配电自动化实用化关键技术及其进展

配电自动化实用化关键技术及其进配电自动化实用化关键技术及其进 展展 摘要 针对目前国内配电自动化系统的建设情况 具体探讨了其实用化关键技术的开发与应用 提出了配电自动化实用化 功能规范以及系统性能测试的发展建议 通过配电自动化仿真实验 室的建设探讨了配电自动化的测试环境 探讨了几个进一步发展的技术方向 智能分布式馈线 自动化模式能够更好地适应配电网络运行方式的变换 配电网优化运行决策支持系统为提高供 电的经济性 优化运行方式提供一个有效的工具 配电实时信息引擎机制可以为供电企业信息 一体化大平台提供支持 关键词 配电自动化实用化系统实验发展趋势 0 引言 随着我国国民经济的飞速发展 城市现代化进程加快 城市电力负荷增加 对电力的依赖越来 越强 城市和农网改造已基本完成 一次网架的强壮必然要求提高配电网自动化运行水平 并 实现配电管理现代化 我国配电自动化系统正是在这一背景下逐步发展起来的 本文在分析国内配电自动化发展现状的基础上 指出配电自动化及配电配电管理系统建设的关 键技术 提出配电自动化的实用问题以及配电自动化系统性能实验和功能规范问题 并探讨了 未来配电自动化的几个发展趋势 在起草 配电自动化系统功能规范 行业标准时 已用配电自动化一词概括了配电自动化和配 电管理系统的综合 本文也采用了这个概念 1 国内配电自动化发展现状 许多供电企业都认识到 随着城网 农网改造的不断深入 在供电可靠性和供电指标已有很大 提高的基础上 要继续提高供电自动化是必由之路 近年来许多城市都在不同层次 不同规模 上对配电自动化工作进行试点 并积累不少经验和教训 经过近几年的实践 国内配电自动化系统的进展和存在问题主要有 a 全网配电自动化的实现由通过重合器时序整定配合的方式逐步过度到通过馈线自动化终端 ftu 进行故障检测 结合通信技术进行故障隔离和非故障区域恢复供电 当然 重合器的功 能应用到变电站 10kv 出口以及分之线上消除瞬时故障 仍然有意义 b 配电自动化的关键设备由依赖进口逐步转向使用国产设备 ftu 已有了国产的入网许可产品 其功能与性能价格比更有利于各供电部门选用 c 配电自动化由单纯的配电监控与数据采集 scada 系统加配电自动化 da 转向具有 da 配电管理系统 dms 地理信息系统 gis 等较完整的配电自动化实时及供电企业管理系统 配电主站系统也由借用调度主站系统逐步转向选择面向配电自动化应用的配电自动化主站系统 d 通信方式多样化 配电网通信有无线 光纤 专用电缆 载波等多种通行方式 但在主通信 线路上更倾向于使用光纤 10kv 配电线载波通信以及基于 gprs 和 cdma 的无线通信在配电网中 的应用受到用户的广泛关注 e gis 由孤独的静态设备管理系统逐步转向动态的实时 gis 将 scada 和地理信息有机地统一 起来 f dms 由需求不确定 功能繁杂逐步转向功能需求实用化 以及 dms 与其他系统有机集成构造 供电企业信息一体化方向发展 g 由于技术 发展的需求 一次设备与自动化设备结合更加紧密 一次设备 的厂家向二次自动化方向发展 二次自动化系统的厂家向一次 设备方向发展 h 配电自动化系统功能规范 行业标准已经颁布 有了统一 的功能规范 但是要解决各地配电自动化应用需求的不规范问 题 仍然需求一个过程 i 部分省公司以及全国电力系统城市供电专用工作网发布了一 些配电自动化系统实用化的验收细则 有利于配电自动化系统 实用化的发展 但是配电自动化系统的实用化仍然是一个长期 的过程 j 部分设备没有通过严格的质量测试 系统在恶劣环境下运行 存在质量隐患 k 配电自动化系统的规划与配电一次网架的规划结合不够 l 配电自动化系统出厂实验和现场实验没有指导性的试验规范 及验收标准 m 配电自动化系统及 dms 集成面临网络安全的挑战 n 试点系统的规模不够 体现不出系统的整体规模效益 2 实用化发展目标及其关键技术 与地区调度自动化在 20 世纪 80 年代中期发展相类似 各供电企业强烈要求制定配电自动化的 各种标准 对投运的具体相当规模的城网配电自动化系统制定相应的实用化要求 进行实用化 考核和实用化验收 以体现配电自动化系统的经济效益和社会效益 因此 笔者认为 在总结配电自动化近年发展经验和教训的基础上 应在已颁布的 配电自动 化系统功能规范 等行业标准和各省公司以及全国电力系统城市供电专业工作腽肭感编制的验 收导则的基础上 建立配电自动化系统性能测试方法和手段 并在此基础上搞好配电自动化实 用化建设 作为当前配电自动化的阶段性发展目标 配电自动化系统功能规范 的基础思想是实时的配电系统监控和故障处理功能 既 da 与配 电管理功能 既 dms 相结合的系统 最大程度地实现资源公用 信息共享 以使实时信息尽 快地提供给管理应用 使管理信息方便地为实时系统服务 在总结这些经验教训的基础上对功 能予以规范 功能分为基本功能和选配功能 基本功能是较为实用的 也是应该实用的 选配 功能是为发展提高留有余地 并有利于使用单位因地制宜选用的 关于配电自动化实用化的建设 应在功能规范和验收导则的基础上 在系统性能测试方法和手 段健全的前提下 制定可行的实用化验收细则 在实时系统中重点考核 scada 系统的连续稳定运行情况 馈线自动化 fa 动作可靠情况 出 厂测试 fat 和现场测试 sat 的成功率 在管理系统中重点考核配电 gis 基础信息的准确率和及时更新情况 配电工区设计和操作人员 真正应用图纸管理系统代替常规的 cad 图纸 配电调度操作功能代替手工记录和操作 至于配电高级应用软件以及配电管理中的其他业务流程管理 可放在第二步 当条件成熟后再 逐步实用化 实现一个具有实用化的配电自动化系统的关键技术有 a ftu 应能有效可靠地捕捉故障信息 并结合通信和算法来实现故障隔离及恢复功能 并实现 配电自动化功能的分布 分层控制 b 系统通信方式的广泛支持性 通信速率和通信可靠性应满足配电自动化要求 系统通信结构 应满足在一点通信故障时数据畅通 且配电自动化功能正常实现 并能解决因配电自动化系统 信息最大而可能造成的信息 瓶颈 效应 c ftu 采用全工业级设计 满足户外恶劣环境运行要求 技术指标达到户外 d2 级标准 40 摄 氏度 85 摄氏度 柱上开关与 fut 在电气和结构上匹配 可靠接口 便于维修 d 具有通过 ftu 进行蓄电池在智能维护的功能 有效的延长蓄电池的寿命 e 配电主站采用开放式支撑平台技术 具体分布式运行管理环 境 采用大型商业数据库作为历史数据库 实时数据库具有客 户 服务器技术 应用软件通过软总线进行数据交换 f dms 数据建模及设备编码考虑全局信息一体化建设的完备性 和一致性 做到信息源头唯一 系统拓扑信息 cis scada dma 的一致性 负荷控制信息 客户服务信息 用电信息等其他系 统信息 能有机地接入配电主站系统 共同构件全局信息一体 化系统 g 配电 scada 系统与 gis 应运软件之间在保证网络安全的基础 上有效互通 使得实时信息在 gis 中具有与 scada 系统相同的 实时性 保持图元在不同硬件 软件平台上的一致性 h 通过中间件软件技术和工作流方式 dms 流程化管理 配电自动化系统的试验性能是保证实用化验收效果的关键 配 电自动化系统涉及面广 系统集成度高 配电自动化系统试验 是为了保证配电自动化产品在其形成的各个阶段的产品质量而 进行的各种测试过程 配电自动化系统产品的生命期大致可以分为产品研制 市场认 可 供货与接入系统 3 个阶段 在每个阶段都有各自不同的测 试与运行过程 在产品研制阶段 站端产品进行功能验证和型 式试验 主站产品进行单元测试 在市场认可阶段 进行产品 技术鉴定 取得入网许可证 在供货与接入系统阶段 进行 fat 现场投运前进行 sat 3 个阶段的每一个测试项目都必须有完整的测试计划 明确的 初始条件 严格的测试过程和对测试结果进行有效评估 在配电自动化系统的行业标准化建设方面 全国电力系统控制 及通信标准化技术委员会于 2000 年至 2003 年在配电自动化方 面发布了以下标准 dl t721 2000 配电网自动化系统远方终端 dl t814 2002 配电自动化系统功能规范 dl z790 11 2001 采 用配电线载波的配电自动化 第 1 部分 总则 第一篇 配电 自动化系统的体系结构 等等 在配电自动化终端的试验中 还可参考远动终端的部分技术条 件 例如 dl t630 1997 交流采样远方终端技术条件 gb t15153 1 1998 远方设备及系统 第 2 部分 工作条件 第 一篇 电源和电磁兼容性 等同采用 iec870 2 1 1995 另外 原国家电力公司发输电运营部发布了有关配电自动化系 统的指导性文件 配网自动化系统实用化验收导则 试行 部分省电力公司为了规范本地区的配电自动化建设还制定了一 些相关的实用化验收导则 也都可以作为配电自动化测试和验 收的依据 关于建立配电自动化系统性能测试方法和手段 应考虑配电动 模试验模型的建设 为了阐述配电模试验模型 本文以东方电 子信息产业公司建成的配电系统模拟仿真实验室为例介绍其功 能 实验室模拟系统规模为 6 个电源点 35 条分段线路 6 个开闭 所单元 系统可模拟正常运行时的各种工况 例如改变符合的 大小和性质 改变负荷分布 操作开关改变系统送电的网络结 构等 系统可根据现场实际保护配置情况来配置模型系统的保 护装置 使系统自身的动作情况与配电自动化系统对系统的操 作二者得到真实反映 系统可模拟电网运行中的各种故障情况 并可模拟配电网各种中性点接地方式的运行 包括中性点不接 地方式和中性点经消弧线圈接地方式 中性点经小电阻接地方 式 配电动模试验模型将为系统联调和测试提供仿真配电网运行的 实时数据采集及控制对象 是系统联调和测试可以在出厂前完 整地进行 这对于提高开发和服务质量 减少现场服务工作量 将产生明显的效果 3 配电自动化系统技术发展趋势 配电自动化推广应用的时间不长 在实用化工作逐步推进和完善的同时 配电自动化的理论和 技术有着广阔的发展空间 一些发达国家的配电自动化及配电管理系统已经从单纯的监控及故 障建设发展到优化运行和提高效益 配电自动化技术发展中应特别关注的研究方向主要有以下 几个方面 3 1 智能分布式 fa 根据我国电力工业体制改革方案 十五 以后逐步实行输配 分开 在售电环节引入竞争机制 配电环节的开放 分散发电 装置将得以广泛使用 可以在合适的地点提供合适的能源解决 方案 从而降低线路损耗 提高能量转换效率 零售市场环境 下配电自动化解决方案的主要困难在于 分散发电装置的布置 及投运的不确定性 使得配电网络运行方式经常变动 从而传 统保护整定值与集中处理的 fa 解决方案很难适应变化 建立基于多智能化 fa 体系将是一个较好的解决方案 在该体系 中 将要研究建立智能体与区域协调器的协调机制 为了考虑 全网的运行方式以及拓扑结构的变化影响 需要研究在配电自 动化主站建立协调服务器 通过定义智能体之间的通信与规范 构成完整的智能分布式 fa 实现方式 3 2 配电网优化运行决策支持系统 通过配电自动化的有效投运 可以缩小停电范围和停电时间 提高供电可靠性 但是 配电自动化系统要真正在系统中取得 经济效益 除了提高供电可靠性 需要优化电网结构与运行方 式 降低线路损耗 提高供电质量 配电网优化运行决策支持系统的研究将为提高供电的经济性 优化运行方式提供一个有效的工具 配电网优化运行决策支持 系统中将要研究建立配电网优化运行决策模型 综合利用各种 配电网的在线和离线参数信息 通过优化运行决策模型的输入 输出关系 反映配电网运行的在线工况与未来可能的运行方式 和配电网的规划信息 计算出各种经济指标 安全指标 并得 出各种可能的在线辅助决策方案及其模拟运行的效果 3 3 信息一体化大平台背景下的配电实时信息引擎机制 配电自动化及 dms 是整个电力企业信息一体化集成系统的一个 有机组成部分 而不是孤立的系统 在未来的配电自动化系统 中 需要研究信息一体化大平台背景下的配电实时信息引擎机 制 在支持 iec61970cim 公共信息模型 和 iec6