配电自动化建设技术报告

配电自动化建设技术报告配电自动化技术是智能电网的重要组成部分之一。对推动配电网高效、经济、稳定、安全运行起到积极作用。为广大用户提供安全可靠的高质量电能。随着城乡电网建设和设计工程的深入，既要满足现在人民对供电可靠性及故障抢修恢复时间的要求，也要满足十几年后电网的发展需求。达到优化配电网运行管理，是目前值得研究的一个课题。本专题根据当前配电网自动化研究的现状，结合配网供电的开关站及两个配电室的建设方案，给出了配电自动化的展望。（1） 概述由于我国配电系统自动化起步较晚，工程从规划、建设及运行等方面缺乏应有的规范和标准，国外配电自动化程度发达，但由于各国国情不一致，配电网结构、规模等方面不一样，使得国外一些典型的工程难W应用到我国配电网配电网上。而我国早期的试点工程又受到当时的认识水平、计算机网络、通信技术及其价格的制约，因而成功的工程不多。主要问题有：1） 在系统功能上，实用性差。目前配电自动化建设主要W馈线自动化为主，对郊区的就地控制模式的馈线自动化，仅能进行故障处理，对中小城市中中性点不接地系统中的单相接地故障异常不能有效的进行定位分析隔离。2） 在系统集成上，缺乏统一规划。目前配电网方面的系统较多，而各系统由不同厂家开发，各系统之间相互独立，标准不一致，导致各系统间软硬件不兼容，致使信息不能公用，资源不能共享，浪费资源。3） 在应用层次上，缺乏高级应用。目前配电自动化功能主要停留在初级应用阶段，对高级应用功能方面如网络重构、自动无功电压调整尚处在理论分析阶段。（2） 配电网的功能配电自动化的功能可分为两方面：运行自动化功能和管理自动化功能，其中对配电网实时运行监控、故障自动隔离及非故障区域自动恢复供电、自动读表等，称为配电网运行自动化功能；离线的或实时性不强的设备管理、停电信息管理、用电信息管理等，称为配电网管理自动化功能。1） 配电网运行自动化功能数据采集与监控又称为SCADA,是配电自动化的基础功能。是对远动三遥（遥信、遥测、遥控）功能的深化与扩展，使配调员通过主站系统调度工作台计算机界面上，实时监测配电网设备的运行状态，并进行远程操作。故障自动隔离及非故障区域恢复供电功能，又称FA,是提高供电能力的重要手段。目前国内外中压配电网“手拉手“环网供电方式主要利用分段开关将线路分段。当线路发生永久性故障，根据收集的故障信息进行线路故障点定位，并跳开故障点两侧的开关，隔离故障区域，并恢复非故障线路的供电，从而缩小故障停电范围，缩短停电时间，提高供电可靠性，提高优质服务水平。自动读表（ARM）是借助通信网络技术读取远方用户电能表的有关数据，并对数据进行分析、统计，满足分时电价的实施的需求，同时达到加强对用户用电的管理和服务的双重功能。2） 配电网管理自动化功能配电网结构复杂，点多面广，包含的设备数目众多，遍布于整个供电区域，依托于传统的人工管理方式已不能满足日常管理工作的需要。而目前利用地理信息系统（GIS）平台对设备进行管理称之为FM功能，以地理图形为背景，应用自动绘图工具绘画出可分层显示网络接线、配电设备、用户位置以及相关属性数据等，支持设备档案的计算机检索、调阅。检修管理是基于设备档案管理的基础上，通过对设备的运行情况分析统计，制定科学的检修计划，对检修过程进行计算机管理，提高检修水平和工作效率。停电管理是结合故障停电、用户电话投诉、计划停电等对用户造成停电的处理过程进行计算机管理，通过该功能能够有效的控制用户停电次数，减小停电范围，缩短停电时间，提高用户服务质量。配电自动化系统能够实现对数据的实时采集，存储并提供负荷预测、网络拓扑分析、短路电流计算等功能，满足对配电网规划所需的地理、经济、负荷等数据要求，使规划设计方案经济、高效、低耗。用电管理是通过配电终端对用户信息进行收集，并借助其对用电申请、电费缴纳等进行计算机管理，提高业务处理效率及服务质量。3、配电自动化系统结构（3） 配电自动化系统结构根据电力行业标准《配电自动化系统功能规范》，配电自动化系统体系结构原则上采用三层结构，即配电自动化主站层、子站层、配电终端设备层。而随着配电网规模的大小，中小规模城市配电自动化系统一般采用主站层、配电终端设备层两层。主站层是完成对配电网的运行监视、控制和管理，对整个配电网的运行状态进行实时分析，实现对整个配电网高效管理，使整个配电系统处于最优的运行状态。它是整个配电网监控和管理的核心，是配电自动化系统的设计最高层。子站层是针对配电网规模大的城市的增设中间层，由于配电网中监控设备点多面广，而配电子站是整个系统的中间层，主要承担对变电站与馈线上各类终端的通信管理，减轻主站通信管理的信道负担。配电子站一般设置在变电站内，是主站与配电终端的桥梁。配电终端设备层是整个系统的底层，面对的配电终端设备，主要包括站内监控终端RTU,环网柜內终端DTU、柱上开关终端FTU,配电变压器终端TTU。通过配电终端将配电设备的运行状态及运行数据上传至主站并接受主站控制命令，完成相关的操作。（4） 配电自动化主站系统配电自动化主站系统建设应以配电网调控运行为应用主体，满足规划、建设、运行检修、营销、调度等横向业务协同需求，提升配电网精益化管理水平。根据城市定位、电网规划发展以及接入点信息量规模，配电自动化主站系统应一次性建成，并满足电网远景规模及配电网管理的要求。主站系统处理能力满足配电网规划的实时信息量和交互信息量需求。系统应能全面实现配电SCADA、馈线自动化、网络分析、模型/图形管理和系统交互应用等功能。实现对配电线路、设备的信息采集与监控，故障区段快速切除与自动恢复供电等功能。目前，各地市主要采用独立的地县一体化主站系统建设模式，少数采用了主网、配网融合平台的配调一体化主站系统建设模式。配调一体化主站方式将主网调度主站、配网调度主站按照一体化建设，能保证系统专业化设计、建设、管理和运行维护，减少系统间的接口、配合协调工作量，从人员、资源投入上都能取

得较大的效率。配电自动化系统主站与主网调控主站在技术体制、数据交互、运行维护等方面都较为便利，但与目前电网企业内部管理职能划分、宏观电力政策的适应性较差。配网自动化主站和主网调控主站各自独立建设、管理，两套系统调度监控界面清晰，主网、配网调度运行各成体系，既能相互交互，又有明确的边界。建设独立的配电自动化系统主站，能较好的适应政策与技术发展的要求。综上，在新建配电自动化主站系统时，应按照独立的系统主站建设，其主站系统与现有成熟的电网调度控制系统基本一致，系统应采用国产化的软、硬件体系，系统框架见图1所示。配电网运行状态管控FL电网运树监控缢仑舍瞽分On待转供时分乜S模管理城ttR动化扛作号捽划ME丄淹dl协同後揑配电网运行状态管控FL电网运树监控缢仑舍瞽分On待转供时分乜S模管理城ttR动化扛作号捽划ME丄淹dl协同後揑多花成川权左整木应用wafftt人机采绕运佇埋ef挨也故障牛析」一■If抱ffi星n腔刃勺輕佑配也0®化直险分斯C-■c>・4«br-■A-巾门为幺拒M分樹支拧平台操作系统层Linux.UKI將操作系统硬件层计算机及网络设备图1配电自动化主站结构图（5）配电自动化终端配电自动化终端建设覆盖应按照规划先行、合理布点、远近结合的建设原则,逐步进行覆盖。配电自动化终端为主站系统运行控制及管理提供现场数据，执行主站的远程控制指令。终端还应能具备遥信、遥测、遥控、对时、定值修改和召唤、手动操作、设备自诊断及自恢复、通信接口及通信通道监视等功能。配电自动化建设应根据供电区的分类和配电设备类型（配电线路、配变、柱上开关、开关站、环网单元）结合可靠性需求、一次电网结构和设备状况，合理选用配电终端类型。对关键性节点，如主干线的联络开关、重要分段开关，重要的开关站、环网柜和配电间等，宜设置“三遥”终端，其他非关键节点宜设置“二遥”终端。终端设置应结合调度运行要求、电网实际架构及一次设备运行状况进行合理的布设，避免过分追求大而全和提髙建设标准，造成投资的浪费。从经济投资、方便运维、科学管理等角度考虑，在终端建设时应适度布设“三遥”节点，尤其是“三遥”节点占比不宜过大。架空线路自动化终端宜以就地“二遥动作型”为主，长距离线路可安装故障定位装置，减少故障定位时间。电缆线路自动化终端应根据区域电网结构选择关键性节点，进行“三遥”或“二遥”改造，严格控制一条线路上的节点数量，避免过多的节点布设造成调度运行方式过于复杂O（6）配电自动化1）设计原则遵循经济实用、标准设计、差异区分、资源共享、同步建设的原则，实现智能型配电自动化全面覆盖。建设新一代配电自动化主站。配电自动化主站系统应采用标准通用的软硬件平台，采用地县一体化建设模式，实现与管理信息大区的地理信息系统、营销业务系统和生产管理系统等信息互通融合，满足配电网的运行监控与运行状态管控需求。拓展配电自动化主站功能，纳入分布式电源接入、配网髙级应用及调控一体化技术支持平台等髙级应用功能，实现配网调度、运行监视、检修操作、故障抢修等业务信息的一体化管理。本次工程在配电终端宜按“四遥”功能配置，100%实现可观、可测、可控、可视；建设智能分布式与集中决策式相结合的配电网故障快速自愈体系，综合运用光纤纵差保护等先进技术，线路故障时实现毫秒级故障隔离。配电自动化系统实现全光纤覆盖。2）开关站建设方案开关站配置1套站所终端（DTU），实现各10千伏线路的“三遥”（遥测、遥信、遥控）、馈线保护等功能。DTU将开关站内信息通过光纤传至配电自动化主站；开关站配置一台网络硬盘录像机及一块2TB硬盘安装在DTU屏内，另外配置4个视频头。可能配合上条实现该站的“四遥”，真正实现可观、可测、可控、可视。开关站配置一套门禁系统，可实现出入的智能管理，方便运维、检修工作。开关站保护设备主要原则如下：（a）全站保护均配置微机型保护。（b）10kV线路保护采用微机型保护测控计量一体化装置，具备差动保护及后备保护和重合闸（保护功能压板投退）。（c）10kV母线配置一套母线差动保护装置。（d）10kV配置录波装置。（e） 10kV配置故障测距装置。（f） 10kV配置相量测量装置。（g） 10kV分段设置备自投及时间可整定的复合电压闭锁相间后加速保护。3）配电室建设方案配电室配置1套站所终端（DTU），实现各10千伏线路的“三遥”（遥测、遥信、遥控）、馈线保护等功能。DTU将开关站内信息通过光纤传至配电自动化主站；配电室配置一台网络硬盘录像机及一块2TB硬盘安装在DTU屏内，另外配置3个视频头。可能配合上条实现该站的“四遥”，真正实现可观、可测、可控、可视。配电室配置一套门禁系统，可实现出入的智能管理，方便运维、检修工作。配电室保护主要原则如下：（1）全站保护均配置微机型保护。（2） 10kV线路保护采用微机型保护测控计量一体化装置，具备差动保护及后备保护和重合闸（保护功能压板投退）。（3） 10kV变压器配置一套变压器保护装置。4） 信息安全站所终端（DTU）应满足《电力监控系统安全防护规定》（国家发展和改革委员会令2014年第14号）等电力二次系统安全防护有关规定。站所终端（DTU）应内嵌安全芯片，实现配电终端与配电主站之间基于国产非对称密码算法的双向身份鉴别，对来源于配电主站的远程参数设置和远程升级指令采取安全鉴别和数据完整性验证措施。5） 配电自动化的展望应遵循经济实用、标准设计、差异区分、资源共享、同步建设的原则，实现智能型配电自动化全面覆盖。提高配电网运行监测、控制能力，实现配电网可观可控，变“被动报修”为“主动监控”，缩短故障恢复时间，提升服务水平；拓展配电自动化主站功能，纳入分布式电源接入、配网高级应用及调控一体化技术支持平台等髙级应用功能，并实现配网调度、运行监视、检修操作、故障抢修等业务信息的一体化管理；提升配电网运行维护水平，实现供用电的综合监控、管理与双向互动功能，体现“信息化、自动化、互动化”的智能化特征。配电自动化系统应与继电保护及自动装置协调配合，故障自动隔离功能应适应分布式电源接入，确保故障定位准确、故障隔离策略正确、非故障区自愈恢复迅速。建设新一代配电自动化主站系统，落实信息安全防护要求，夯实配电网基础数据，实现配电网智能故障处理、智能自愈，支撑各层级数据纵、横向贯通以及分层应用，支撑配电网状态感知、数据融合、智能决策，进一步提升配电网供电可靠性，为配电网精益管理和精准投资奠定基础。配电自动化主站系统应采用标准通用的软硬件平台，支持一体化构架，并应横跨生产控制大区与管理信息大