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2020 3 22 DMS配电管理系统 华南理工大学电力学院荆朝霞 1 2020 3 22 可编辑 目录 2 2020 3 22 一 概述 3 2020 3 22 可编辑 背景 伴随着城乡配电网建设的发展 电力系统容量的增加 用户的不断增多 新型供用电技术和设备的不断涌现 配电网也日趋复杂 线路之间的交叉 跨越 并架 分支等关系逐渐增多 面对这样复杂的拓扑关系 仅靠人工来完成电力系统管理工作己经难以保证应有的速度和可靠性 因此 迅速发展的电力工业迫切需要配电网管理的计算机化 4 2020 3 22 可编辑 概念 通常把从变电 配电到用电过程的监视 控制和管理的综合自动化系统 称为配电管理系统 DistributionManagementSystem 简称DMS 它的总体目标是实现对配电网的全面自动化管理 5 2020 3 22 可编辑 意义 在正常运行情况下 监视配网运行工况 优化配网运行方式 当配网发生故障或异常运行时 迅速查出故障区段及异常情况 快速隔离故障区段 及时恢复非故障区域用户的供电 缩短对用户的停电时间 减少停电面积 根据配电网电压 合理控制无功负荷和电压水平 改善供电质量 达到经济运行目的 合理控制用电负荷 从而提高设备利用率 提高企业的经济效益和工作效率等 自动抄表计费 保证抄表计费的及时和准确 提高了企业的经济效益和工作效率 并可为用户提供自动化的用电信息服务等 6 2020 3 22 可编辑 架构 配电网管理系统 生产管理子系统 配电网管理子系统 Web查询子系统 用电管理子系统 调度管理子系统 7 2020 3 22 二 功能模块 8 2020 3 22 可编辑 主要功能模块及其关系图 9 2020 3 22 可编辑 功能模块 10 2020 3 22 可编辑 概念 配电网SCADA系统 SupervisoryControlAndDataAcquisition 监控与数据采集 是配电网的监控和实时信息获取系统 11 2020 3 22 可编辑 系统组成 SCADA一般由中央监控系统 通信系统 现场执行设备等三部分组成 SCADA系统简单示意图 12 2020 3 22 可编辑 演变历程 电力系统SCADA技术是从电网调度自动化技术发展而来 1965年美国东北发生了一次大的停电事故 这时许多电力公司意识到 仅仅依靠远动装置在模拟盘上显示信息已经无法满足复杂电网的安全运行的要求 因此在电力系统中开始把计算机运用转移到以安全考虑为主 导致了数据采集与监控系统SCADA的出现 这是电网调度自动化的一个平台 13 2020 3 22 可编辑 应用价值 利用SCADA系统调度员可以掌握电网当前运行工况以及发展趋势 给电网调度带来很大的方便 另外利用SCADA系统采集的实时信息可以对电力系统的扰动进行快速的分析计算 从而预测跳闸的后果 可以开发在线潮流计算 系统仿真 校正控制等高级功能软件 14 2020 3 22 可编辑 配电网SCADA系统 电力系统的SCADA系统最初只是在输电系统进行开发 随着配电自动化的实施 SCADA系统逐步被引用到配电网的监控中 虽然配电网SCADA起步较晚 而且功能和输电基本相同 但是并不意味着可以照搬输电SCADA 相反 配电的SCADA系统比输电的SCADA系统更为复杂 具有独特特性 15 2020 3 22 可编辑 配电网SCADA系统独特性 配电网SCADA系统独特性主要表现在 1 配电网一般是树状结构 不仅有集中在变电所的设备 还有大量分布于馈线沿线的设备 数据分散 点多 每一点信息量较少 采集信息比输电网困难 2 配电网设备较多 数据一般要比输电网多出一个数量级 3 配电网的操作频度及故障频度远比输电网多 因此采集的信息应该能反应配电网的故障 例如短路故障前后的电压和电流 16 2020 3 22 可编辑 配电网SCADA系统独特性 4 配电网是三相不平衡网络 而输电网是三相平衡网络 因而无论在计算上还是在SCADA图形监视上 都不尽相同 5 对于配电网而言 需要有建立在SCADA系统之上的具有故障隔离能力及恢复供电能力的自动操作软件 6 配电网因其点多面广 配电网SCADA系统对通信系统提出了比输电网更高的要求 7 配电网直接连接用户 由于用户的增容 拆迁 改动等原因 使得配电网SCADA系统的创建 维护 扩展工作量非常大 17 2020 3 22 可编辑 配电网SCADA系统任务 配电网SCADA系统是配电网自动化的基础 作为电力系统自动化系统的一个底层模块 配电网SCADA肩负着几项重要的任务 1 向配电网的调度 管理人员提供配电网的实时数据 信息 方便他们了解配电网的实时情况和负荷变化的趋势 18 2020 3 22 可编辑 配电网SCADA系统任务 2 为各种电力系统自动化高级功能软件提供准确 及时的信息 从而实现对配电网乃至整个电网的优化控制 调度 故障预测和排除 提高供电质量 供电可靠性和安全性 3 用远方遥控代替手工操作 提高工作效率 减轻运行 操作 维护人员的劳动强度 19 2020 3 22 可编辑 配电网SCADA系统的功能 从功能上看 配电网的SCADA系统和其他系统的SCADA系统大致相同 主要实现 四遥 功能 遥信 采集配电网的各种开关设备的实时状态 通过配电网的信道送到监控计算机 遥测 采集配电网的各种电能 如电流 电压 用户负荷 电度等 的实时数值 通过配电网的信道送到监控计算机 20 2020 3 22 可编辑 配电网SCADA系统的功能 遥控 操作人员通过监控计算机发送开关开合命令 通过配电网信道传达到现场 使现场的执行机构操作开关的开合 达到给用户送电 停电等目的 遥调 操作人员通过监控计算机或者高级监控程序自动发送参数调节命令 通过配电信道传送到现场 使现场的调节机构对特定的参数进行调节 达到负荷大小 电压 功率因数调节等目的 21 2020 3 22 可编辑 配电网SCADA系统的功能 此外 配电网SCADA系统也同样要给监控 操作人员提供画面 要给电力系统其它高级管理软件提供数据共享的接口 22 2020 3 22 可编辑 功能模块 23 2020 3 22 可编辑 地理信息系统 地理信息系统 GeographicInformationSystem GIS 是一种采集 储存 管理 分析 显示与应用地理信息的计算机系统 是分析和处理海量地理数据的通用技术 24 2020 3 22 可编辑 地理信息系统 GIS用来形成一个具有空间概念 地理环境信息 和基础信息 电网资料 的分层管理的基础数据库 既能方便地查询和管理 又为电网运行管理提供一个有效的 能操作的具有地理信息的网络模型 对配网设备的资产 设计 施工 检修等进行有效的管理 为配电管理系统提供基础数据库平台 支持系统应用软件的开发和其它子系统功能的实现 如配电自动化系统 DA 故障电话投诉系统 TCM 等 25 2020 3 22 可编辑 GIS在DMS上的应用 设备管理 FacilitiesManagement FM 将变电站 馈线 变压器 开关和电杆等设备的技术数据反映在地理背景图上 用户信息系统 CustomerInformationSystem CIS 借助GIS 对大量用户信息 如用户名称 地址 账号 电话 用电量和负荷 供电优先级和停电记录等进行处理 便于迅速判断故障的影响范围 而用电量和负荷的统计信息还可作为网络潮流分析的依据 26 2020 3 22 可编辑 GIS在DMS上的应用 SCADA功能 将SCADA和DSM上报的实时数据信息与GIS相结合 以便于操作和管理人员更方便地动态分析配电网的运行情况 停电管理系统 OutageManagementSystem OMS 接到停电投诉后 GIS通过调用CIS和SCADA功能 迅速查明故障地点和影响范围 选择合理的操作顺序和路径 显示处理过程中的进展 并自动将有关信息转给用户投诉电话应答系统 27 2020 3 22 可编辑 功能模块 28 2020 3 22 可编辑 配电网自动化 配电网自动化 DistributionAutomation DA 的实施旨在提高城市电网配电可靠性和管理水平 配电自动化系统 DA 应包括变电站综合自动化系统 SA 馈线自动化 FA 配电远方终端 FTU 配套的10kV柱上负荷开关 环网开关柜 通信通道以及相应的功能软件 29 2020 3 22 可编辑 变电站综合自动化系统 变电站综合自动化系统 SubstationAutomation SA 是利用先进的计算机技术 现代电子技术 通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备 包括继电保护 控制 测量 信号 故障录波 自动装置及远动装置等 的功能进行重新组合 优化设计 对变电站全部设备的运行情况执行监视 测量 控制和协调的一种综合性的自动化系统 通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息 数据共享 完成变电站运行监视和控制任务 30 2020 3 22 可编辑 变电站综合自动化系统 变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备 简化了变电站二次接线 变电站综合自动化是提高变电站安全稳定运行水平 降低运行维护成本 提高经济效益 向用户提供高质量电能的一项重要技术措施 31 2020 3 22 可编辑 变电站综合自动化系统 变电站综合自动化实现的两个原则 1 中低压变电站采用自动化系统 以便更好地实施无人值班 达到减人增效的目的 2 对高压变电站 220kV及以上 的建设和设计来说 是要求用先进的控制方式 解决各专业在技术上分散 自成系统 重复投资 甚至影响运行可靠性 32 2020 3 22 可编辑 变电站综合自动化系统 目前从国内 外变电站综合自动化的开展情况而言 大致存在以下几种结构 1 分布式系统结构 2 集中式系统结构 3 分层分布式结构 33 2020 3 22 可编辑 变电站综合自动化系统 1 分布式系统结构按变电站被监控对象或系统功能分布的多台计算机单功能设备 将它们连接到能共享资源的网络上实现分布式处理 这是一种较为理想的结构 要做到完全分布式结构 在可扩展性 通用性及开放性方面都具有较强的优势 然而在实际的工程应用及技术实现上就会遇到许多目前难以解决的问题 如在分散安装布置时 恶劣运行环境 抗电磁干扰 信息传输途径及可靠性保证上存在的问题等等 就目前技术而言还不够十分成熟 一味地追求完全分布式结构 忽略工程实用性是不必要的 34 2020 3 22 可编辑 变电站综合自动化系统 2 集中式系统结构系统的硬件装置 数据处理均集中配置 采用由前置机和后台机构成的集控式结构 由前置机完成数据输入输出 保护 控制及监测等功能 后台机完成数据处理 显示 打印及远方通讯等功能 目前国内许多的厂家尚属于这种结构方式 这种结构有以下不足 前置管理机任务繁重 引线多 是一个信息 瓶颈 降低了整个系统的可靠性 即在前置机故障情况下 将失去当地及远方的所有信息及功能 另外仍不能从工程设计角度上节约开支 仍需铺设电缆 并且扩展一些自动化需求的功能较难 35 2020 3 22 可编辑 变电站综合自动化系统 3 分层分布式结构按变电站的控制层次和对象设置全站控制级 站级 和就地单元控制级 段级 的二层式分布控制系统结构 站级系统大致包括站控系统 SCS 站监视系统 SMS 站工程师工作台 EWS 及同调度中心的通信系统 RTU 段级在横向按站内一次设备 变压器或线路等 面向对象的分布式配置 在功能分配上 本着尽量下放的原则 即凡是可以在本间隔就地完成的功能决不依赖通讯网 特殊功能例外 如分散式录波及小电流接地选线等功能的实现 36 2020 3 22 可编辑 馈线自动化 馈线自动化 FeederAutomation FA 是指在正常情况下 远方实时监视馈线 主要是指10kV电压等级的联络线 分段开关与联络开关的状态和馈线电流 电压情况 并实现线路开关的远方合闸和分闸操作 在故障时获取故障记录 并自动判别和隔离馈线故障区段以及恢复对非故障区域供电 37 2020 3 22 可编辑 馈线自动化的主要功能 1 数据采集功能 采集所有馈线开关的电流 电压和开关位置信号 2 数据处理功能 当配电网络中有馈线故障时 根据RTU和FTU所采集的信息 自动 准确地诊断故障的区段 性质 相间故障或单相故障 并对各类开关动作的顺序和次数进行统计登记 以图形或表格方式显示或打印有关信息 供运行人员及时了解故障情况 3 控制操作功能 在正常运行过程中 根据运行方式的需要 带负荷遥控投切馈线开关或线路 38 2020 3 22 可编辑 馈线自动化的主要功能 上的其他开关 遥控投切空载线路 空载变压器或线路电容器等 当馈线上发生故障时 能自动隔离故障区段 自动恢复对非故障线路的供电 4 报表功能 自动生成各种表格 表格形式和大小由用户任意生成 各类报表可以定时打印 也可以随时打印 5 事故告警功能 遥测量越限 设备运行异常 保护和开关动作时发出声 光报警信号 并登记 打印和归档备查 39 2020 3 22 可编辑 馈线自动化的主要功能 6 图形功能 用户可自行编辑 绘制各种图表 提供多窗口的画面显示 画面具有平移 滚动 缩放 漫游和自动整理等功能 7 数据库管理功能 借助窗口 通过数据库管理软件 用户可以方便地对数据库进行创建 删除 修改 读写 检索和显示 但不能修改实时数据 特别是电量数据 通过该软件 可以保证配电网在自动化系统内各工作站数据的一致性 8 对时功能 为保证全网时钟的统一 配电网主机和RTU与FTU的时钟应保持一致 40 2020 3 22 可编辑 功能模块 41 2020 3 22 可编辑 需求侧管理 需求侧管理 DemandSideManagement DSM 是指电力的供需双方共同对用电市场进行管理 以达到提高供电可靠性 减少能源消耗及供需双方的费用支出的目的 其内容包括负荷监控与管理和远方抄表与计费自动化两方面 42 2020 3 22 可编辑 负荷监控与管理 负荷监控与管理 LoadControlandManagement LCM 是根据用户的用电量 分时电价 天气预报以及建筑物内的供暖特性等进行综合分析 确定最优运行和负荷控制计划 对集中负荷及部分工厂用电负荷进行监视 管理和控制 并通过合理的电价结构引导用户转移负荷 平坦负荷曲线 43 2020 3 22 可编辑 负荷监控与管理的意义 削峰填谷 使日负荷曲线变得比较平坦 就能够使现有电力设备得到充分利用 从而推迟扩建资金的投入 减少发电机组的启停次数延长设备的使用寿命 降低能源消耗 对稳定系统的运行方式 提高供电可靠性大有益处 用户避峰用电可以减少电费支出 可以形成双赢的局面 44 2020 3 22 可编辑 负荷监控与管理的种类 目前电力系统中运行的有分散负荷控制装置和远方集中负荷控制系统两种 1 分散负荷控制装置功能有限 不灵活 但价格便宜 多用于一些简单的负荷控制 如定时开关控制路灯和固定让峰装置设备 2 远方集中负荷控制系统的种类比较多 根据采用通信传输方式的不同 可分为五种 音频电力负荷控制 无线电电力负荷控制 配电线载波电力负荷控制 工频电力负荷控制 混合电力负荷控制 45 2020 3 22 可编辑 远方集中负荷控制系统 音频电力负荷控制 利用高 低压配电线传输音频控制信号 实现电力负荷控制的技术 信号频率一般为167 1600Hz 无线电电力负荷控制 利用无线电信道传输控制信号 实现电力负荷控制的技术 也称为无线电负荷控制 配电线载波电力负荷控制 利用配电网传输载波控制信号 实现电力负荷控制的技术 信号频率一般为3KHz以上 46 2020 3 22 可编辑 远方集中负荷控制系统 工频电力负荷控制 利用输电线路传输的工频电压畸变信号实现电力负荷控制的技术 混合电力负荷控制 利用两种以上控制方式组成的电力负荷控制系统 47 2020 3 22 可编辑 负荷监控与管理的基本层次 目前我国负荷监控与管理以市 地 为基础 48 2020 3 22 可编辑 负荷监控与管理的功能 1 管理功能 1 编制负荷控制实施方案 2 日 月 年各种报表打印 2 负荷控制功能 1 定时自动或手动发送系统分区 分组的广播命令 进行跳 合闸操作 2 发送功率控制 点能量控制的投入和解除命令 3 峰 谷各时段得设定和调整 4 对成组或单个终端的功率 功率控制时段 点能量定制的设定和调整 5 分时计费电能表的切换 6 系统对时 49 2020 3 22 可编辑 负荷监控与管理的功能 7 发送电能读表数冻结命令 8 定时和随机远方抄表3 数据处理功能 1 数据合理性检查 2 计算处理功能 3 画面数据自动刷新 4 异常 格限或事故告各 5 检查 确认操作用码口令及各种操作命令的检查 确认并打印记录 6 实时负荷曲线 包括日 月和特殊用户 绘制 图表显示和拷贝 7 随机查询 50 2020 3 22 可编辑 负荷监控与管理的功能 4 系统自诊断恢复功能 1 主控机双机自动 手动切换 2 系统软件运行异常的显示 有自动或手动自恢复功能 3 主控站通信机长发告开和保护信道切换指示 4 应能显示出整个系统硬件 包括信道 的工作状态 5 通信功能 1 与电力调度中心交换信息 2 与上级负荷控制中心或计划用电管理部门交换信息 3 与计算机网络通信 51 2020 3 22 可编辑 负荷监控与管理的功能 6 其他功能 1 调试时与终端通话功能 2 对配电网中各种电气设备分 合闸操作及运行情况见识的功能 52 2020 3 22 可编辑 远方抄表计费自动化 远方抄表与计费自动化 AutomaticMeterReading AMR 是指通过各种通信手段读取远方用户电表数据 并将其传至控制中心 自动生成电费报表和曲线等 53 2020 3 22 可编辑 远方自动抄表计费系统的组成 电能表 脉冲电能表 智能电能表抄表集中