（电气工程专业论文）任城区供电公司配电自动化研究.pdf

山东人学硕士学位论文 a b s t r a c t b a s e do nt h e p r e s e n tt e c h n i q u e o f p o w e r d i s t r i b u t i o n a u t o m a t i o n ，t o g e t h e rw i t ht h ec u r r e n td i s t r i b u t i o nn e t w o r ko fr e n c h e n g r e g i o na n di t sp o w e rn e t w o r kp l a n n i n g ，t h ep r a c t i c a l i t yo ft h ea u t o m a t i o n t e c h n i q u eo fr e n c h e n gd i s t r i b u t i o nn e t w o r ki sa n a l y z e da n ds t u d i e di nt h i s p r o je c t t h ep r o j e c ta n a l y z e sa n di n t r o d u c e sa n dt h ec u r r e n ts i t u a t i o no ft h e u r b a nd i s t r i b u t i o nn e t w o r ka n dt h ed i s t r i b u t i o na u t o m a t i o no fr e n c h e n ga n d t h ee x i s t i n gp r o b l e m s c o n f o r m i n gt ot h ep r i n c i p l eo f “u n i f i e dp l a n n i n g ， s t a g e di m p l e m e n t a t i o n ， r a t i o n a ld i s t r i b u t i o n ，s h a r e di n f o r m a t i o n ，t h e g l o b a lo b j e c ta n dp r i n c i p l e so ft h ed i s t r i b u t i o na u t o m a t i o n ，t h es t r u c t u r e o ft h ea u t o m a t i o ns y s t e m ，a n dt h ea n n u a lg o a l so f f e e d e ra u t o m a t i o na r eg i v e n i nt h i sp a p e r t h ep r o j e c ta l s oa i m st op u tf o r w a r dt h es t r u c t u r ea n dc o n f i g u r a t i o n s c h e m eo ft h ea u t o m a t i cd i s t r i b u t i o ns y s t e mo fr e n c h e n g ，w i t ht h es t r u c t u r e o ft h ed 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 ( d m s ) i n t r o d u c e d t h es t r a t e g i e so f f a u l tt r e a t m e n to ft h em a i nd i s t r i b u t i o ns t a t i o na r ei n t r o d u c e da sw e l l b a s e do nt h ea n a l y s i sa n dc o m p a r i s o no fs e v e r a l t y p e so ff e e d e r a u t o m a ti o nm o d e s ，t o g e t h e rw i t ht h ep r e s e n td is t r i b u ti o nn e t w o r ko f r e n c h e n g t h es c h e m eo f “h a n di nh a n d 。c i r c u l a rd i s t r i b u t i o na u t o m a t i o n i s p r o p o s e d b ya n a l y z i n g t h e r e q u i r e m e n t o fd i s t r i b u t i o nn e t w o r k a u t o m a t i o no nt h ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，w i t ht h ep r a c t i c a ls i t u a t i o no ft h e d i s t r i b u t i o nn e t w o r ko fr e n c h e n g ，t h ec o m m u n i c a t i o ns c h e m eo ft h eu r b a n d i s t r i b u t i o na u t o m a t i o no fr e n c h e n gi sa l s op r o p o s e d k e yw o r d s ：d i s t r i b u t i o nn e t w o r k d i s t r i b u t i o na u t o m a t i o n p r a c t i c a l i t y 4 c o m m u nic a tio nm o d ef e e d e ra u t o m a tio 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已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表明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：垃日期：丝：翌：竺 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，运行论 文被查阅或借阅：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：妞导师签名：e t 期：遂金：矽 山东大学倾i 学位论义 绪论 作为鲁西南能源出口重镇，济宁市具有良好的经济发展氛围，通过招商引资， 大量知名企业入住济宁，带动了当地中小企业发展，城镇居民收入和生活水平有 了大幅度提高，受益最大的就是任城区，任城区整体用电量大幅度增加，0 7 年底 任城区售电量为6 2 亿千瓦时，同比增长2 1 5 ，目前任城区配电网的现状已不能 满足用户对供电可靠性和供电质量的要求，因此对配电网管理系统的改进提出了 迫切的需求。随着计算机技术、通信技术及自动化技术的逐步成熟及其在各个领 域的广泛应用，为实现高性能的配电网管理系统提供了技术基础和实践经验。在 采用先进的一次设备的同时，辅助以计算机技术、自动控制技术以及电子、通信 技术等，对配电网进行在线和离线的智能化综合管理，是提高供电可靠性的一种 强有力的手段。 配电网络在用电需求的刺激下迅速发展，需要维护管理的配电线路与设备总 量不断大幅增长，供电企业如果仍然按照传统的管理模式难以实现对配电网设备 进行有效的管理，对设备状况的巡视与故障处理时间难以满足用电客户增长需求。 而电力行业的企业化要求供电企业应注意经济性，应实现最优管理，有效地利用 人力、物力等资源，通过较小的投入来获得较大的效益，并立足于长期发展。因 而，有必要对传统的配电设备管理模式进行改进，引入新的管理手段，以提高运 行维护效率，降低维护单耗，同时掌握设备的确切运行情况，发现薄弱环节与不 合理配置，以能指导进行有针对性的改造。 “配电自动化”技术可解决上述两大问题。 配电自动化 【1 】【2 1 是将现代计算机技术和通信技术应用于配电网设备上进行 监视与控制，实现配电网设备半自动或全自动运行。实践表明，配电自动化是电 网现代化的必然趋势，是优化网络结构、简化保护和运行管理程序、提高供电可 靠性和电能质量的有效措施，还可以全方位提高整个配电网络技术水平、管理水 平。 山东人学硕j j 学位论文 第一章任城区配电网自动化现状 1 1 任城区配电网现状 任城区中低压配电网目前采取1 0 0 4 0 0 2 2 k v 的电压等级序列。任城区电源点 主要有三个，1 1 0 k v 李营变电站，1 1 0 k v 北郊变电站，2 2 0 k v 高新区变电站。1 0 k v 配电网接线模式为4 条1 0 k v 线路环网接线开环运行、分段联络接线。1 0 k v 主干 网沿主要街道布置，负荷通过从1 0 k v 干线上t 接分支配出。 1 2 任城区配电网自动化现状 任城区目前以任城区i 线一岱庄i 线，做馈线自动化的试点线路，由于任城区 城网尚处于改造期间，线路的故障隔离及恢复送电功能没有进行实际调试，在配 电网络发生故障时不能完成故障点的自动隔离和恢复送电，因此没有发挥配网自 动化系统应有的功能和效益。 1 3 任城区负荷控制系统和电能量采集系统现状 任城区的电量采集系统基本实现，在2 0 0 7 年建设的负控系统，现有1 0 个大用 户，电量采集系统涵盖了所有变电站的电量采集，有5 6 块表。 配变综合管理系统【3 】刚是将配电网中的变压器运行情况进行监视、控制和管理 的自动化系统。该系统主要功能有：配变管理、自动抄表、线损管理、设备管理。 任城区选择江庄小区配变下的居民用户作为自动抄表试点。 1 4 任城区配电网自动化存在的问题 任城区近几年投入了大量的资金用于改造城市配电网，因此配网网架得到了较 大完善，设备档次和可靠性有了显著提高，城市主体网架根据规划【5 】【6 1 到2 0 1 0 年 能达到n 1 供电安全准则，城区中压配电网主要采用架空线路三分段三联络、电 缆单回环网接线开环运行的接线模式，但目前城市的配网管理手段仍以人工管理 为主。具体存在问题如下： l 、配网管理系统基本处于起步阶段，仅一些孤立的配网管理应用软件在使用， 如f a ，g i s 、电量采集系统等，由于数据无法共享，造成管理软件使用效率较低。 2 、通讯网络不健全，目前已有变电站至调度中心的各种通信网，但为配网设 计的通讯网还未建成，难于找到经济可靠的通信方式，实现配网自动化有难度。 6 山东人学帧i 学位论义 3 、设备管理、运行管理、工程管理等数据不齐全，行为欠规范，管理手段仍 以手工为主，用户信息和运行参数与地理信息背景脱节，难以适应电网发展的要 求。 4 、配网管理缺乏总体设计，功能不全面、不系统，在功能方面各系统既有重 叠，又有功能空白区，各软件独立封闭运行，没有统一的规约，相互之间无法共 享信息，数据的一致性和安全性差，数据更新慢，不能较好地提高工作效率、最 大限度地改善为用户的服务水平。 5 、缺乏全面远期规划，由于配电自动化技术还是近些年出现的新生事物，相 应的规范和标准尚处于完善阶段，因此在实施过程中，有一个逐步认识的过程， 造成一些工作的重复和浪费。 6 、虽然建立了9 5 5 9 8 客户服务系统，但由于未与地理信息系统结合，故障定 位分析和故障处理还停留在手工阶段。 1 5 本文主要工作及目的 本文主要工作是在任城区城网现状和“十一五 规划的基础上，分远期和近 期两部分进行配网自动化实用化研究，选择合适的1 0 k v 馈线进行适宜的环网改 造，并达到如下目的： ( 1 ) 提高城网供电可靠性，保证环网内用户达到n 一1 供电安全准则，供电可靠 率达9 9 9 9 。 ( 2 ) 环路1 0 k v 馈线发生故障，系统实现故障处理功能，即完成故障自动检测 与识别，故障自动定位，故障自动隔离和网络重构功能。 ( 3 ) 实现对配电变压器、无功补偿装置等配电设备实时监控和管理功能。 ( 4 ) 建立配电网数据监控及采集系统( s c a d h ) ，灵活进行负荷转移，优化负荷 分配，提高电压合格率，降低线损。 通过本文的实施，将对任城城网配电自动化的建设提供近期技术指导和远期 规划，提高城网供电可靠性和电能质量，确保向用户不间断优质供电，这对改善 企业形象，创造良好的社会效益具有重要意义。实现配电自动化的主要意义还在 于其经济效益，主要体现在：减少停电时间，可增加售电量；网络结构合理，可降低 线路损耗；运行可靠性提高，可减少运行费用和运行人员；先进的一次设备的应用， 可减少维护费用和推迟进一步投资的时间。 7 山东人学侦 ：学位论文 第二章任城区配电网自动化规划及远期展望 2 1 任城区配电网自动化规划的总体目标及原则 任城区配网自动化规划的总体目标是实现配网管理现代化、提高供电可靠性和 供电质量，使任城区供电可靠性达到9 9 9 9 ，安全运行和供电服务水平上一个 新台阶。 城市配电网自动化规划的基础是配电网结构的完善和优化。配电网结构的优 化在配网的建设和改造工作中非常重要，配网结构是影响系统可靠性的重要因素。 城网接入1 0 k v 公用线路的用户应具有两个以上电源供电的可能性，其中2 3 及以 上的用户享有n 1 可靠性准则的能力。 配电网架需达到以下要求： a 供电范围及半径合理，辐射形网络的供电半径以3 5 公里为宜，以保障规 划期内线路最大负荷状态下的电能质量。 b 不同线路间具有互联的可能，可实现负荷转带，提高导线利用率。 c 线路的分段数量和分段点设置合理，一般以2 3 段，使用户享有尽可能高 的供电可靠性。 d 操作与终端电源、开关及相关设备应满足实施f a 的基本技术要求。 任城区“十一五”规划确定了1 0 k v 主网架的规划方案【2 9 】，其主干线具备相互 联络的条件，主干线的供电能力可以满足规划期内负荷增长和负荷转带的需要， 因此可以在此基础上完成任城区配电网自动化规划的工作。 2 1 1 配电网络自动化管理系统d m s 的功能目标 任城区配电网络自动化管理系统d m s t 6 胴的功能目标是建设成一个以地理信 息系统数据及配电s c a d a 实时信息为基础，利用开放的系统支持平台，实现配电 网管理自动化，实现对配网的控制、自动操作、合理运行，实现馈线故障自动隔 离和恢复供电。近期的重点是逐步实现配网运行状态的数据采集与控制、基于配 电g i s 图形平台的主站系统，主要实现配电工作管理、设备管理功能；远期目标是 8 东人学硕+ l 学位论义 实现故障的自动隔离及非故障区段的自动恢复供电、网络重构及负荷转带等配网 运行自动化功能，同时实现对配电自动化的区域试点工作，在使用中不断丰富系 统功能，最终达到整个系统的完善和优化。 2 1 2 任城区进行配网自动化( f a ) 试点的范围 任城区配网自动化远期目标是采用集中智能化，即断路器、负荷开关( 柜) 环 网的远方控制方式，对城乡接合地区也可按就地智能化的目标采用重合器方式。 近期目标可按分布智能逐步在重要用户多，负荷密度高，用户对供电可靠性较为 敏感的区域的配电线路柱上开关、环网开关上安装智能终端f t u ，用来实现故障 的判断、隔离和恢复非故障区域的供电，待将来具备通道条件时可实现集中智能 化控制。 系统应着重建设地理信息系统、故障投诉、停电管理及配网优化分析等功能， 作好各系统集成、基础数据共享等工作充分利用现有的变电s c a d a 实时信息、 地理信息，结合故障投诉信息实现故障隔离和非故障区间的恢复供电。 配网建一套自动化系统，由一个主站、若干子站组成。主站设在供电公司，子 站设在变电站。配网自动化通信系统采用分层配置的原则，多种通信方式混合使 用。在一般情况下，控制中心主站和子站之问的通信主干网络采用单模光纤、环 网结构或环形、星形混合结构。子站和监控终端之间，电缆沟敷设的电缆线路采 用光纤通信方式，对于直埋的电缆线路或架空线路采用无信道方式，先实现就地 控制。 在规划电力电缆通道时应考虑配电自动化及通信电缆通道的要求。 新建、扩建和改造系统应采用面向对象技术来建立一个开放式、模块化、集成 化的系统。配电自动化、负荷控制、电量采集实施区域应协调一致，低压及用户 数据应分台区集中统一采集。 2 2 任城区配电自动化系统结构规划 到2 0 1 0 年，任城区供电公司所管辖的城市中心区有三个变电站。根据各个变 电站的分期建设情况，现确定“十一五”期间各年度及目标年的配电网自动化系 9 山东大学硕卜学位论义 统结构的建设规划如表2 1 所述。 在每个年度进行的配电网自动化建设过程中，可对往年建设的子站进行升级或 增加馈线自动化( f a ) 的试点线路，逐步完成各变电站的馈线自动化，最终实现区域 的配电自动化功能。 2 1 任城区配电自动化结构规划 2 0 0 62 0 0 72 0 0 82 0 0 92 0 1 0 任主站任城供电公司任城供电公司任城供电公司 城 子站李营变高新变北郊变 2 3 任城区馈线自动化年规划 2 9 】 根据任城区进行馈线自动化工作的现状及对未来馈线自动化工作的需求，分 三步进行任城区的馈线自动化工作： 第一步：在2 0 0 9 - - 2 0 1 0 年期间，进行李营变和北郊变的馈线自动化试点时，采 用分布智能化的第二种方式，并根据投资情况，可选择在馈电线路上安装断路器 和智能终端f t u ，用来实现故障的判断、隔离和恢复非故障区域的供电。f t u 留 有与配电子站的接口，在后期具备通道的条件下，即可实现从配电子站或主站的 常规“三遥 功能。 第二步：在2 0 1 0 - - 2 0 1 2 年期间，随着馈线自动化的逐步完善，区域配电主站、 子站的建设，可采用集中智能实现方式中的终端上报方式。若在馈电线路上的分 段开关使用的是断路器，那么在线路发生短路故障后是由离故障点最近的断路器 首先跳闸，同时，故障线路上的f t u 由于检测到了短路电流，也被触发，并向主 站上报，主站在接到f t u 的信息后，作出故障定位判断并发令给故障点两侧开关 的f t u 进行闭锁操作，开关完成闭锁后f t u 上报主站，主站向联络断路器发令合 闸。由于采用断路器，具备切断短路电流的能力，因此无需变电站内的出线断路 器跳闸，因而故障隔离的时间可以大大缩短。 第三步：在2 0 1 2 - - 2 0 1 5 期间，随着技术的年发展，集中智能实现方式的就地判 别上报方式中在目前所面临的技术难点有望得到解决，到那时可采用更先进的馈 l o 山东入学硕上学位论义 线自动化方式，将故障的判断、隔离和恢复非故障区域的供电的时延控制在更短 的时间内。 2 4 任城区配网主站规划 根据前面对任城区配电网自动化系统建设所做的规划，到2 0 1 2 年，将在任城 区供电公司的调度大楼里建设一套配电网自动化主站系统，主要对区域内的配网 数据进行维护、对运行方式进行调度及分析。 到2 0 1 2 年，可望建成一个城区配调主站系统和四个配电网子站系统，将完成 对任城区供电公司所管辖的三个城区变电站的8 条l o k v 城区馈线的自动化监控功 能，在2 0 1 2 年至2 0 1 5 年的“十二五期间，可通过对已有的系统或设备进行升 级，不断完善配电网自动化的各项功能。 2 5 任城区配网子站年规划 在2 0 0 9 年至2 0 1 1 年逐步在李营变、高新变、北郊变建成三个配电子站 山东人学硕i j 学位论文 第三章配电网络自动化管理系统d m s 的结构 任城区配电网络自动化管理系统【8 】【9 1 ( d m s ) 主要分二个方面：第一，配电管 理信息化系统；第二，配电自动化系统。d m s 系统既包含对整个配电系统进行实 时监控的s c a d a 系统，也包含如自动绘图、设备管理及地理信息系统 ( a m f m g i s ) 、配网优化和分析等的控制和管理应用软件等，同时也包括了停电 管理、故障投诉管理等配电工作管理系统。整个功能结构见图3 1 。各模块功能如 下所述。 图3 - 1 配电网络自动化管理系统( d m s ) 组成 3 1 配电管理信息化 配电管理信息化系统【1 0 】【l l 】是应用数据库技术、地理信息技术、计算机图形处 理技术，建立一个融计算机图形处理技术和数据库技术于一体、基于地理住处的 电网管理信息系统，实现自动绘图设备管理、配电工作管理、故障投诉管理、停 电管理、网络分析优化等功能。 3 2 配电自动化 配电自动化系统7 1 是应用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术，实现 配电网正常运行及事故情况下的监测、保护、控制的自动化系统，包括配电网 山东人学倾l j 学位论文 s c a d a 、配电变电站自动化和馈线自动化三个方面。 配电网s c a d a 系统包括通过传统的变电站r t u 收集配电网的实时数据，进 行数据处理以及监视控制等功能，还包括有沿线分布的面向现场的f t u 用以实现 馈线自动化的远动功能。 变电站开闭所自动化【1 9 1 ( s a ) ：指与配电网s c a d a 系统联系，对整个变电 站开闭所实现监视、测量、保护和控制的自动化系统，同时可根据需要与区域内 的馈线自动化装置构成系统，成为配电系统的子站。 任城区中1 1 0 k v 、3 5 k v 变电站目前由县调进行调度。随着城市电网网架结构 的不断加强，市区内的变电站布点将进一步增加。因此，在考虑城区变电站的自 动化系统时，应充分考虑到变电站与调度端的通信问题。 变电站自动化系统除了对整个变电站开闭所实现监视、测量、保护和控制功 能以外，还可根据需要，设置配电自动化子站与供电区域内的配电自动化装置( 如 柱上开关f t u 、配变t t u 等) 进行通信，组成自动化系统，实现馈线故障自动隔 离，恢复供电等功能。设置子站可以分布主站功能、优化信息传输及清晰系统结 构层次、方便通信系统组网等，因此根据系统的实际情况，选取适当位置的变电 站设置子站，是建设配网自动化非常很需要的环节。 对设置为子站的变电站而言，除需向调度端传送信息以外，还必须与配网自 动化的主站进行通信。其配电馈线的数据采集可通过间隔层的测控装置同时向变 电站自动化主站和配电子站传输数据，亦可通过变电站自动化主站向配电子站传 输。 馈线自动化( f a ) 1 3 】【1 4 】：指变电站馈电线路出线开关以后由a 杆到用户表计 之前的馈线实现自动化，其功能分为两方面：一是正常时的状态检测、数据测量 和运行优化：二是、事故状态下的故障检测、故障隔离和恢复供电。 实施馈线自动化可以提高事故状态下故障检测、故障隔离和恢复供电的反应 速度，取代传统的由人工查线、隔离再恢复的方式，可减少停电经济损失和社会 影响；在正常时的状态检测、数据测量，结合地理住处系统及用电营销系统可优 山东大学硕一j 学位论义 化配电网结构、实现配网规划设计。但实施馈线自动化又面临以下问题：首先， 我国配网自动化起步较晚，对实现馈线自动化尚无较为成熟的方式，对馈线自动 化的通道等问题尚无经济性、可靠性均较理想的方案：同时，实施馈线自动化又 是一项大量耗费资金的系统工作，如何科学合理的利用好资金、提高投入产出比 也是需要通过实践探索的。因此，近期内任城地区不宜全面实施配网的馈线自动 化改造，而是通过对城市配网的部分中心区进行改造试点，同时做好全面的和长 远规划的基础工作、人员素质的提高和技术储备工作、当前的试点和长远规划的 合理衔接工作、局部实施和系统集成的可行性认证工作，为实现规划的长远目标 做好准备。 3 3 需方用电管理( d s m ) 需方用电管理( d s m ) 1 4 1 是通过一系列经济政策和先进技术，由供需双方共 同参与的供电技术改造工程，其内容包括：负荷管理、自动抄表等，其目的是优 化负荷曲线、节约供电成本、养活电能损耗、推迟电源投资、提高供电质量和可 靠性，以提高服务水平，最终使供电企业、电力用户和全社会都能从中受益。 3 4 配电自动化系统的结构 1 4 图3 2 配电自动化系统的组成结构 按配电自动化系统的组成结构图3 2 可见系统分为3 层，由上至下分别为配电 山东人学顺f j 学位论义 自动化中心主站( 含区域分站) 、配电子站和配电终端。配电自动化中心站负责全 局的监视与管理，是配调监控信息汇集、管理中心，区域分站负责区域配电管理。 中心主站与区域分站之间有着管理功能上的分布，数据均由中心主站负责采集、 存储管理。配电子站层负责实现变电站的1 0 k v 出线的馈线自动化功能。配电终端 则对线路上的开关、配变的数据进行采集和处理。 3 5 配电网络自动化管理系统d m s 的结构 整个配电网络自动化管理系统分为三个层次2 8 1 。网络支撑平台是信息系统的 基石，实现系统内部各部分的互连，以及提供与外部系统的连接，它注重的是为 系统提供基础的通信互连平台：系统支撑平台主要是用于提供住处化服务所需要 的各种必备承载平台；应用层提供人机接口和业务处理平台。任城区的配电网络 自动化管理系统d m s 的组成结构如图3 3 和图3 4 所示。 调度员 配电网运 亍和管理决镶支持系统 应用平台 s c a d a f 负荷控制和电量采集 配电工作管理 系安 应用接口和中间件平台 统全系统w w w 平台数据库平台a m 腰黼i s 平台 集 管 支撂平台操作系统 成理 系统主机( 服务器) 硬件设备 网络网络服务器广域互连 支撵平台局域网络 通信传输网络 变电站r t u 、现场n u 、智能表计等 图3 3 d m s 系统组成结构图 m 束 学l 学论 图3 - 4 配电管理信息化组成结构幽 3 6 配电管理信息化系统 配电管理信息化系统1 3 9 】1 4 4 j 是将各方面的功能集成，开成以g i s 地理信息系统、 故障报修及负荷管理系统有机融合。如图3 - 5 所示，以a m f m g i s 系统为平台， 结合s c a d a 实时数据可产生配电网的实时接线图，结合故障报修系统构成故障检 修定位功能可提高故障处理速度，可为负荷管理系统提供用户信息。各系统集成 后除可减少重复建设，实现数据统一外，还可使原本孤立的系统功能丰富，产生 新的应用，如网络拓扑、状态估计、调度员潮流、故障分析、故障检修、隔离与 恢复、网络重构、无功优化、负荷预测等应用功能。 图3 - 5 配电管理信息化系统 1 地理信息系统( n f l t t g i s ) f 3 0 l 配电网具有面广量大的特点，从变电站、馈电线路到千家万户的电能表，设 备管理任务非常繁重，而这些任务均与地理位置有关。各模块如s c a d a 、d m s 、 m i s 、g 1 s 之间涉及到设备属性、参数、实时数据等数据信息的共享。数据共享所 带来的优点是显而易见的： 1 ) 避免数据重复建设。 2 ) 避免数据定义的双重性。保证数据安全性，实现系统的同步。 山东人学坝l j 学位论文 3 ) 将各系统有机结合，形成完整的一体化应用。 如图3 - 6 所示，保护设备的安装点、所对应的设备、用户的位置、负荷采集点 等等均包含同属性，以此为基础，组织管理数据，联系各模块的枢纽正是g i s 应 用。以实现空间属性为基础将电力系统的众多数据加以组织，既可以保证数据的 统一性，又扩展了数据的空间属性，使得数据更具有现实意义，也使得各功能模 块紧密联系。 图3 - 6 属性示意图 因此，完整的d m s 系统，应建立在地理信息系统g i s 的基础上，通过g i s 的不同应用，提高配网管理的水平。 2 a m f m gis 系统在离线方面的应用 1 ) 设备管理：即在地理图背景上管理配电设备。 2 ) 用电管理：用电管理系统使用a m f m g i s 系统，按街道、门牌编号为序， 对大小用户进行业扩报装、查表收费、负荷管理等业务营运工作。 3 ) 规划设计系统：供电企业可通过地理图上的设备管理、用电管理信息和数 据，结合小区负荷预报的数据，构成配电网规划和设计计算的基础。 3 、a m f m gis 系统在在线方面的应用 a m f m g i s 系统在s c a d a 中的应用是利用a m f m g i s 系统的图形信息， s c a d a 系统可在地图上动态显示设备运行状态，从而有效地管理系统的运行。 1 8 山东人学硕i j 学位论文 a m f m g i s 系统在电话投诉热线( t c m ) 中的应用：投诉电话线的目的是为 了快速准确地根据用户的故障投诉判断故障地点及抢修队所处位置，及时派出抢 修队伍处理故障，减少停电时f 白j 。因此，g i s 系统所提供的地理信息、设备运行状 态，为故障电话处理的充分发挥起重要的作用。 4 、a m f m g l s 的软件平台 g i s 系统的技术特点应包括：无缝空间数据库存储技术、数据库接口访问技术、 日常事务版本管理、g i s 位置处理及拓扑分析功能、面向对象的功能开发语言、空 间数据库建模工具、汉化的系统核心结构、远程数据访问技术、支持组件技术等。 可供选择的g i s 平台有：a r c i n f o 、m a p i _ n f o 、m a n g i s 等。 3 7 故障投诉管理 采用数字语音交换机通信和网络技术，融入先进的管理理念的客户服务支持 系统。全天候2 4 小时处理客户用电信息。客户的一切用电需求拨打免费服务电话 就可以得到快速处理和答复。建成配网管理信息系统后，将故障投诉热线( t c m ) 纳入到系统中来，一方面故障投诉电话可为故障定位提供较为准确及时的信息， 另一方面，配网管理信息系统又可为答复和处理故障投诉提供必要的信息。 3 8 集中抄表系统 集中抄表是供电企业对变电站关口计量点、公用配电变压器或大用户、低压 用户的电能表数据进行抄收、处理和分析自动化系统。开展以小区为单位的集中 抄表系统建设，建立抄表系统主站。 集中抄表分为三类，包括变电站抄表、配电变压器抄表、低压用户抄表。变 电站抄表通过设在变电站的电量采集终端( e r l u ) 向抄表系统主站发送电量。配 变抄表可通过电量采集终端或配变监测装置采集电量。低压用户抄表则通过采集 终端、采集模块或采用人工方式采集。 1 9 山东人学硕f j 学位论义 图3 7 配变、居民集抄系统典型框图 3 9 电力负荷管理系统 电力负荷管理系统是电力负荷监控和运行管理的自动化系统，系统由工作站、 前置机、服务器、数据库及计算机网络组成，前置机与负控终端的通讯采用无线 通讯，使用部颁规约。系统实现负荷监视、统计、分析、管理、预测，用户电量 自动抄表等功能。 电力负荷管理系统向电力客房现场管理与服务系统转型，新系统的建设将以 公共的g s m 等移动通信网络为载体，通过g s m 网络短信等方式实现系统主站和 现场终端之间的数据通讯，具有远程抄表、用电异常信息报警、电能质量检测、 线损分析、无功电压管理和负荷管理等功能。 3 10 系统安全性和可靠性设计【2 4 j 2 5 】 根据供电系统业务关系复杂，数据量大的特点，我们认为信息系统的安全性 和可靠性至关重要，在系统总体结构设计时应充分考虑： 山东人学坝f j 学位论文 1 网络系统的安全是信息系统可靠运行的保证，广域网除了要有正常的运行系统 外，还必须有一定的安全运行机制，供电所接入口应符合电力数据交换网安全 机制的要求：局域网应提供灵活的配置手段，可通过划分虚网、冗余设备等措 施加强网络的安全性。 2 根据国家经济贸易委员会关于电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安 全防护规定的精神，配电自动化系统的s c a d a 主站和配网管理信息系统之 间需设专用、可靠的安全隔离设施。 3 主机系统应采取措施确保系统的高可用性和高可靠性，针对供电企业的实际情 况，可采用集群系统，各台主机分别运行不同的关键应用，当某一台发生故障， 可相互切换。 4 系统软件应采用稳定成熟的平台，具有对大量数据的处理能力和对复杂流程控 制的能力，开发工具开放、灵活、适应性强。 5 系统应具备完善的备份与恢复机制，备份可采用磁带和硬盘等介质，备份可采 用操作系统和数据库厂商的备份工具，也可以采用专门的备份软件。 6 系统要有完善的防病毒措施，并落实责任制，做好病毒定义码的更新的分发等 工作。 7 系统要制定切实可行的保密措施，从用户级别、权限设置、日志审计等各方面 保证系统的安全。 3 11 配电管理信息化系统功能配置 配电管理信息化系统功能配置【1 9 】如表3 1 所示。 山东人学倾i 学位论文 表3 1 配电管理信息化系统功能 功能 采集变电站、配电网、用户中与可靠性管理有关的实时数据，录入其它采集数 指 据，进行配电系统的供电可靠率分析与管理； 标采集变电站、公用配电变压器、专用变压器用户、低压用户等实时电能量数据， 管 录入所需手抄电能量数据，进行线损分析、分台区分析与管理：采集变电站母 理线、公用配电变压器、专用变压器用户、低压用户电压监测点的实时电压数据， 录入其它电压监测点的电压数据，进行全局电压合格率分析与管理。 支持商用数据库 图地理结线图自动生成电气单线图 形 图形数据的录入、转换和编辑( 包括道路图、建筑物分布图、行政区规划图、 及 地形图、电网设备分布图等) 地 数 属性数据的录入、转换和编辑 属性数据与图形数据的关联 理 据 含有配电网络设备分布图及其属性数据的工程图的打印输出，可输出全图和局 信 维 部图 图形建模 息 护 系统内数据一致性 系 设备图形双向查询功能( 既可通过图形属性查询设备属性，又可通过设备属性 查 统 定位其相应位置) 询 区域查询与统计 与 重要用户查询与统计 统 计 w 曲发布功能 其它查询 实时电气单线图 实时地理结线图 实时配电网络工况监测 、一 变电站供电范围分析与显示 廷配 故障区域分析与显示 行 网 配电变压器负载率 管 工 配网继电保护定值管理 理况 实时网络运行方式分析 配电变压器三相不平衡度监视 停事故及检修停电范围分析、显示 电停电事项管理 管 挂牌管理 理 事故预演、重演 山东人学硕 j 学位论义 用户 用户定位 投诉 自动录音( 带时标) 电话 投诉处理 受理 自动应答 功能 工作操作票、工作票生成 票单操作票、工作票、停电申请单显示、打印、存储 管理网上传递、网上签名 以地理图为背景分层显示配电网电力设备、设施、编辑、查询、统计相关技 设备 设术资料及表格 维护 备巡视管理 及检 管缺陷管理 修管 理 检修与故障抢修管理 理 预防性试验管理 用户业务扩充供电方案 辅助设计 线路改造方案 辅助工程管理 山东人学坝 ：学位论文 第四章配电自动化系统结构 4 1 配电主站配置方梨6 】【7 】 1 系统配置原则 应遵循以下各项开放式国际标准，包括硬件平台标准，软件平台标准，通信 协议标准，数据库标准以及应用程序接口标准等： a 操作系统接口符合i e e e 、p o s l x 及o s i 国际标准： b 数据库接口符合s q l 结构化查询语言标准； c 人机界面符合m o t i f , w i n d o w s 标准； d 计算机通信协议：t c p 口，x 2 5 。 系统的可扩展性：主站系统的规模、容量、处理速度、c p u 负荷在考虑到地、 县级电网现状和远景规划，以及地、县级电力自动化系统工程实施的基础上，以 及新上配网自动化的情况下，应有充足的裕度，在变电站、通信线路数目增加后 不会使系统的性能有明显的下降，系统随着功能和规模的扩展可以进行线性无缝 扩充。 系统实时性：满足电力系统实时性的要求。 可维护性：可维护性良好，提高系统可利用率。 2 主站系统的组成 a 数据库服务器：存放数据，进行数据处理，互为备用； bs c a d a 服务器：采集存放s c a d a 实时数据； cg i s 服务器：存放o l s 系统的电子地图、设备及用户的空间数据等； dt c m 服务器：存放处理故障管理数据； e 数据采集工作站：相当于前置机，和子站、终端数据通信； f 调度员工作站：对整个城区配电网的监控和故障管理； gg i s 工作站：实现a m f m g i s 功能及各种配电管理功能，维护地理信息图； h 配电网络分析工作站：运行方式和网络分析功能的处理： 2 4 山东人学硕 学位论文 i 网络通信设备。 另可根据需要增加负荷控制管理、电量采集服务器。主站构成图见图4 1 。在 电力专用的物理隔离装置未商用之前隔离设施由网关代替。 3 任城区配电主站配置方案 任城供电公司在用的集控主站构建于南京南瑞集团公司“一体化o n 2 0 0 0 配网 综合调度自动化系统 的平台。该系统基于w i n d o w s x p 操作系统，在一体化支撑 环境上，可实现调度自动化、配电自动化、地理信息系统、调度管理、配网管理 等多种应用功能。由于采用了模块化的系统结构，可根据具体的功能需求，方便 地进行应用功能的灵活组合。因此，可在现有集控主站系统的软硬件平台上，构 建配电自动化主站系统，形成一体化配网综合调度自动化系统。 实现调配一体化主站系统有如下优点： ( 1 ) l l 两套独立系统具有更好的性能价格比，大大降低总体投资； ( 2 ) 系统软件、硬件资源得到充分共享； ( 3 ) 减少系统运行、维护工作量和运行费用； ( 4 ) 共用数据服务器，共用一个数据库，既实现资源共享，又能保证调度、配 网各自数据对安全性、可靠性、实用性、开放性、扩展性和容错性的要求。 为了满足配电自动化需求，需对原调度自动化系统进行扩容。 结合本次试点的现状，主站系统需要扩容的硬件主要有： ( 1 ) 两台配电工作站。配电工作站对整个配电网的运行进行实时监视和控制， 实现配网s c a d a 功能和正常1 0 k v 负荷倒闸操作，以及对配电变压器、无功补偿 装置的测控与管理。 ( 2 ) 一台数据光端机。主站光m o d e m 与配电终端光m o d e m 一起组成光纤自愈 双环网，完成数据采集以及下发控制命令等任务。 主站系统需要扩容的软件主要有： ( 1 ) d a 故障处理软件。主要完成配网故障的检测、隔离、网络重构以及各种交 互式人工处理任务。 山东人学顺i 学位论义 ( 2 ) 配电s c a d a 软件。主要完成配电网的数据采集、数据处理、图形显示、配 网控制、告警处理、事故追忆、报表打印以及权限管理等功能。 ( 3 ) 通信软件。主要用于各种通信协议( 远动规约) 之间的转换。 4 2 配电分站配置方案 配电分站【6 】【7 1 是系统中心主站功能的延伸，主要对区域内的配网数据进行维 护、对运行方式进行调度及分析等。因此，分站的配置原则与中心主站是一致的。 分站的组成： 大屏幕投影屏 倍惠多 l二l | _ 天至磊嚣影 1 1 1 | 同络蔟入竣备 i l_ 一f i l j 1 一 一 f llj ， i i 集控中心j 调度贸 电? 懋箩ifo l g 工作站 芷体站| 3 2 作话互作站 li 上忏羽 图4 - 1 配电网络自动化管理系统分站系统典型框图 调度员工作站：对整个区域配电网的监控和故障管理； g i s 工作站：实现a m i f m g i s 功能及各种配电管理功能，维护地理信息图； 配电网络分析工作站：运行方式和网络分析功能的处理。 分站构成见图4 1 。在电力专用的物理隔离装置未商用之前隔离设施由网关代 替。 4 3 配电子站配置方案 配电子站【6 】【7 1 是为分布主站功能、优化信息传输及系统结构层次、方便通信系 统组网而设置的中间层，实现所辖范围内的信息汇集、处理以及故障处理、通信 监视等功能。图4 2 为一种子站典型的框图。 山东人学删! i j 学位论文 豫鹌陀调 簟赡 图4 2 配电管理子站系统典型框图 配电子站根据需要布置在城区变电站内，对变电站已建设计算机监控系统的， 可充分利用监控系统的网络资源，配电子站可接入监控网，一方面子站系统可以 由监控系统获取1 0 k v 馈线的信息；另一方面子站系统可以利用监控系统的通信条 件，构成与配调通信的通道对尚未建成计算机监控系统的变电站，配电子站可视 具体条件利用己建成的电力数据网通道或建立专用通道；对1 0 k v 馈线的信息可由 变电站远动装置转发给子站，或由调度转发给配调。 基于任城供电公司目前变电站自动化系统、无人值班系统和网络化的程度， 配电子站不直接向变电站r t u 和当地监控系统采集所内的数据及下达遥控的指 令。可通过对变电站r t u 或当地监控系统的适量改造来满足这一要求。 4 4 系统主要技术指标 1 系统参考容量 最大可接入子站个数：2 5 6 个( 大型) 1 2 8 个( 中型) 可接入的数字量：2 0 0 0 0 ( 大型) 12 0 0 0 个( 中型) 可接入的模拟量：3 0 0 0 0 ( 大型) 2 0 0 0 0 个( 中型) 可接入的脉冲量：2 0 0 0 0 ( 大型) 1 2 0 0 0 个( 中型) 2 7 山东人学坝1 1 学位论文 遥控量：2 0 0 0 0 ( 大型) i2 0 0 0 个( 中型) 转发量：0 0 0 事故追忆：5 0 0 0 计算量：4 0 0 0 0 ( 大型) 2 0 0 0 0 个( 中型) 2 信息处理指标 模拟量测量值综合误差：1 5 模