :配电管理系统 s g a d a :数据采集和监视系统 g i s : 地理信息系统 b i t l s :比 特率 k m :千米 f u n :微米 n m :纳米 u :电压 i :电流 f : 有功功率 q :无功功率 山东大学硕士学位论文 第一章 绪论 1 . 1 实施配电自动化系统的必要性 配电网作为电力系统发电、 变电、 输电、 配电、 用电的重要组成部分， 其重要性 日 渐提高。 城市配网是主要负荷中心， 具有用电量大、负荷密度高， 对电能的质量和 供电的可靠性要求较高等特点， 近年来的城网改造使得城网配电供电网架结构得到了 很大的改善， 相当部分的线路具备了负荷转供能力。 配电网络的结构有了一次设备做 基础，配网自 动化因而具备了实施的条件。 配电网的覆盖范围越来越大， 结构各种各样， 同时用户对可靠性的要求越来越高， 如何快速定位配电网的故障、 迅速隔离并及时完成非故障区域的恢复供电， 成为配电 网发展的工作重点。配电网自 动化的实现将从根本上促进供电可靠性的提高。 实施配电自 动化是城市建设和城网建设的需要。其意义在于: . 提高供电质量和供电可靠性 . 提高配电 工作管理水平和工作效率 . 提高配电设备的管理水平 . 优化网络结构，降低线损， 提高经济效益 . 提高对用户投诉的响应速度，改进故障时对用户的应答能力 . 提高为用户服务水平和用户的满意程度， 树立供电企业的服务形象 配电自 动化系统不仅仅是数据采集与监控的自 动化， 更是工作方式的自 动化， 在 提高全员工作效率的同时，能够有效提高电力企业的管理现代化水平。 1 . 2 配电自动化设计基本原则 配网自 动化方案设计应遵循如下基本原则: ( 1 ) 资源利用、信息共享的原则。 充分考虑与其他系统实现集成、 信息共 享 。 ( 2 ) 可扩充原则。系统容量和功能的可扩充性，以适应分步建设和增加功 山东大学硕士学位论文 第一章 绪论 1 . 1 实施配电自动化系统的必要性 配电网作为电力系统发电、 变电、 输电、 配电、 用电的重要组成部分， 其重要性 日 渐提高。 城市配网是主要负荷中心， 具有用电量大、负荷密度高， 对电能的质量和 供电的可靠性要求较高等特点， 近年来的城网改造使得城网配电供电网架结构得到了 很大的改善， 相当部分的线路具备了负荷转供能力。 配电网络的结构有了一次设备做 基础，配网自 动化因而具备了实施的条件。 配电网的覆盖范围越来越大， 结构各种各样， 同时用户对可靠性的要求越来越高， 如何快速定位配电网的故障、 迅速隔离并及时完成非故障区域的恢复供电， 成为配电 网发展的工作重点。配电网自 动化的实现将从根本上促进供电可靠性的提高。 实施配电自 动化是城市建设和城网建设的需要。其意义在于: . 提高供电质量和供电可靠性 . 提高配电 工作管理水平和工作效率 . 提高配电设备的管理水平 . 优化网络结构，降低线损， 提高经济效益 . 提高对用户投诉的响应速度，改进故障时对用户的应答能力 . 提高为用户服务水平和用户的满意程度， 树立供电企业的服务形象 配电自 动化系统不仅仅是数据采集与监控的自 动化， 更是工作方式的自 动化， 在 提高全员工作效率的同时，能够有效提高电力企业的管理现代化水平。 1 . 2 配电自动化设计基本原则 配网自 动化方案设计应遵循如下基本原则: ( 1 ) 资源利用、信息共享的原则。 充分考虑与其他系统实现集成、 信息共 享 。 ( 2 ) 可扩充原则。系统容量和功能的可扩充性，以适应分步建设和增加功 山东大学硕士学位论文 能的需要。 ( 3 ) 可靠性原则。软、硬件都要相对成熟、稳定、可靠。 ( 4 ) 安全性原则。实时、管理、网际间要有安全保护措施、防病毒措施。 ( 5 ) 可维护性原则。具有方便的多种维护测试手段和远程维护的功能。 ( 6 ) 简化原则。设备应尽量简化，以减少投资，提高可靠性。 ( 7 ) 信息就地处理的原则。能在终端、中间站 ( 集控站) 加工处理的信息。 1 . 3网架结构设计 1 . 3 . 1 具体要求 网架结构设计在考虑供电可靠性的同时，需要相应的通讯和自 动化实施方案。网 架结构确定原有配电网络的改造方式和新建线路的建设方式。 合理的网架结构有利于 发挥配电自 动化系统在提高供电可靠性等方面的作用。 ( 1 )供电范围及半径合理，保障规划期内线路最大负荷状态下的电能质量。 ( 2 )不同 线路间具有互连可能，实现负荷转带， 提高导线利用率。 ( 3 )线路分段数量和分段点设置合理，使用户享有尽可能高的供电可靠性 1 . 3 . 1 . 1 干线分段原则 ( 1 ) 负荷相等的原则分段， 尽量使每段负荷能力均等。 ( 2 ) 主干线线长相等的原则分段，即使每条段线路长度均等。 ( 3 ) 用户数均等的原则分段，即使每段用户具有同等的供电可靠性。 1 . 3 . 1 . 2 分段数确定 分段数与供电可靠性有关。 考虑投资效益及供电 可靠性要求， 一般线路长 度在3 公里以内的宜分3 段， 线路长度更长时，分段不宜超过5 段。 1 . 3 . 1 . 3 线路互联原则 不同变电站l o k v线路和同一变电站i o k v线路间都可互联，但在自 动化初期， 以不同变电站主千线末端的互联方式为主。也可同时或随后扩展到主要支线间的互 联。 1 . 3 . 1 . 4 网 络，构时转带负荷能力 原则 山东大学硕士学位论文 能的需要。 ( 3 ) 可靠性原则。软、硬件都要相对成熟、稳定、可靠。 ( 4 ) 安全性原则。实时、管理、网际间要有安全保护措施、防病毒措施。 ( 5 ) 可维护性原则。具有方便的多种维护测试手段和远程维护的功能。 ( 6 ) 简化原则。设备应尽量简化，以减少投资，提高可靠性。 ( 7 ) 信息就地处理的原则。能在终端、中间站 ( 集控站) 加工处理的信息。 1 . 3网架结构设计 1 . 3 . 1 具体要求 网架结构设计在考虑供电可靠性的同时，需要相应的通讯和自 动化实施方案。网 架结构确定原有配电网络的改造方式和新建线路的建设方式。 合理的网架结构有利于 发挥配电自 动化系统在提高供电可靠性等方面的作用。 ( 1 )供电范围及半径合理，保障规划期内线路最大负荷状态下的电能质量。 ( 2 )不同 线路间具有互连可能，实现负荷转带， 提高导线利用率。 ( 3 )线路分段数量和分段点设置合理，使用户享有尽可能高的供电可靠性 1 . 3 . 1 . 1 干线分段原则 ( 1 ) 负荷相等的原则分段， 尽量使每段负荷能力均等。 ( 2 ) 主干线线长相等的原则分段，即使每条段线路长度均等。 ( 3 ) 用户数均等的原则分段，即使每段用户具有同等的供电可靠性。 1 . 3 . 1 . 2 分段数确定 分段数与供电可靠性有关。 考虑投资效益及供电 可靠性要求， 一般线路长 度在3 公里以内的宜分3 段， 线路长度更长时，分段不宜超过5 段。 1 . 3 . 1 . 3 线路互联原则 不同变电站l o k v线路和同一变电站i o k v线路间都可互联，但在自 动化初期， 以不同变电站主千线末端的互联方式为主。也可同时或随后扩展到主要支线间的互 联。 1 . 3 . 1 . 4 网 络，构时转带负荷能力 原则 山东大学硕士学位论文 能的需要。 ( 3 ) 可靠性原则。软、硬件都要相对成熟、稳定、可靠。 ( 4 ) 安全性原则。实时、管理、网际间要有安全保护措施、防病毒措施。 ( 5 ) 可维护性原则。具有方便的多种维护测试手段和远程维护的功能。 ( 6 ) 简化原则。设备应尽量简化，以减少投资，提高可靠性。 ( 7 ) 信息就地处理的原则。能在终端、中间站 ( 集控站) 加工处理的信息。 1 . 3网架结构设计 1 . 3 . 1 具体要求 网架结构设计在考虑供电可靠性的同时，需要相应的通讯和自 动化实施方案。网 架结构确定原有配电网络的改造方式和新建线路的建设方式。 合理的网架结构有利于 发挥配电自 动化系统在提高供电可靠性等方面的作用。 ( 1 )供电范围及半径合理，保障规划期内线路最大负荷状态下的电能质量。 ( 2 )不同 线路间具有互连可能，实现负荷转带， 提高导线利用率。 ( 3 )线路分段数量和分段点设置合理，使用户享有尽可能高的供电可靠性 1 . 3 . 1 . 1 干线分段原则 ( 1 ) 负荷相等的原则分段， 尽量使每段负荷能力均等。 ( 2 ) 主干线线长相等的原则分段，即使每条段线路长度均等。 ( 3 ) 用户数均等的原则分段，即使每段用户具有同等的供电可靠性。 1 . 3 . 1 . 2 分段数确定 分段数与供电可靠性有关。 考虑投资效益及供电 可靠性要求， 一般线路长 度在3 公里以内的宜分3 段， 线路长度更长时，分段不宜超过5 段。 1 . 3 . 1 . 3 线路互联原则 不同变电站l o k v线路和同一变电站i o k v线路间都可互联，但在自 动化初期， 以不同变电站主千线末端的互联方式为主。也可同时或随后扩展到主要支线间的互 联。 1 . 3 . 1 . 4 网 络，构时转带负荷能力 原则 山东大学硕士学位论文 规划确定互联方式及联络点的数量与位置。根据负荷增长，可逐步增加联络点， 以提高导线利用率。 联络点开关按闭环连接， 开环运行设计， 并具有本地/ 远方控制能 力。 1 . 3 . 2 技术原则 配电网设计从改造和加强现有配电网入手， 加强城市配电网的结构布局和设施标 准化。明确划分高压变电站的供电区域和优化各主干线路的供电范围，并逐步向设计 目 标过渡。 中压网络的结构采用最短路径算法进行优化， 并对分段方案和手拉手方案 进行初步的可靠性分析。城市配电网设计原则主要包含以下内容: 各变电站供电区域的划分原则及供电方式 ( 架空、电缆、开关站等) 各变电站的出线条数、出线走廊、大致的分支方向。 各变电 站出线的平均长度、分段开关、联络开关的平均数各电压等级 配电网的短路容量控制值。 根据供电地区和负荷类型的不同， 选择典型的电网结构及接地方式。 每条出线配 变报装的平均最大容量。 互 1 . 4国内外配电自动化现状 1 . 4 . 1 国内配电自动化发展现状 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 两个方面的工作: ( 1 ) 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， 在变电站、开闭所设置 r t u , f t u ( f e e d e r t e r m i n a l u 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 。 ( 2 ) 实 施了 各 种 类型 馈线自 动 化 ( f a , f e e d e r a 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 ， 提高供电可靠性。 国内 还对下列功能进行了 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 n m a n a g e m e n t s y s t e m ) ， 包括负 荷管理 ( l m, l o a d m a n a g e m e n t ) 、自 动绘图 ( a m, a u t o m a t e d m a p p i n g ) 、 设 备管 理 ( f m , f a c i l it ie s m 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 c i n f o r m a t i o n ) ， 还有如需方 用电 管 理 ( d s m , d e m a n d s i d e m a n a g e m e n t ) 、 变电 站自 动 化 系统 ( s a s , s u b s ta ti o n a u t o m a t i o n 3 山东大学硕士学位论文 规划确定互联方式及联络点的数量与位置。根据负荷增长，可逐步增加联络点， 以提高导线利用率。 联络点开关按闭环连接， 开环运行设计， 并具有本地/ 远方控制能 力。 1 . 3 . 2 技术原则 配电网设计从改造和加强现有配电网入手， 加强城市配电网的结构布局和设施标 准化。明确划分高压变电站的供电区域和优化各主干线路的供电范围，并逐步向设计 目 标过渡。 中压网络的结构采用最短路径算法进行优化， 并对分段方案和手拉手方案 进行初步的可靠性分析。城市配电网设计原则主要包含以下内容: 各变电站供电区域的划分原则及供电方式 ( 架空、电缆、开关站等) 各变电站的出线条数、出线走廊、大致的分支方向。 各变电 站出线的平均长度、分段开关、联络开关的平均数各电压等级 配电网的短路容量控制值。 根据供电地区和负荷类型的不同， 选择典型的电网结构及接地方式。 每条出线配 变报装的平均最大容量。 互 1 . 4国内外配电自动化现状 1 . 4 . 1 国内配电自动化发展现状 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 两个方面的工作: ( 1 ) 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， 在变电站、开闭所设置 r t u , f t u ( f e e d e r t e r m i n a l u 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 。 ( 2 ) 实 施了 各 种 类型 馈线自 动 化 ( f a , f e e d e r a 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 ， 提高供电可靠性。 国内 还对下列功能进行了 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 n m a n a g e m e n t s y s t e m ) ， 包括负 荷管理 ( l m, l o a d m a n a g e m e n t ) 、自 动绘图 ( a m, a u t o m a t e d m a p p i n g ) 、 设 备管 理 ( f m , f a c i l it ie s m 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 c i n f o r m a t i o n ) ， 还有如需方 用电 管 理 ( d s m , d e m a n d s i d e m a n a g e m e n t ) 、 变电 站自 动 化 系统 ( s a s , s u b s ta ti o n a u t o m a t i o n 3 山东大学硕士学位论文 规划确定互联方式及联络点的数量与位置。根据负荷增长，可逐步增加联络点， 以提高导线利用率。 联络点开关按闭环连接， 开环运行设计， 并具有本地/ 远方控制能 力。 1 . 3 . 2 技术原则 配电网设计从改造和加强现有配电网入手， 加强城市配电网的结构布局和设施标 准化。明确划分高压变电站的供电区域和优化各主干线路的供电范围，并逐步向设计 目 标过渡。 中压网络的结构采用最短路径算法进行优化， 并对分段方案和手拉手方案 进行初步的可靠性分析。城市配电网设计原则主要包含以下内容: 各变电站供电区域的划分原则及供电方式 ( 架空、电缆、开关站等) 各变电站的出线条数、出线走廊、大致的分支方向。 各变电 站出线的平均长度、分段开关、联络开关的平均数各电压等级 配电网的短路容量控制值。 根据供电地区和负荷类型的不同， 选择典型的电网结构及接地方式。 每条出线配 变报装的平均最大容量。 互 1 . 4国内外配电自动化现状 1 . 4 . 1 国内配电自动化发展现状 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 两个方面的工作: ( 1 ) 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， 在变电站、开闭所设置 r t u , f t u ( f e e d e r t e r m i n a l u 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 。 ( 2 ) 实 施了 各 种 类型 馈线自 动 化 ( f a , f e e d e r a 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 ， 提高供电可靠性。 国内 还对下列功能进行了 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 n m a n a g e m e n t s y s t e m ) ， 包括负 荷管理 ( l m, l o a d m a n a g e m e n t ) 、自 动绘图 ( a m, a u t o m a t e d m a p p i n g ) 、 设 备管 理 ( f m , f a c i l it ie s m 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 c i n f o r m a t i o n ) ， 还有如需方 用电 管 理 ( d s m , d e m a n d s i d e m a n a g e m e n t ) 、 变电 站自 动 化 系统 ( s a s , s u b s ta ti o n a u t o m a t i o n 3 山东大学硕士学位论文 s y s t e m ) 和 远方 抄 表系 统 ( a m r , a u t o m a t io n m e t e r r e a d in g ) 。 1 . 4 . 2国外配电自动化的发展 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 动化工作初期， 采用在配电线 路上装设多组重合器、分段器方式，避免线路故障影响变电站馈线供电。 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，在四年内避免了 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。 系统投运后，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，由前置机采集处理各 f t u的信息，大大减少了自 动恢复供电的时间，使非 故障段自 动恢复供电时间在 i 秒内完成。 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一在此基础上又进 一步增设 通信， 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 )等。 综上所述，可以看出国外配电系统自 动化的实现，大致是先实施馈线自 动化，然 后建立通信通道和配电自 动化主站系统，再完普各项功能。 1 . 5本论文的主要工作 本论文研究的内容是自 动化技术在配电网中的应用，在研究分析菏泽配电网现 状、 汲取兄弟地市实施配电自 动化成功经验、 调研分析国内生产厂家产品性能的 基础 上， 完成了菏泽配电自 动化方案设计、系统配置， 提出了 配电自 动化实现目 标和具体 指标要求， 结合菏泽供电公司配电自 动化项目 实施， 完成了一次设备布点、选型、 安 装和调试及通信系统建设， 进行了故障模拟和分析。 第二t 配电自动化系统的组成 山东大学硕士学位论文 s y s t e m ) 和 远方 抄 表系 统 ( a m r , a u t o m a t io n m e t e r r e a d in g ) 。 1 . 4 . 2国外配电自动化的发展 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 动化工作初期， 采用在配电线 路上装设多组重合器、分段器方式，避免线路故障影响变电站馈线供电。 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，在四年内避免了 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。 系统投运后，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，由前置机采集处理各 f t u的信息，大大减少了自 动恢复供电的时间，使非 故障段自 动恢复供电时间在 i 秒内完成。 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一在此基础上又进 一步增设 通信， 将柱上自 动配