配电变压器台区管理系统综述.docx

摘要配电变压器是配电网中的一个重要设备，配电变压器台区是电力企业向用户销售电能产品的最基本的单元。本文就配电变压器台区管理系统的作用、组成及通讯通道作了一些综述供大家讨论。关键词配电变压器台区管理管理主站通道配电变压器监控终端 -0引言配电网是电力系统电能发、变、输、配四大必不可少环节中的最后一个向用户供电的环节，而配电变压器（简称配变）则是配电网中将电能直接分配给低压用户的电力设备，是中压（35kV）、低压（10kV）配电网与用户380/220V配电网的分界点。配变、配变低压侧馈电线路及该配变所供给的用户群组成的区域构成了该配变的台区。公用配变台区和专用配变台区是电力企业向用户销售电能产品的最基本的单元，电力网中的电能绝大部分都由无数个这样的台区供给用户。装于电线杆、配电室及箱式变电站的配变是配变台区中的关键设备，其运行数据是整个380/220V配电网基础数据的重要组成部分。由于电力行业发展的历史原因，在配变台区管理上普遍存在如下的问题:一是台区与变电站、及变电站线路的对应关系不清晰，电力用户与台区对应关系不明确，各个台区用户的用电性质不了解;二是各台区配变运行状态不了解，台区营销考核的重要指标来源不科学，技术参数依靠人工采集的落后方式。以上这些问题严重地制约了现代电力企业的经营管理和业务发展，以配变台区为考核单位的多种管理形式，为供电企业提供了新的课题和管理新要求，建立配电变压器台区管理系统，通过其在线和离线功能，以切实有效的技术手段，实现对配变运行的实时监测、远方数据采集、配变台区用电分析、负荷预测及营销管理，为用电管理者提供及时、真实、科学的管理信息，促进电力运营管理，为电力企业提高经济效益服务。 1系统的作用1.1台区管理以配变台区为对象，对该配变台区的安装地点、容量、投产日期、供给的上级变电站、供给线路、供给用户及其用电性质等进行有效的管理，为电力运营提供准确而快捷的现代化查询手段。通过建立完整、规范的用户档案，可准确掌握配变台区用户异动情况。1.2配变的运行监视通过对配变运行情况的实时监视，一是生产运行人员可及时主动地了解配变本身的运行情况，防止配变负荷严重超载导致的烧毁、三相负载严重不平衡导致配变的加速损坏，并可及时地了解由于配变负荷很轻导致的不经济运行状态等。从根本上改变以往预先不知道哪里会出问题，出了问题由用户、变电站值班员电话通知或调度自动化系统报警的被动局面;二是运行监视的数据可以作为历史资料保存，以便今后随时查阅。1.3低压用户集中自动抄表由于实行“两改一同价”，大力推广“一户一表”改造，用户的数量猛增，传统的人工抄表方式不仅工作量大，而且及时性、可靠性差，存在人为因素产生的误抄、漏抄、甚至虚抄现象，为此，各地的电力部门采取了高科技手段实行低压用户集中自动抄表。一般以配变台区为一个抄表区，集中器就安装在配变台区的附近，抄表主站采用租用的公众电话交换网获取集中器中的用户电量。通过台区管理系统与低压用户集中自动抄表系统接口，不仅可节省一个通讯通道，完成同样的功能，而且可将用户的用电数据与台区的运行数据融为一体管理，避免多套系统的存在造成用户资料的不同和主站计算机系统投资上的浪费。1.4台区线损管理“一户一表”改造以后，所有供给用户电度表前的380/220V的低压线路产权归属电力部门，电力部门也就承担了该线路的线损，也就承担了个别用户窃电的风险。现在，电力部门主要采取用户举报及定期或不定期的稽查方式来进行监督，如何有效地监控该配变台区是否存在窃电现象，一直困扰着营销管理人员。通过台区管理系统可以比较该台区的所有用户的用电量和台区配变的总电量，就可以动态地监视某台区的线损异动情况，有重点、有目的地进行用电情况稽查。1.5科学地进行用电运销管理通过实时动态地对台区线损进行监测，可及时主动了解某台区线损的情况，一旦发现异常就可以采取一定的措施，或是进行稽查是否有窃电现象，或是考虑对该台区进行降损改造，通过实时运行监测取得的实时数据和历史数据，可了解某台区配变的三相负荷情况，三相不平衡率，负载率等参数，进行负荷预测指导业扩安装，通过对用户用电情况、用电性质及用电负荷的增长趋势的分析，电力部门在进行系统增容、变压器布点选择等等日常规划工作时就有了科学的依据。 2国内的应用现状早在几年前，国内就有厂家生产配变监测系统，所采用的方法就是在配变低压侧加装一个监测装置。该监测装置可以保存三个月的历史数据，用电运销人员定期或不定地用手持式电脑通过红外通讯方式将历史数据取回，装入台式计算机，再利用配套的分析软件对数据进行分析整理，就可以了解某配电变压器的历史运行情况。由于监测装置不能自动将历史数据以及实时数据取回，该装置一直推广不起来。随着居民对供电质量、供电可靠性的要求越来越高，采用现代化的技术手段对配变进行有效的和带有前瞻性的管理已成为一种趋势,国内已有多家公司在做这方面的工作，由于对用户需求方面的了解不够，加上国家也没有一个统一的技术规范，目前面世的系统都有这样或那样的一些不近人意之处。 3系统的组成及主要功能3.1系统的组成配电变压器台区管理系统一般由如下的三大部分组成:配电变压器台区管理主站;电话交换网、GPRS、无线数传电台等通讯通道;配电变压器监控终端（TTU）。系统组成示意图如图1所示。 图1系统组成示意图3.2配变台区管理主站的功能3.2.1管理功能全局性配变台区资料管理可以以全局为单位，将该局所有配变台区名称、配变台区所属变电站、配变台区所属线路、配变台区地理位置、配变台区配变型号等参数录入计算机，在计算机中建立全局所有配变台区的档案资料。配变台区用户资料管理以配变台区为单位，将该配变台区所有用户名称、用户容量、电度表型号、用电性质等用户资料录入计算机，在计算机中建立某台区所有用户的档案资料。系统用户管理为防止非授权用户随意进入配变台区管理主站系统，对所有使用该系统的用户应设置帐号、密码、操作权限等。3.2.2通讯功能通讯是配变台区管理主站获取配变监控终端和其它智能电子设备数据的手段。考虑到用户的不同需求，主站的通讯功能应能满足如下的两点要求:能适应多种不同类型的信道，如适应有线、公用电话交换网、GPRS、无线数传电台等方式。能支持多种通信规约，支持负荷管理通信规约，配变监控终端通信规约，支持采集多种电子式或机电一体化智能表。通讯速率、奇偶校验位均可软件设定。3.2.3数据收集功能数据收集功能一般采用随机巡测和定时巡测相结合的方式来收取各配变监控终端的实时数据和历史数据。随机巡测功能用电运销和生产管理人员在主站可随机巡测某台配电变压器监控终端的当前各种实时遥测数据、各种历史遥测数据和按日、按月进行的各种统计数据。定时巡测功能用电运销和生产管理人员在主站还可按设定的时间自动地巡测某台配变监控终端的当前各种实时遥测数据、各种历史遥测数据和按日、按月进行的各种统计数据。配变监控终端事件接收功能可随机接收各配电变压器监控终端的各种事件。3.2.4校时功能为使各配变监控终端有一个统一的时间基准，配变台区管理主站应具备对各配变监控终端进行校时的功能，其标准时间应由天文钟提供。3.2.5控制功能配变台区管理主站可对各配置有遥控量的配变监控终端下发遥控命令，以控制被控对象的合分操作。3.2.6统计分析功能除配变监控终端已有的各种统计量外，配变台区管理主站还应有如下的统计分析功能:每月各监控终端的通讯成功率;每月各监控终端遥控操作成功和不成功次数;各个台区低压线损。3.2.7报表处理选定报表底色和报表尺寸及其它属性（线宽，色，尺寸等），绘制基本表格，定义基本表格，在线浏览各种报表，可以翻页显示报表。可显示或打印任意选择的一个或一类终端的各种日、月报表。生成基本的运行月报，还可根据用户需要定制报表统计和生成以下报表，统计周期可以是某一天、某一月或某一段时间。3.2.8配变台区事件处理当某配变台区出现以下类型的异常情况时，监控终端将主动向配变台区管理主站发出异常事件信息。配变台区管理主站收到异常事件信息后，应立即在计算机显示器上显示出异常事件所在的台区、异常事件的类型及发生时间，同时还应保存在事件数据库中，以备将来查询和统计。3.3配变监控终端的功能3.3.1遥测功能本功能完成如下电气量的实时测量及存储:低压侧各相电压Ua、Ub、Uc;低压侧各相电流Ia、Ib、Ic及中性线电流3I0;低压侧各相有功功率Pa、Pb、Pc及总有功功率P;低压侧各相无功功率Qa、Qb、Qc及总无功功率Q;低压侧各相功率因数及总功率因数;低压侧各相电压总谐波畸变率;低压侧各相电流总谐波畸变率。以上各量每隔15分钟存储一次作为历史数据保存，存储时间为三个月（本月、上月、上上月）。3.3.2电能计量功能本功能应完成如下电气量的电能计量:低压侧有功总电量及尖、峰、平、谷分时电量;低压侧无功总电量及尖、峰、平、谷分时电量。以上各量可每日、每月记录一次作为历史数据保存，存储时间为三个月（本月、上月、上上月）。3.3.3统计功能本功能可对如下的各量按日、按月进行统计:低压侧各相电压最大值、最小值及其发生时间;低压侧各相电压越上限、越下限累计时间及次数;低压侧各相电压合格率;低压侧各相最大电流及发生时间;低压侧各相电流越上限累计时间及次数;最大三相电流不平衡率及发生时间;三相电流不平衡越限累计时间及次数;低压侧各相的失压时间和失压电量，三相失压的次数;三相总、各相的最大有功功率及发生时间;变压器过载累计时间与次数、变压器停电时间;三相总、各相最小功率因数及发生时间;最大需量及发生时间。以上各量存储时间为三个月（本月、上月、上上月）。3.3.4遥信功能本功能应完成如下信号量的采集及SOE。配变过温;配变缺相;配变高压侧开关的位置（如装有开关的话）;配变低压侧开关的位置（如装有开关的话）;三相电压越限上限;变压器过载;三相电流不平衡率越上限;各种通讯故障;终端装置本身故障。以上各信号从出现异常状况至上报到主站的反应时间不超过5分钟，当终端发送上报信息后没有收到主站的确认信号时，应进行合理的重发，重发次数由主站设置，上报的主动权按异常状况的类型可由主站单独设置。3.3.5遥控功能本功能能根据配变台区管理主站的指令对相应的开关或被控对象进行远方合或分闸操作。开关或被控对象如下:配变低压侧总开关（如装有开关的话）;配变低压侧出线开关（如装有开关的话）;其它需要控制的被控对象。3.3.6低压无功补偿功能为了降低配电网的线损，提高供给用户的电压质量，配变监控终端应具备无功补偿功能，采用分相+三相最优综合补偿方案，取样物理量为无功功率，分相每相2级、三相3级补偿，电平接口，控制可控硅自动投切，就地保持系统的无功平衡，提高配电变压器总负荷的功率因数，实现技术降损。3.3.7低压用户集中自动抄表功能一般一个集中器配备一个通讯通道向远方集中抄表中心传递用户电量，为节省通道，配变监控终端应具备与集中器的通讯功能，以便配变监控终端在接到主站的命令后能读取集中器中的用户电量。3.3.8远程通讯功能配变监控终端应具备与配变台区管理主站进行数据通讯的功能。主要传送如下的数据和命令:下行（配变台区管理主站至配变监控终端）数据和命令:广播校时命令;各种定值或电压、电流等上、下限;目标功率因数设置;投切电容器延时时间;电压谐波越限值;取样电流互感器变比;实时数据召测;历史数据召测。上行（配变监控终端至配变台区管理主站）数据和命令:实时数据;历史数据;报警信号;遥控和其它各种需要返校的命令。 4、配变台区管理系统通讯4.1概述配变监控终端是对配变及其附属设备实施监测、协调及控制的一个标准“3C”系统。配变作为配电网的一个重要组成部分，它的位置分布、安装地点等具有如下的特点:设备数量多、运行环境恶劣。地理地型分布状况不均衡，既不呈纯“总线型”分布，也不呈纯“星型”分布，而呈两者的混合型分布。基于以上的特点，可以看出光纤通讯、有线电缆、电力载波通讯组网无论在技术上，还是在资金投入产出比上都不太可行，配变监控终端通讯组网一直是困扰着配变台区管理系统实用化推广的一个难题。4.2配变台区管理系统对通讯的要求如前所述，配变台区管理系统与电网调度自动化系统十分类似，只不过调度自动化主站系统就是配变台区管理主站系统，远动分站（RTU）就是配变监控终端（TTU）。但前者与后者由于各自的监控对象、完成任务、实时性要求的不同，对通讯的技术要求也就不同。由于配变监控终端具备历史数据的存储功能，因此，其数据的实时性要求不必太高，也不必每一个配变监控终端时时占用一个通道与配变台区管理主站通讯。要具备选点召测的通讯功能。虽然不必时时刻刻地通讯，但当管理人员要查看某配变监控终端的当前运行情况时，该配变监控终端要能将当前的实时数据立即传送上来。对会严重威胁配变正常运行的某些告警信号，又要求及时地上传至配变台区管理主站。4.3通讯组网方案目前，比较适合于配变台区管理系统通讯要求和特点的通讯方案有如下三种:公用电话交换网方案;GPRS方案;无线数传电台方案。其中，、两种方案都属于公网，而方案则属于用户自己所建的专用网。4.3.1公用电话交换网方案公用电话交换网目前已相当普及，可以说只要有人居住和工作的地方就有公用电话交换网，公用电话交换网不仅用于通话还可用于传输数据，因此，可用来作为配变台区管理系统的通讯通道。采用公用电话交换网具有如下的优点:通讯速率快，可以以9600bd/s的速率传输数据;不受通讯距离的限制，可靠性高;不需要自己专门的维护人员。但采用公用电话交换网也有如下的缺点:1）需向当地电信公司交纳一定费用申请装机，每月交月租费和使用费。2）非透明数据传输，调制解调器从拨号呼叫到联通有一定的时延。4.3.2GPRS方案GPRS是在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输网络，它采用先进的无线分组技术,可以为公安、水利、电力、交通、证券、海关等应用行业提供丰富的无线接入手段，也可以为任意的企业集团客户建立虚拟专网，提供无线接入企业内部局域网，真正实现移动办公。GPRS方案具有如下的优点:只需向当地移动公司开户申请SIM卡;永远在线，只要激活GPRS应用后，将永远保持在线，不存在掉线问题，类似于一种无线专线网络;按量计费，虽然可以保持永远在线，但不必担心费用问题，因为只有产生通信流量时才计费;快速登录，全新的分组服务，无需以往长时间的拨号建立连接过程;高速传输，GPRS最高理论传输速度为171.2kbps，目前使用GPRS可以支持40Kbps左右的传输速率;点对点、点对多点，灵活组网，不受通讯距离的限制;不需要自己专门的维护队伍。GPRS方案也有如下的缺点:需向当地移动公司每月交纳使