（电气工程专业论文）实用新型配网自动化系统研究与设计.pdf

摘要 本文介绍了十几年来国内外配电自动化系统的建设概况与发展历程，总结了配电自 动化系统建设取得的经验与教训，提出配电自动化系统的建设目的是实现配电网运行的 可视化，指出系统建设过程应该循序渐进、逐步提高，系统功能应以实用为主。依托深 圳供电局配电自动化系统的设计建设，从工程方面对配电自动化系统的建设要求、总体 设计、功能要求、结构配置、安全防护、技术指标等方面进行了较为全面的研究，提出 了详细的设计方案。主要内容如下： 1 、介绍了国内外配电自动化系统的应用概况，对配电自动化系统建设的经验进行 了总结，提出了本文研究的内容与目的。 2 、根据新型配电自动化系统的建设目标，并结合深圳供电局配电自动化系统的建 设，在建设过程要求、功能技术要求、通信要求、一次设备改造、信息采集范围、 设备资源统一编码、系统间数据共享、w e b 功能、系统维护等各个方面给出了新型 实用配电自动化的要求。 3 、提出了新型配电自动化系统建设的总体原则和目标，描述了系统的总体结构以 及软硬件配置要求，提出了系统建设的技术要求，并给出了系统建设容量要求的计 算方法和信息取量的详细内容； 4 、对系统的功能要求进行了详尽的描述，以及在每一期工程中进行的功能模块的 建设内容； 5 、按照系统的功能要求，给出了系统建设的详细体系结构，并描述了系统的规模 及软件、硬件选型的详细要求、指标。 6 、给出了系统进行安全防护所采取的措施和系统技术指标的详细要求。 综上所述，本文对新型实用配电自动化系统进行了详细的研究和探讨，相关系统已 经在深圳供电局建设投运。本文的研究和工程使用情况的反馈将对于今后的工程应用提 供更好的参考和借鉴。 关键词：配电自动化系统；配电监控：配电管理； g i s a b s t r a c t t h er e s e a r c ho fn e wp r a c t i c a ld i s t r i b u t i o na u t o m a t i o ns y s t e m a b s t r a c t ：b a s e do nt h es u m m a r i z a t i o no ft e ny e a r s e x p e r i e n c eo ft h e d i s t r i b u t i o na u t o m a t i o ns y s t e mc o n s t r u c t i o ni nc h i n ai nt h i sp a p e r ，t h ea u t h o r p u t sf o r w a r dt h a tt h et a r g e to fd i s t r i b u t i o na u t o m a t i o ns y s t e mc o n s t r u c t i o ni s t ov i s u a l i z et h er u n n i n gs t a t eo ft h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r k ，a n dp o i n t so u tt h a t t h ec o n s t r u c ti o np r o c e s ss h o u l db ei m p r o v e ds t e pb ys t e pa n dt h es y s t e mf u n c t i o n s h o u l db ef o c u s e do np r a c t i c a l i t y b a s e do nt h ec o n s t r u c t i o no fs h e n z h e n d i s t r i b u t i o na u t o m a t i o ns y s t e m ，a l l s i d e dr e s e a c hh a v eb e e nd o n ef r o mt h ev i e w o fe n g i n e e r i n g ，s u c ha st h er e q u i r e m e n to fc o n s t r u c ti o n ，t h er e q u i r e m e n to fw h o l e d e s i g n ，t h ed e m a n do ff o u n c t i o n ，t h es t r u c t u r ea n dt h es c h e m e ，t h ep e r f o r m a n c e e t t h o s ew o r k sa r e1 i s t e da sf o l l o w s 1 i n t r o d u c et h ea p p l i c a t i o no fd i s t r i b u t i o na u t o m a t i o ns y s t e mc o n s t r u c t i o n i nc h i n aa n df o r e i g nc o u n t r y ，s u m m a r i z et h el e s s o n o ft h es y s t e mc o n s t r u c t i o n ， p u tf o r w a r dt h et a r g e ta n dt h ec o n t e n t so ft h i sp a p e r 2 t h ea u t h o ra l s oe l a b o r a t e sh i sv i e w p o i n t so ns o m er e l a t i v ea s p e c t s ，s u c h a st e l e c o m m u n i c a t i o n sc o n s t r u c t i o n ，a l t e r a t i o no fp o w e re q u i p m e n t ，s i g n a l g a t h e r i n gs c o p e ，c o d eu n i f o r m i t yo fe q u i p m e n tr e s o u r c e s ，t h es h a r eo f d if f e r e n ts y s t e md a t a ，f u n c tio no ft h ew e b ，t h ea d h e r e n c eo fdif f e r e n t s t a n d a r d s ，a n dt h ed i v i s i o no fa u t o m a t i cs y s t e m se t c t h i sp a p e rh a sc e r t a i n i n s t r u c t i v es i g n i f i c a n c et ot h en a t i o n a lc o n s t r u c t i o no fd i s t r i b u t t i o n a u t o m a t i cs y s t e m k e yw o r d s ：d i s t r i b u t i o na u t o m a t i o ns y s t e m ：d i s t r i b u t i o ns u p e r v i s i o n ； d i s t r i b u t i o nm a n a g e rs y s t e m ；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 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 方式标明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：董至臣鱼 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：煎聋鳖导师签名：孑盈蔓二 日期：乙型么：9 山东大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 配电自动化技术概述 1 1 1 配电网在电力系统地位 电力系统包括发电、送电、变电、配电以及相应的通信、安全自动、继电保护、调 度自动化、配电自动化等设施。电力系统的根本任务，是在国家发展计划的统筹规划下， 合理开发利用动力资源，用最少的支出( 含投资和运行成本) 为国民经济各部门与人民生 活提供充足、可靠和质量合格的电能。 配电网是电力系统向用户供电的最后一个环节。由于饱受投资失衡之苦，电力业界 这些年来一直有“重发轻供不管用”的说法。其重要表现是，在我国电力发展的进程中， 电源投资过剩和电网投资不足的局面一度并存。在“八五”、“九五”和“十五”期间， 我国电网投资与电源投资的比重远低于发达国家6 ：4 的比例。尤其是配网投资，一直 在电力系统投资中占有无足轻重的尴尬地位，国内电网的供电可靠率也远低于发达国家 水平。 配电网由高压配电网、中压配电网和低压配电网组成，覆盖我国广大城市和农村。 配电网是供电企业向用户提供电力的重要物质条件，也是电力用户维持正常生产和生活 的重要能源保证。所以，保证配电网安全经济运行、保证用户供电的可靠性与电能质量 是供用电双方努力的共同目标和重要责任。 配电网包括馈线、降压变压器、断路器、各种开关等各种配电一次设备以及由继电 保护、自动装置、测量和计量仪表、通信和控制设备等构成的配电二次设备。配电二次 设备的任务就是帮助一次设备更好的完成电力的正常供应。 1 1 2 配电自动化定义及问题 配电自动化是利用现代计算机技术、自动控制技术、数据通信、信息管理技术，将 配电网的实时运行、电网结构、设备、用户以及地理图形等信息进行集成，构成完整的 自动化系统，实现配电网运行监控及管理的自动化、信息化。其目的是提高提高配电网 的供电可靠性，改善供电质量和服务质量，优化电网操作，提高供电企业的经济效益和 提高企业的管理水平，使供电企业和用户双方受益，体现供电企业的社会责任和社会效 益。 我国的配电自动化从上世纪9 0 年代开始试点工程的实践，走过1 0 多年的风雨历程， 第l 页 山东大学硕士学位论文 也取得了一些成果，积累了不少经验。但是，对于配电自动化系统建设的争论也从没停 止，绝大部分的配电自动化工程最终效果基本都是不尽人意。究其原因，在各个环节都 存在问题： 1 一次设备不稳定。配电自动化系统配套终端迟于一次设备的安装，且次设备 型号种类繁杂，两者间配合问题突出； 2 一次设备建设时，没有统一考虑配电自动化的建设需求，在实现配电自动化时 需要进行一次设备改造，造成总投资大、建设周期长、效费比下降； 3 一次设备配套的开关控制器的稳定性问题。一次设备往往工作环境恶劣，在发 生故障时不能保证及时可靠动作； 4 通信条件差。由于一次设备建成时间较长，建设时基本都没有考虑通信通道， 在进行自动化建设时，通信通道的建设难于自动化系统建设，且建成后难以保 证通信可靠性； 5 终端设备的可靠性问题突出。终端设备需要与一次设备就近安装，工作环境极 端恶劣，且配电终端数量巨大，微小的设备故障将带来大量的维护工作量； 6 终端设备取电问题。在线路发生故障断电时，往往正是配电终端需要发挥作用 之时，必须解决终端不依赖于线路的电源供电问题。常用的电池解决方案有电 池失效及电池维护量巨大等问题存在； 7 配电自动化建设由于往往是试点科技项目，覆盖面小，系统投入产出比低，系 统缺少规模效应，导致后期建设投资不足； 8 建设管理问题。配电自动化建设设计设备种类多，专业涉及广，单一厂家难以 承担全部建设任务，各参与单位协调困难； 9 在工程的组织实施和日常维护方面缺乏统一的管理规程； 1 0 配电自动化系统功能定位未能充分反映供电企业的实际需求，过分追求高精尖 技术，系统实用化程度低； 1 1 系统三遥布点不合理，过分追求遥控功能或过分贬低遥控功能； 1 2 在馈线自动化方面，过分强调快速( 1 分钟以内) 完成电网故障隔离，没有考 虑针对不同的供电可靠性要求来设计不同的故障隔离和恢复方案； 1 3 投运问题：维护人员没有定岗、人员经常流动。维护人员责权利分工不明确。 针对以上情况，我们有必要全面总结过去配电自动化实践经验，对比国内外先进实 用的技术发展趋势，从我国供电部门的实际需要出发，研究一种经济、实用的技术，满 第2 页 山东大学硕士学位论文 足供电企业对配电自动化的发展要求。 1 2 配电自动化应用概况 1 2 1 国外配电自动化发展应用概况 1 2 1 1 新加坡配电自动化概况 新加坡在2 0 世纪8 0 年代中期投运大型配电网的s c a d a 系统，在9 0 年代加以发展 和完善，其规模最初覆盖其2 2 k v 配电网的1 3 3 0 个配电所，目前已将网络管理功能扩展 到6 6 k v 配电网，根据新能源电网公司2 0 0 5 年统计，共有3 5 0 0 座2 2 k v 变电站，1 9 6 0 座6 6 k v 配电站安装终端设备，遥信量2 1 0 0 0 0 ，遥控量4 5 0 0 0 ，遥测量2 6 0 0 0 。主站年 度平均可用率为9 9 9 8 5 。 其配电监控系统的主要功能有：闭环网络的操作、实时监视电网状态、告警和负荷、 远程操作等，并在电动环网柜开关装配全套s c a d a 设备，在非电动环网柜开关装配接 地故障指示器以确定故障区段，最终使得配电网平均电流供应恢复时间从一个小时减少 到只有几分钟。 1 2 1 2 韩国配电自动化概况 韩国在9 0 年代初期开始建设配电自动化系统，并建立了电力公司自己的配电自动 化开发团队，其全部系统改造建设均由其完成。其建设历程： 1 9 0 年代初完成局部配电系统的自动化； 2 1 9 9 8 - 2 0 0 1 年有1 7 4 个供电局实施了小规模的配电自动化系统； 3 2 0 0 0 - 2 0 0 1 年建立了3 个大型配电自动化系统； 4 2 0 0 2 年建立了9 个大型配电自动化系统； 5 2 0 0 3 年建立了7 个大型配电自动化系统，配电自动化开关覆盖率2 2 5 ； 6 2 0 0 8 年底实现了全国4 1 个配电中心，1 9 0 个子配电中心建设，全国所有开关实 现数据采集，3 0 实现了可遥控。 现在，韩国配电自动化系统实现了d a s 、a m r 、n i d s 、d t m s 四个系统的一体化建设。 1 2 1 3 日本配电自动化概况 日本在6 0 - 7 0 年代研究开发了各种就地控制方式和配电线开关的远方监视装置，并 在7 0 年代开始进行高电压大容量的配电方式，以解决大城市配电问题，并着手开发依 靠配电设备及继电保护进行配电网络运行自动化的方法，8 0 年代在主要城市开始建设计 算机集中控制方式的配电自动化系统，至1 9 8 6 年已经实现8 0 以上线路故障后按时限 自动顺序送电，6 7 的线路实现了配电线开关( 指柱上开关) 的远方监控。 第3 页 山东大学硕士学位论文 1 2 1 4 德国配电自动化概况 和欧洲其他国家相比，德国电力系统的可靠性己经达到了很高的水平，全德国每 年每用户的平均停电时间为1 9 5 7 分钟，无需再通过大量的自动化投资来提高供电的可 靠性。在多数的德国中压配电网中一般只有馈线断路器上安装了遥控装置，但在配电线 路中大量采用了具有遥信功能的故障指示仪。 在建设配电自动化的问题上，德国的配电公司通常采用的方式是：在网架结构成 熟区域，经过站点优化和技术经济比较后，在网络关键站点实现自动化功能，以较少的 投资来换取较大幅度减少的恢复供电时间。 1 2 1 5 法国配电自动化概况 法国配网供电等级较高，经过全国范围的升压改造后，目前法国的中压配网等级 基本为2 0 k v ，显著降低了线损，但同时导致供电线路较长，故障率较高。法国配电自 动化系统建设开始于2 0 世纪6 0 年代，1 9 9 7 年以前是法国电力公司自己开发的，1 9 9 7 年以后使用西门子s c a d a 系统，基本能实现故障区域的隔离和非故障区域的恢复供电， 提高了供电可靠性。在变电站装有r t u ，配电网有2 0 0 0 多个可远方遥控的开关，采用 电话线通信方式，变电站供电区域的所有信息全部集中在2 2 5k v 变电站的r t u ，通过 r t u 传到调度中心。变电站全部实现无人值守。配电网自动化率1 0 0 。 1 2 1 6 英国配电自动化概况 英国东方电网公司是英国最早实施配电自动化的电力公司之一，该公司也是英格 兰和成尔士地区最大的电力公司之一，该公司运行和维护了大不列颠的最大电网，大约 8 9 0 0 0 k i l l 的电缆，大约2 0 0 0 个变电站。自1 9 9 5 年以来，东方电力公司已在电网中投资 了4 6 亿英镑，已改造成为英国最可靠的电网之一。 在1 9 9 7 年未，为了能较好地面对竞争激烈的英国电力市场，东方电网根据现有的 二次配电网，提出了一个工程名称为“a r c ”( 自动化和遥控) 的2 年工程计划，选择在 电网关键点的电线杆上安装自动重合闸装置，在环网柜上安装远动装置，通过使用远动 系统实现对配电网的实时监控。该工程的实施，大幅度提高供电质量，减少用户停电时 间和停电次数。 1 2 1 7 国外配电自动化经验总结 配电自动化在日本、美国、欧洲等发达国家发展较早。配电自动化在初期的应用 目的主要是提高供电可靠性，这有两个原因： 1 发达国家电气化水平较高，对电力的依赖性远远超过其他国家，因此客观上对 第4 页 山东大学硕士学位论文 供电可靠性的要求较高。 2 发达国家的配电网结构一般相对完善，管理水平相对较高，客观需要应用配电 自动化提高供电可靠性。 从上世纪5 0 年代起，国外电力部门就开始应用配电自动化系统，发展到今天积累 了大量的实际经验和理论研究基础。国外著名电力系统设备的制造厂家基本都涉及配电 自动化领域，如德国西门子公司、法国施耐德公司、美国c o o p e r 公司、摩托罗拉公司、 英国a b b 公司、日本东芝公司等，均推出了各具特色的配电网自动化产品。国外的配 电自动化系统已经形成了集变电所自动化、馈线分段开关测控、电容器组调节控制、用 户负荷控制和远程抄表等系统于一体的配电网管理系统( d m s ) 。 美国的配电网线路较长，分段较多，单段故障影响到整条线路停电造成的后果相 对严重，因此对配电自动化的兴趣十分浓厚。美国配电网相对成熟，配电自动化的主要 目标在于提高供电可靠性，缩短停电反应时间。经过数十年发展，美国的配电自动化水 平处于国际先进水平，目前的主要趋势是应用c d m a 、c i m 等新兴技术，向综合配电 自动化系统转变。 欧洲的配电自动化发展同样较早，但各国的发展理念有所不同，其中德国对配电 自动化持非常谨慎的态度，英法两国相对较为积极，英国的发展水平相对较高。德国供 电公司认为配电自动化投资巨大，收益难以收回，目前只有少数公司实施了配电自动化 工程。法国配电网经过升压改造后，目前基本全部是2 0 k v 电压等级，配电自动化实施 较广，但高级应用功能较少，通信方式较为落后。英国对配电自动化兴趣最浓，这是由 于英国电力管制取消较早，电力公司对通过配电自动化提高供电可靠性，提高服务质量 需求较大，除了基本的s c a d a 、故障隔离和恢复等功能外，其他如g i s 应用，远方抄 表等功能都有实施。 日本的供电可靠性世界领先，这和日本大量实施了配电自动化有直接的关系。日 本的配电自动化经历了从自动重合断路器和自动配电开关配合实现故障隔离和恢复供 电，到利用现代通讯及计算机技术，实现集中遥讯、遥控，并对配电网系统实现信息的 自动化处理及监控的发展过程。日本配电自动化比较注重提高供电可靠性，因此功能少 而精，但随着通信技术的快速发展及计算机水平的提高，更多的功能已经逐渐在日本配 电自动化系统上大量应用。除此之外，日本电力公司对中压载波通讯始终有较大的兴趣， 其电力载波通讯技术始终处于世界先进水平。 除了上述的发达国家之外，作为四小龙之一，韩国的配电自动化水平也达到了很 第5 页 山东大学硕士学位论文 高的水平，由于配电网电压达到2 2 9 k v ，因此配电线相对较长，促使其分段较多、连接 点较多，客观上造成其实施配电自动化的需求比较强烈。韩国的配电自动化有几个明显 特点，实施前统一规划试点，试点时选择了几种相应模式，一旦试点成功，即全面铺开， 因此韩国的配电自动化规模大，发展迅速，已经基本实现了全国的配电网自动化。韩国 非常重视投资回报率，实施配电自动化后，使得韩国配电网规划得到了很大优化，很多 不必要的配网建设被取消或推迟，因此而节约的大量投资足以弥补配电自动化的初期投 资。 发达国家的配电自动化发展历史较长，实际经验较为丰富，但是由于配电自动化 的发展和开关、信息技术、通信技术、计算机技术和自动化技术密切相关，这几种技术 数十年来发展极为迅猛，发展中国家的配电自动化的发展可以建立在最新的技术基础之 上，实现快速发展。例如，泰国p e a 公司，在2 0 0 0 年起步，建设了具有综合应用分析 功能，大规模配电自动化系统，使泰国的配电自动化水平达到了一个较高的水平。 国外配电自动化系统的主要特点： 1 自动化覆盖面大； 2 管理维护工作细致，确实能够发挥作用； 3 追求实用，主要是三遥和故障隔离的功能； 4 从通信方式看，由多种通信技术组合成综合的通信系统： 5 从实际运行情况看，提高了供电可靠性、运行管理水平和用户服务质量。 世界各国配电自动化工程为我们进行配电网自动化建设提供了宝贵的建设经验， 我们需要根据各地配电网的实际情况，因地制宜地制定配电网自动化建设方案，必须根 据客观条件制定符合本地配电网应用和发展需求的配电自动化系统的发展目标。 1 2 2 国内配电自动化发展应用概况 1 2 2 1 中华电力配电自动化概况 中华电力服务用户超过2 2 0 万( 占香港8 0 人口) 。2 0 0 0 年，中华电力建立了配电 自动化系统，系统实时数据容量达到4 6 万，主要实现了s c a d a 三遥功能，配电网拓 扑、动态网络着色、受影响客户户数估算、培训仿真系统、故障定位、隔离及复电等功 能。目前，配电自动化已覆盖了近9 0 的配电站。通过实施配电自动化，加速故障定位， 隔离和恢复供电，客户平均故障停电时间大幅降低。 1 2 2 - 2 北京城区配电自动化概况 第6 页 山东大学硕士学位论文 北京城区配电网自动化系统的建设，以城区供电公司管辖范围内的电缆网为主要 实施对象，涉及开闭站7 0 座、电缆分界小室6 8 0 座、配电室2 5 4 座、配电变压器9 7 7 台。对于各种类型的终端设备，其信号、数据采集在满足配电网自动化总体方案要求的 基础上，根据城区配电网4 - - 5 年以后的发展规模，考虑一定的余度，以满足配电网发 展的要求。 北京城区电网的配电自动化主要特点是以配电g i s 为核心，在配电g i s 的基础上， 实现了a m f m 、s c a d a 、和配电管理系统的功能，总的看来，基本达到了配电自动化 所需的功能。 但是，这一系统仍然存在不少缺点，首先是扩展性不够，所有的功能均由一个单 一公司实现，未来的升级受到一定限制，其次，对信息挖掘利用程度不够，过于强调 g i s 功能，忽略了管理、规划等非实时信息的整合，总之，配电自动化是一个庞大的系 统，整个系统全部由单一的公司打包处理的模式是需要慎重考虑的。 1 2 2 3 北京奥运配网监测系统概况 为了保障奥运会电力供应的安全可靠，北京电力公司针对奥运场馆及有关单位用 电需求，将与奥运相关的变电站、配电线路及电力设备进行了全面的升级改造，全部置 换为可以远程监控的自动化设备，实现了奥运配网的全面实时监控，并建设了专门的奥 运配电自动化监测系统。 以北京实际的地理图为模版，描绘出奥运配网监测系统所需的地理背景图。在地 理背景图上，在奥运场馆坐落的地理位置上，标示出奥运场馆的图标，并以文字辅助说 明场馆的名称。场馆名字前，标示出圆形的厂站光字牌点。当场馆内的开关发生变位时， 光字牌会处于红色的闪烁状态，点击即可进入相应的场馆总配图。场馆名称和场馆图标 均为热点链接，可以通过热点进入对应场馆的总配图。场馆总配图主要显示上级电源点， 场馆总配接线，场馆分配室状态。通过点击上级电源点，可以进入上级电源点所在的厂 站。场馆分配室的状态显示出分配室内是否有开关变位，点击可进入对应的分配室。 整个系统从相关2 2 0 k v 站1 1 0 k v 出线开始，一直到奥运场馆的供电设备。在图上 显示出所有的场馆的供电方式、线路开关遥信状态、遥测负荷、线路带电状态，并可实 现电源点供电范围显示以及负荷点反向查询电源点等功能。 在各奥运场馆的局部地理背景图上展现出与场馆相关变电站、开闭站、分界室、 配电室及配电线路的实际路径，在图上可显示出街道名称，电缆及分界室的带电状态。 以列表方式总体显示各场馆的光字牌状态，场馆总配室的光字牌状态，场馆分配 第7 页 山东大学硕士学位论文 室光字牌状态，上级电源点的开关状态。 显示各区的与奥运场馆之间对应的厂站，通过厂站索引可以进入厂站接线图，查 看奥运场馆相关的出线，也可以查看对应的上级2 2 0 k v 的电源点。 以列表、曲线等方式显示各场馆、电源点重要负荷的运行状况。所有遥测数据可 设三级越限报警值当场馆或电源点的开关状态发生变化，或电流、负荷超过限值，系统 将以报警窗、推出事故站点图、声音等方式进行报警。当主站接收到由f t u 发出的配 网馈线报警信号时，将自动弹出相应站点的接线图，并以闪光线段表明故障电缆，实现 配网故障的快速定位。 奥运配网监测系统是我国配电自动化系统在专业监控领域的首次应用，实践证明， 该系统在奥运期间保障电力供应发挥了重要作用。 1 2 2 4 上海配电自动化概况 1 9 9 8 年至2 0 0 2 年间，上海市东、市中、陆家嘴、浦东、沪西等均进行了一定规模 的配电自动化系统建设，但由于功能配置未能适应应用需求，维护及管理不到位，多数 系统处于停滞不用状态。2 0 0 7 年，上海电力公司承担国家电网公司的配电自动化相关技 术研究项目，开始研究配电自动化实用化技术方案，取得了一系列价值的研究成果。提 出了建设d s c a d a 和实用化f a 配置原则，并在上海电力公司配电自动化工程中得到 应用实践，对于其他大中城市实施配电自动化具有重要的指导意义。 1 d s c a d a 在信息量的配置和规划中，更加侧重于考虑配电网信息化集成及配网优 化运行的需求，更加考虑规模效益； 2 d s c a d a 的信息处理中，更加侧重于考虑信息的可用性与实用性，根据信息量的 使用需求设计信息的采集频率和实时性； 3 d s c a d a 的数据处理中，更加侧重于考虑配电网信息的海量特点，要考虑海量数 据的压缩分类处理以及根据应用需求快速获取信息能力的角度设计s c a d a 模式； 4 d s c a d a 的信息系统设计，更加侧重于考虑系统建设的实用性和经济性，不仅考 虑建设成本，也要考虑运行维护成本； 5 f a 的配置模式和规划，要根据实际线路的供电可靠性要求等级选择相适应的合 理模式； 6 f a 的实现，要从线路开关设备当前实际情况出发，配备合理模式： 7 f a 的设计模式，要从简化信息路径和适应线路拓扑更改的角度设计更加可靠的 简化模式。 第8 页 山东大学硕士学位论文 1 2 2 5 厦门配电自动化概况 根据厦门城市发展的规划目标，厦门城区配网计划用1 0 年左右的时间，基本实现 配网的运行和管理自动化，供电可靠率达到9 9 9 9 以上。 厦门配电自动化采用分级管理模式。在配网调度中心设置一个配电自动化主站与 配网调度相适应；根据厦门城区配网规划，将城区划分为9 个片区，在每个片区设置一 个配电自动化中心站。再在每个开关站设置一个配电自动化子站。子站负责采集各个远 方终端装置( r t u ) 馈电线终端装置( f t u ) 的数据，并将处理好的数据传输到中心站。子站 同时具有故障管理功能。中心站的任务是将各子站采集的数据传输到主站。 1 2 2 6 银川配电自动化概况 银川市城区分局配电自动化是我国最早投运的配网工程之一，在1 9 9 7 年就进行了 配网1 期工程的试点运行，涉及的户外开关有3 8 台，小区变及开闭所有6 台，主要完 成配网的s c a d a 功能，实现对设备的三遥。1 9 9 9 年末，银川配网的2 期工程开始启动， 涉及面几乎遍及整个城区分局，2 期累计实现三遥的户外开关1 0 4 台，开闭所1 0 台，小 区变与台变1 4 台，实现城区分局的配网s c a d a 功能、配网高级应用分析功能、基于 地理信息系统的配网管理功能、配网的馈线自动化功能。 银川配网采用了分层分级控制的原则，采用三层结构，设置一套配网主站系统， 1 0 套配网子站系统。配网主干线路采用光纤环网通信方式，分支线路采用双绞线通信方 式。 1 2 2 7 兰州配电自动化概况 兰州供电局按照统一规划、分步实施的建设原则，按照4 0 0 台f t u 和1 6 0 0 台t 1 u 的数据量规模建设了配电自动化监控系统。 1 实现了以配电走向图、单线图管理为核心的系统设计，采用高速地图缓存技术， 建立实时g i s 平台，实现了配电监控s c a d a 、馈线自动化d a 、地理信息系统g i s 、配电 工作管理d w m 、电话投诉管理t c m 及抢修车管理g p s 的一体化设计。 2 建立了可视化的、自定义的、基于i e 的配网日常工作管理系统。用户可以通过 简捷的g i s 图形、w e b 界面，轻松的实现配电日常工作管理。 3 采用光纤以太网和s d h 相结合的通信方式，实现了全方位的配电运行管理辅助 决策支持功能。 4 采用分层分控配电管理模式。在市局设立配电中心主站，在客服中心、城区供 电分局、七里河供电分局分别设立二级管理层，配置9 台远程工作站，通过专用网络与 第9 页 山东大学硕士学位论文 配电中心通信。二级管理层负责所辖区域配电网的监控，并通过g i s 、d w m 等配电运行 管理系统实现配电网的运行、维护及管理。 1 2 2 8 镇江配电自动化概况 镇江配电自动化及配电管理系统第一期工程自2 0 0 0 年3 月起实施，涉及1 0 条配 电线路、4 座开闭所和5 座1 1 0 k v 变电站。2 0 0 2 年6 月实施二期工程，涉及5 0 条配电 线路、2 3 座开闭所环网柜、9 座1 1 0 k v 变电站。现在已经实施了第三期工程，累计安 装了2 0 台配电自动化子站、1 1 4 台d t u 、9 5 台f t u 和1 2 8 台t t u 。主要特点： 1 规模大覆盖面广：涉及6 0 多条配电线路、2 0 多座开闭所环网柜、1 0 多个变电 站。 2 实现功能全：包括配电s c a d a 、馈线自动化、无功电压优化自动调节、电量采集 系统、配变自动监测、配电工作管理、用电管理等。 3 实现了1 0 k v 配电实时系统和1 0 k v 配电信息管理系统各项功能的一体化设计。 1 2 2 9 蓬莱配电自动化概况 蓬莱城区配电自动化系统于9 8 年1 2 月正式投入运行。一期工程在蓬莱变电站和登 州变电站安装两台d f 9 2 0 0 配电子站，以挂灯笼方式、采用音频电缆与4 6 台配电终端通 讯。2 0 0 0 年完成老城区配网改造，对配电自动化系统进行了扩充。2 0 0 3 年开始建设东 城区配网建设。蓬莱目前有4 个1 1 0 k v 变电站，1 个3 5 k v 变电站，全市3 6 条1 0 k v 线路实现配电自动化，1 8 条配电线路实现网格式供电。配调自动化系统包括电力应用一 体化主站，2 2 套远动分站，6 套配电子站，9 5 套配电终端。2 0 0 5 年新增1 套配电子站 和1 0 套配电终端。 蓬莱采用调度配电一体化的建设方案，采用分层分布式系统结构，在基于统一平 台的技术基础上，完成了配电调度一体化的功能；既实现了对原有的调度自动化系统的 升级改造，又达到了对配电线路及开关进行监控的目的。运行实践表明配电调度的一体 化设计，具有良好的性能价格比，不但节省了值班人员，还提高了电力监控的自动化水 平，方便调度、配电、用电等各个部分的相互协调。蓬莱配电自动化建设模式对于县级 供电企业配电自动化建设具有参考价值。 1 2 2 1 0 国内配电自动化经验总结 我国供电企业对配电自动化系统开发建设已有近1 0 年的历史，取得了大量有益的 工程实践经验。我国的配电自动化由最初的就地控制( 重合器、重合分段器、重合闸+ 自动配电开关) 的f a ，发展为有通信及主站集中监控和故障处理( 配电s c a d a + f a ) 第l o 页 山东大学硕士学位论文 的d a 、基于g i s 的离线配电管理d m s 、实时d a 与基于g i s 的配电管理相集成的 d a d m s 等多种功能模式。配电自动化系统的完善和发展，在促进企业安全生产、优质 供电、管理进步、客户服务等方面，取得了较好的效果，特别在推动双达标、创一流进 程中，奠定了可靠的基础。在取得重要进步的同时，也存在很多深刻的教训，有相当多 的供电企业在对配电自动化系统的认识和组织实施中，仍然存在不少问题。这突出表现 在以下方面： 1 对配电自动化建设存在几个认识的误区 1 ) 建设配电自动化系统就是为了或主要为了提高供电可靠率 近几年配电自动化在提高供电可靠率方面的作用远不及改造网络结构、更新设备、 开展配电带电作业、加强综合管理有效。不少单位在进行了小范围试点建设之后，看到 配电自动化在提高供电可靠性方面没有发挥预期的作用，认为搞配电自动化只不过是 “锦上添花”，是认识的第一个误区。而配电自动化系统的强大生命力在于全面提高配 电管理水平，尽快改变我国配电管理极其落后的现状，实现供电企业经济效益与社会效 益的统一，绝不是仅仅为了或主要为了提高供电可靠率。 2 ) 建设配电自动化系统资金投入量巨大 我国开展配电自动化几乎是与城市电网改造同时甚至超前提出的，为了开展配电 自动化，要求一次电网“n l 、“手拉手 、“分段连接 、“负荷转移能力 、“自动开关 改造等，其投资都加到了配电自动化工程上，确显投资巨大，使人望而生畏，是认识的 又一误区。这是对我国长期存在的缺电和配电网络的放射型、不( 或少) 分段、不连接、 不互供、满( 甚至过) 负荷为主的落后局面已习以为常，因而对那些本应列入一次电网投 资的线路设备改造都计入了配电自动化“名 下，还有配电自动化所需的通信系统，大 多数是可以与其他应用系统共用甚至还可以为社会提供服务的，也全计入了配电自动化 系统的投入。 3 ) 把d a d m s 的开发建设等同于一般工程 要求d a d m s 一次开发建设后像一般输变电工程、一座桥梁工程一样，竣工后就 是个定型的实物，不允许改来改去，就能达到预期的全部功能要求，是认识的第三个误 区。因为d a d m s 特别是配电管理部分的开发应用，涉及诸多部门、诸多生产业务管 理方法、管理流程和评价标准，而这些方法、流程、标准在各企业又不尽相同且有相当 的不确定性。市场化改革中的电力体制，正在且必将进一步牵动配用电管理方法、流程 和评价标准的改革，这些改革是渐进的、各具体企业也是不尽相同的。最熟悉配用电生 第1 l 页 山东大学硕士学位论文 产业务管理的部门和人员是系统的使用者，他们不仅有个适应过程，更有在实际使用的 体验中会逐步提出更新、更实用、更高的需求。就是国外先进的管理方法也有与我国国 情逐步相结合的过程。这都决定了配电管理系统的应用功能( 含管理流程和工序评价标 准等) 设置，不可能是个一步到位的定型产品或定型设计，而必然是在应用的实践中不 断开发、不断改进、循序渐进、不断完善的过程。 4 ) 配电自动化系统内各自子系统以及与其他系统信息交换量越多越全越好 不管需求程度如何，把配电自动化及配电管理系统的全部信息向所有单位和个人 开放，更要求本系统最大程度的接受其他系统信息，是认识的第四个误区。其结果是信 息难以净化、容量大幅增加、投资加大、重复开发、系统安全难以保障，致使决策者不 是决心难下就是大大推迟开发建设进度。诚然，信息共享是所有信息系统建设应共同遵 守的原则，但必须是确实需要共享的才给予共享，需要部分共享的只给部分共享，个别 需要由本系统提供信息再加工的，应由其自行加工处理，不属于配用电系统的信息，也 不得进入本系统。 2 缺乏规划或规划不合理。 1 ) 一次电网规划不合理 网架缺乏一定年限的转移负荷的能力，自动化系统试点工程选点欠妥。刚刚建成 了配电自动化，一次电网就失去负荷转移能力，大规模网架改造或一次电缆入地，自动 化系统被迫停用，刚刚改造的城网，又要更换自动化开关等。 2 ) 自动化系统规划不周又缺乏开放性 有的配电实时监控系统没考虑与配电g i s 相集成，更没考虑与负荷管理、配变监 测、自动抄表、区调s c a d a 、m i s 等系统集成连接，再作连接时，又缺乏真正的开放 性。以致不是资源不共用、信息不共享、“孤岛 亦然，就是重复投资、重复开发甚至 推倒重来。 3 ) 功能规划不合理 有的功能单一或过于简单，有的片面追求多( 功能越多越好) 、高( 高级应用) 、新( 技 术越“新 越好) ，有的功能设置完全交给了开发商等，这都是系统不能很快实用的重 要原因。 3 管理不够有力 前期调研方案论证和功能设计，不注意吸收使用部门、使用人员参与，以致实施 方案、功能、流程设计脱离实际。建设期牵头部门不力，相关生产运营、营销管理部门 第1 2 页 山东大学硕士学位论文 没有积极介入，致使建设中协调困难，建成后难以推动使用。建设和运行后的运行维护 管理部门、责任制度不明确、不落实、运行维护人员不到位。由配电自动化系统的使用 必然带来的生产、管理工作流程、规章制度的改革严重滞后。过分依赖开发商，使投运 后的维护工作和功能扩展不能正常开展。 4 部分产品质量有待提高 2 0 0 2 年9 月电科院配用电自动化设备检测实验室对送检的3 8 个厂家的终端设备进 行了检测，一次通过率仅有2 0 。2 0 0 2 年是国内配电自动化建设的第一个高峰期，在 此期间上马建设的很多配电自动化工程半途而废，其中产品质量不过关是原因之一。虽 然经过最近几年的发展，国内配电自动化技术有了进一步提高，但配电自动化产品，尤 其是部分终端产品的质量仍然存在一定问题。在进行产品选型时需要严格把关，加强设 备试验检验工作。 近年来，我国的一些供电局的观念有所改变，配电自动化的实施真正开始步入成 熟、理性的阶段，比如北京市供电局高度重视免维护问题，对f t u 、故障指示器的电池 更换问题进行了研究，提出使用免电池的新型故障指示器；上海市供电局对配电自动化 开始持较谨慎态度，同时积极探索使用中压载波通信的方法解决配电自动化中的通信问 题等等。 经济的发展与社会生活水平的提高，用户对供电质量的要求日益提高。配电自动 化是供电企业提高供电可靠性与电能质量、改善服务质量的重要技术手段，发展前景广 阔。目前，我国电网因施工、检修原因造成的预安排停电时间还占比较大的比例。根据 中电联2 0 0 1 年2 8 6 个城市统计数据，故障引起的停电时间年平均，只占总平均停电时 间1 8 9 。随着配电网一次网架的完善，管理水平的提高，以及不停电作业、状态检修 等技术措施的实施，计划停电时间会逐渐减少，而故障造成的停电时间所占比例越来越 大，配电自动化在提高供电可靠性方面的作用将更为明显。原国家电力公司在1 9 9 9 年 制定的“l o k v 配电自动化发展规划要点”提出，要用l o 年或更长一点时间，使我国城市 l o k v 配网的运行管理基本实现自动化目标，大、中城市中心区供电可靠性达到9 9 9 9 ， 安全经济运行和服务水平上一个新台阶。 除了提高供电可靠性之外，配电自动化能大大提高供电企业的信息化和自动化水 平，不仅有效改善供电企业的运行管理，而且能有效节约成本，配电自动化的综合效益 正在国内外的实践中逐步体现。总结国内1 0 多年配电自动化工程经验，在配电自动化 建设中要注意如下几个方面： 第1 3 页 山东大学硕士学位论丈 l 、必须因地制宜，客观地按照实际需求制定本地的配电自动化系统的发展目标； 配电自动化系统的实施不能盲目地追求功能的大而全，而应该根据实际情况，选择最急 需功能，采用最方便的手段加以实施。 2 、配电自动化能有效提高供电可靠性，从长远目标来看，必须抓紧时间实施配电 自动化。与国际先进水平相比，我们电网运行管理水平还有很大的差距，现在发达国家 的用户停电年平均时间一般在5 0 m i n 以下，有的仅几分钟，而我们的年平均停电时间却 在9 个h 左右。要赶上发达国家配电网运行管理水平，需要积极创造条件，推广配电自 动化技术，进一步提高电网运行管理水平。我国许多经济发达城市，电网建设及基础管 理比较好，用户对供电可靠性及服务质量提出了更高的要求，完全有条件也有必要进行 配电自动化系统建设。 3 、在我国现阶段，影响供电可靠性的主要因素尚主要是计划停电检修而非故障停 电，因此要高度重视从配电自动化所获取的信息中优化电网运行，减少计划停电。从我 国的实际情况看，配电自动化的主要作用在于提高对配电网的运行监控能力，提高配电 企业的信息化水平，进而通过优化系统运行方式、减少故障检查时间等措施提高供电可 靠性。 4 、从建设初期起，就要注意在系统建设上遵循i e c 6 1 9 7 0 、i e c 6 1 9 6 8 等国际标准， 使得配电网自动化的各个系统之间形成良好的互用互通。从而使得各系统能整合成一个 运转良好的大型系统，并大大减少系统的维护工作量。 5 、重视配电s c a d a 和配电g i s 的信息集成和共享。由于城市配电设施面广、量大、