典型山区配电网自动化系统建设及发展方向思考.doc

2012-07-典13型#山#区#配#电#网#自#动#20化12系-0统7-建13设#及#发#展2#0方12向-0思7-考13#陈毛昌柳东升卢文安摘要 ：配电网自动化系统是现代电力系统建设的重要组成部分，随着科技的不断进步，配电网自动化系统也将成为提高供电可靠性水平越来越重要的技术手段。本文以山区配电网自动化系统建设为出发点，全面阐述了典型山区配电网自动化系统建设面临的困难及薄弱环 节，以北京市怀柔区为例，详细分析了怀柔区配电网自动化系统建设的现状，并结合当前配电网发展的方向及山区配电网的实际特点，提 出了适合山区配电网自动化系统建设的发展思路，以期对典型山区配电网自动化系统的建设有所裨益。关键词 ：山区配电网 ；自动化建设 ；电力发展作者简介 ：陈毛昌（1981-），男，江西鹰潭人，北京市电力公司怀柔供电公司，工程师，工学硕士，主要研究方向 ：配网规划 ； 柳东升（1981-），男，北京人，北京市电力公司怀柔供电公司，助理工程师，主要研究方向 ：变电管理。（北京 101400）配电网自动化系统主要包含以下几部分内容。21. 馈线自动化馈线自动化完成馈电线路的监测、控制、故障诊断、故障 隔离和网络重构。其主要功能有 ：运行状态监测、远方控制和 就地自主控制、故障区隔离、负荷转移及恢复供电、无功补偿 和调压等。2. 变电站自动化变电站自动化指应用自动控制技术和信息处理与传输技术， 通过计算机软硬件系统或自动装置代替人工对变电站进行监控、 测量和运行操作的一种自动化系统。主要功能有 ：数 据采集、 数据计算和处理、越限和状态监视、开关操作控制和闭锁，与 继电保护交换信息、自动控制的协调和配合，与变电站其他自 动化装置交换信息和与调度控制中心或集控中心通信等。3. 配电管理系统DMS 是指用现代计算机、信息处理及通信等技术和相关 设备对配电网的运行进行监视、管理和控制。它是配电网自动 化系统的神经中枢，整个配电网自动化系统的运行、控制和管 理中心。主要功能有 ：数据采集和监控（SCADA）、配电网运行 管理、用户管理和控制、自动绘图 / 设备管理 / 地理信息系统（AM/FM/GIS）等。二、典型山区配电网自动化系统建设的必要性及薄弱环节1. 配电网自动化系统建设的必要性典型山区配电网一般覆盖区域大，线路供电半径长，而且 树线、雷害、鸟害等矛盾突出，故障发生率高，但是在查找故 障时由于距离远，分支线多，情况复杂，往往造成很难找到故 障点，或者耗费大量时间、人力和物力，而且停电时间长，严 重影响公司售电量，直接影响到公司的经济效益和企业形象。如何在广大的山区快速找到故障点、迅速隔离故障是摆在 企业面前的重要问题之一，配电网自动化系统的建设将很好地 解决这个问题，所以从社会经济发展和提高供电可靠性、提升配电网自动化是电力系统现代化发展的必然趋势，它的意义在于监测配网故障或异常运行情况，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。当配网正常运行时， 通过监视配网的运行工况，优化配网运行方式，根据配网电压 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 的目的，合理控制用电负荷，从而提高设备利用率。1目前，配电网自动化系统（DAS）已经成为提高配电网管理水平的重要手段之一。随着我国社会和经济的发展，用户的 维权意识越来越强，无论是城区还是山区都对电能质量和供电 可靠性提出了更高的要求。目前配电网自动化系统建设已经在 北京市城区供电公司进行了试点，未来也将逐步推广至北京远 郊地区，而这些远郊地区是典型的山区，因此结合 地区特点， 超前谋划，逐步建设符合地区实际情况的配电网自动化系统具 有重要意义。一、配电网自动化系统简介配电网自动化系统是一种利用现代电子技 术、通信技 术、 计算机及网络技术与电力设备相结合，将配电网在正常及事故情 况下的监测、保护、控制、计 量和供电管理工作有机地结合在 一起，以便快速作出决策，隔离故障，缩短停电时间，提高供电 可靠性，改进供电质量的系统。2 配电网自动化系统的建设将使供电企业与用户建立更密切、更负责的关系，以优质的电能满足用户的多样性需求，使供电可靠性更高、经济性更好，企业管 理更为有效。配电网自动化系统建设是现代城市电力系统建设 的重要组成部分，是保证城市供电可靠性的重要手段之一。配电网自动化系统主要是通过配电线路开关上装设的配电 自动化终端（DTU，也称小 RTU、DART、FTU 等），不断采 集开关运行信息（主要是位置状态：合分接地以及线路电流）， 通过通信系统送到主站计算机系统，让配调中心及时了解配电 网运行情况。当线路发生故障时，DTU 采集到故障信息，及时送到主站。主站根据全网送来的实时信息进行分析，作出决策，配电网管理水平的角度来看，山区建设配电网自动化系统是非2012-将0故7障点-两1侧3的#开#关#拉#开#，隔#离#故#障#，#然#后#主#站#再#继2续0远1方操2-0常7必-要的1。3#2#012-07-13#（1）网架结构薄弱。典型山区线路由于道路崎岖，翻山越岭，线路结构一般为单辐射型，具备联络条件的也大多只在站端，偏远地区几乎不能实现互供互带，网架结构极其薄弱。（2）通信条件差。山区通信条件较差，有些偏远山区不具 备通信条件，目前虽然卫星通信应用较广，但是由于配电网自动 化对通信传输的速度和准确性要求很高，卫星通信目前受天气、 电磁波影响严重，传输稳定性较差，还无法满足要求。（3）覆 盖面广，投资效益不明显。山区用电主要以民用电 为主，虽然覆盖范围广，但是负荷总体较小，如果对山区电网设 备进行大规模改造更换，需要大量的资金投入，投资经济性并 不明显。三、怀柔区配电网自动化现状及 DAS 建设情况1. 怀柔区配电网自动化现状怀柔区为典型的山区，全区东西窄、南北长，山区占 88%。 截 止 到 2009 年 12 月，怀柔区共有 35kV 及以 上变电 站 13 座， 变电站总容量 493.5MVA，10kV 开闭站 6 座，一次系统容量已 经初具规模，但是网架结构和自动化水平还不容乐观。（1）网架结构比较薄弱，35kV 及以上变电站大多是单电源 运行 ；10kV 配电线路供电半径过长，尤其是山区线路，虽然实 现了联络，但是都只在变电站端，偏远地区无法实现互供互带， 造成了供电可靠性偏低。（2）自动化建设比较滞后。截止到 2009 年 12 月，怀柔区13 个 35kV 及以上变电站中实现综合自动化的变电站 8 个，采 用 RTU 远程数据采集的 3 个，未实现自动化数据采集的 2 个 ； 所辖 6 个开闭站、用户变电站均未实现数据的自动化采集 ；线 路上装设的真空开关并不具备自动化数据采集与控制功能。（3）通信网络覆盖范围小。怀柔区由于地理条件特殊，现 有变电站主要有光纤通信和卫星通信两种，通信网络覆盖面积 较小。由于配电网自动化对通信传输的速度和准确性要求很高， 卫星通信传输稳定性较差，目前还无法推广使用，所以怀柔区 通信网络建设还需加强。2. 怀柔区配电网自动化系统建设情况由于以上原因，怀柔供电公司目前还无法达到大规模建设 先进配电网自动化系统的条件，但是在有限的条件下，还是做了 一些有益的尝试。公司利用带通信的故障指示器组建了“一遥” 即只具备遥信功能的配电网自动化系统故障自动定位系统， 即通过故障指示器检测故障信息，并把指示器动作信号传送给 线路抢修人员，达到快速定位故障、排除故障、缩短故障处理 时间的目的。该系统是基于指示器技术、GSM 通信技术和 GIS 技术的 一套自动高效的故障点检测及定位系统，系统包括 ：故障检测 探头（带动作信号远传的故障指示器）、子站（通信终端）、中心 站、主站和通信系统。其中，通信系统分为 ：从探头到子站之 间的短距离通信系统、子站到中心站的 GSM（手机短消息）通 信系统和中心站到主站之间的串行（或网络）通信。探头到子站 之间的短距离通信方式主要有无线（架空、电缆系统）、光纤（电 缆系统）两种方式。架空故障定位系统示意图如图 1。系统工作原理：故障探头 FI 安装在各线路分支处分支线上， 可以检测短路和接地故障。系统出现短路或接地故障时，FI 检中心站监控主站GSMSTSTFIFIFISTFIFIFI ：带通信的故障指示器ST ：通信子站GSM ：手机短消息FI图 1 架空故障定位系统示意图测到短路故障电流或特定的接地信号电流流过后，探头本地翻牌显示，同时通过短距离通信系统将动作信号传送给相隔 2 10 米的子站。对于架空系统，探头通过无线系统将检测结果发送 给子站。子站安装在线路分支处，可以接收 6 只 FI 发送过来的 动作信息。对于电缆系统，除了短 路故障指示器外（它只检测 短路故障），还要安装检测接地信号电流的接地故障指示器（目 前怀柔区还未在电缆网中安装）。子站在收到动作信息后，将动作分支的 FI 地址信息通过 GSM 通讯系统发给中心站。中心站收到该信息后进行处理，将 处理结果送给监控主站进行显示。监控主站依据从中心站收到 的动作信息，进行网络拓扑计算分析并可与地理信息系统结合， 直接显示出故障点的地理位置，同时通过中心站向值班人员发 送故障位置信息，通知维修人员直接到故障点排除故障。系统 的运行极大地减少了故障查找时间，缩短了故障隔离时间和停 电时间，直接提高了公司的经济效益和企业形象。综上所 述，尽管怀柔供电公司已经建 立了故障定位系统， 但是目前公司配电网自动化系统还属于起步阶段，地区配电网自 动化建设还需要做大量工作。四、典型山区配电网自动化建设规划思考带通信的故障指示器组成的故障自动定位系统并不能实现 遥控功能，但是在目前电网结构和资金情况不具备建设“三遥” 配电网自动化系统的前 提下，其对快 速定位 故障、隔离故障、 提高供电可靠性的作用还是显而易见的。所以，它对于发展比 较滞后的典型山区配电网比较适用，未来可通过配电网优化建 设有条件地进行逐步淘汰。针对地区配电网现状，典型山区配电网自动化规划建设应 分四步走。1. 建设具备基本遥信、遥测功能的故障定位系统由于山区线路普遍供电半径长，深入山区，通信条件较差， 加上覆盖面广，进行大规模设备改造不太现实，所以优化配置 一些具备故障检测和通信功能的装置如带通信的故障指示器， 不仅能节省资金，而且还可达到快速确定故障地点、及时处理 故障的效果，缩短停电时间，提高供电可靠性。2. 结合主网规划，提升设备装备水平和自动化水平电源分布合理，一次网络结构具有互联和转供能力，有适 应负荷增长的能力等是配电网自动化规划的基础条件，所以在 一次主网合理规划的基础上，提升变配电设备的可靠性和自动 化水平是非常重要的。目前，国家经济发展较快，山区电网也DOI 编码 ：10.3969/j.issn.1007-0079.2010.35.1172012 年广西 500kV 与 220kV 电磁环网解环方式研究邓秋荃覃剑摘要 ：针对广西电网网架的具体情况，指出电磁环网运行方式对广西电网的影响，研究了 2012 年广西 500kV 及 220kV 电网的电磁环网解环运行方式，通过分析电网的电力平衡关系、N-1 稳定校核，提出了广西电网宜采取的解环方案以及采取该方案后需加强的工作。关键词 ：电力系统 ；电磁环网 ；解环运行 ；广西电网作者简介：邓秋荃（1978-），女，广西崇左人，广西电力调度通信中心方式科，工程师，工学硕士，主要研究方向：电力系统计算分析； 覃剑（1977-），男，广西柳州人，广西电力调度通信中心方式科，工程师，主要研究方向 ：电力系统安全稳定控制系统分析。（广西 南宁530023）在电磁环网运行的系统中，当高压线路开断时，高压电网传输功率会部分，甚至全部转移到并列的低压线路上，从而可 能引起低压线路的传输容量超过其热稳或静态稳定极限，导致 热稳定或动稳定性破坏。此外，负荷转移至并联的 220kV 线路 还会使系统无功功率损耗大幅增加，引起受端电压大幅下降， 进一步降低稳定极限。在 500kV 大电网发展到一定规模后，逐 步实现 220kV 电网分区运行已势在必行，各级电压分区运行可 解决未来可能出现的短路电流超标问题，在电网运行安全和管 理方面有很大优势。广西电网是南方电网的组成部分之一，位 于云贵和广东之间西电东送通道的中枢，对整个南方电网的运 行起着重要的支撑作用。至 2009 年底已形成自西向东 4 个双回500kV 交流通道为主的 500kV 电力网络，220kV 网架也得到迅 速发展而更为坚强。按照行政区划分，广西电网包括 14 个供电 网区。自 2008 年开始，广西电网逐步实施 500kV 与 220kV 电 磁环网解环，但由于基建工程滞后，现有网络结构未能满足解环的要求，多数受电系统内的 500kV 电网只有单回线路或单台500kV 主变供电。因此，除少数几个供电网区外，大都未能彻 底实现高低压电磁环网的解环，随之而来的问题也已凸显。如 钦州北海防城港（简称钦北防）网区的电磁环网运行造成 大电源无法送出，最大窝电可达 500MW；在 500kV 线路发生 N-1 跳闸时导致 220kV 环网线路过流，被迫采取限电及 220kV 变 电站母联断开运行的措施，大大降低了供电可靠性，运行管理 也更为困难。到 2011 年底，广西电网将有一批新建 500kV 变电站投产， 原有 500kV 变电 站主变 扩建也已投 运，500kV 网架 和 220kV 结 构得到很大发展，为解开电磁环网创造了有利条件。因此， 研究 2012 年广西电网的电磁环网解环方式有重要现实意义。一、解环原则在研究解环方案时，以实现分区供电为目标，依托 500kV 变电站和地区主力电源，应尽量避免由单主变为一个区域供电，须加快速度，应结合未来主网规划，抓住机遇，优化网架结构，努力提高配电设备可靠性和自动化水平，并建设坚强通信网络， 为“三遥”配电网自动化系统建设打好基础。3. 制定建设标准，完善规章制度在建设电网和配备设备时，应充分考虑发展需求和自动化 技术要求，制定建设标准，并从物资的采购、检测、施工、验 收等环节从严把关，确保满足技术要求，避免重复投资。同时 结合实际，逐步完善各项制度，逐步过渡到配电网自动化条件 下的安全管理。4. 选择有条件的部分区域试点配电网自动化建设由于偏远山区面积广，地理位置差，有些变电站根本不具 备通信条件，对配电网自动化建 设是一个障碍。为节省资金， 所以应选择主城区以及平原地区进行试点，利用现有自动