配电自动化系统

第5章配电SCADA系统的组织中国矿业大学信电学院概述电力系统的复杂性和重要性使得其离不开监视和控制。传统的监控义务运用模拟屏〔Mimicboard〕实现，屏上有一个系统接线图，展现了系统的概貌。上面是仪表指示灯等，从现场采集的各种信号被送到接线图对应的部件上，从模拟屏上可以直接查看系统的实时情况。这种方法简单直观，但是本钱太高，维护不方便，功能有限，当系统增大时需求很大的空间来增建模拟屏。同时随着模拟屏的增大，其直观性也逐渐消逝。中国矿业大学信电学院中国矿业大学信电学院中国矿业大学信电学院中国矿业大学信电学院随着计算机技术的开展，用计算机屏幕来显示系统的接线图、实时情况变得真实可行。SCADA系统就是在这样一个开展过程中的产物。SCADA——“SupervisoryControlAndDataAcquisition〞，监视控制和数据采集。SCADA采集安装在各个配电设备处的终端单元上报的实时数据，并使调度员可以在控制中心遥控现场设备。包括数据库管理、数据采集、数据处置、远方监控、报警处置、历史数据管理以及报表生成等功能。中国矿业大学信电学院SCADA普通由中央监控系统、通讯系统、现场执行设备等三部分组成。SCADA系统简单表示图中国矿业大学信电学院电力系统的SCADA技术是从电网调度自动化技术开展而来的。1965年美国东北发生了一次大的停电事故，这使许多电力公司认识到，仅仅依托远动安装在模拟盘上显示信息曾经无法满足复杂电网的平安运转的要求。因此在电力系统中开场把计算机运用到平安分析评价方面，从而导致了电网监控系统——SCADA的出现，这是电网调度自动化的一个平台。中国矿业大学信电学院利用SCADA系统，调度员可以掌握电网当前的运转工况以及开展趋势，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展快速的分析计算，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。电力系统电能的消费包括发电、变电、输电、配电等几个环节，各环节的电能设备〔发电机、变压器、输电线、电网馈线以及各种开关、刀闸和隔离设备、用户用电设备等〕共同构成了电力网。中国矿业大学信电学院电力网又可以分为输电网和配电网。与之相对应的SCADA系统也可以分为输电SCADA系统〔TSCADA〕和配电SCADA系统〔DSCADA〕。电力系统的SCADA系统最初只是在输电系统进展开发。随着配电自动化的实施，SCADA系统逐渐被援用到配电网的监控中，虽然配电SCADA起步较晚，而且功能和输电根本一样，但是并不意味着可以照搬输电的SCADA。相反，配电的SCADA系统比输电的SCADA系统更为复杂，具有其独特性：中国矿业大学信电学院配电SCADA的特点1、配电网普通是树状构造，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〔如柱上变压器、开关等〕，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，数据量普通要比输电网多出一个数量级；3、配电网的操作频度及缺点频度远比输电网多，因此采集的信息应该能反响配电网的缺点，例如短路缺点前后的电压和电流；中国矿业大学信电学院4、配电网是三相不平衡网络，而输电网是三相平衡网络，因此无论在计算上还是在SCADA图形监视上，都不尽一样；5、对于配电网而言，需求有建立在SCADA系统之上的具有缺点隔离才干及恢复供电才干的自动操作软件；6、配电网因其点多面广，配电网SCADA系统对通讯系统提出了比输电网更高的要求；7、配电网直接衔接用户，由于用户的增容、拆迁、改动等缘由，使得配电网SCADA系统的创建、维护、扩展任务量非常大。中国矿业大学信电学院配电网SCADA系统的义务配电网SCADA系统是配电网自动化的根底。作为电力系统自动化系统的一个底层模块，配电SCADA肩负着几项重要的义务：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；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、缺点预测和排除，提高供电质量、供电的可靠性和平安性；用远方遥控替代手工操作，提高任务效率，减轻运转、操作、维护人员的劳动强度。中国矿业大学信电学院配电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系统大致一样，主要实现“四遥〞功能，即：遥信：采集配电网的各种开关设备的实时形状，经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，经过配电网的信道送到监控计算机。遥控：操作人员经过监控计算机发送开关开合命令，经过配电网信道传到达现场，使现场的执行机构操作开关的开合，到达给用户送电、停电等目的。遥调：操作人员经过监控计算机或者高级监控程序自动发送参数调理命令，经过配电信道传送到现场，使现场的调理机构对特定的参数进展调理，到达负荷大小、电压、功率因数调理等目的。中国矿业大学信电学院此外，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。中国矿业大学信电学院配电SCADA系统组织的根本内容SCADA包括配网进线监控、配电变电站自动化、馈线自动化、配变巡检及低压无功补偿四个组成部分。1、配电网进线监控进线监控普通完成对来自主变电站的向该配电网供电的线路的开关位置、维护动作信号、母线电压、线路电流、有功和无功功率以及电能量的监控。中国矿业大学信电学院2、馈线自动化(FeederAutomation，FA)是指在正常情况下，远方实时监控馈线分段开关与联络开关的形状和馈线电流、电压情况，并实现线路开关的远方合闸和分闸操作以优化配网的运转方式，从而到达充分发扬现有设备容量的目的；在缺点时获取缺点信息．并自动判别和隔离馈线缺点区段以及恢复对非缺点区域的供电，从而到达减小停电面积和缩短停电时间的目的；在单相接地等异常情况下，对单相接地域段的查找提供辅助手段。中国矿业大学信电学院3、开闭所和配电变电站自动化开闭所和配电变电站白动化(SubstationAutomation，简称SA)。完成对配网中配电开闭所、小区变的开关位置、维护动作信号、小电流接地选线情况、母线电压、线路电流、有功和无功功率以及电能量的远方监控、开关远方控制、变压器远方有载调压等。4、配变巡检及低压无功补偿对配电网中箱式变电站、变台等的参数进展远方监控和低压补偿电容器的自动投切利远方投切等。中国矿业大学信电学院配电网进线监控的内容一个区域的中压配电网不是孤立的，该地域的主变电站(如110kV变电站等)的中压出线为配电网提供电源．因此必需对这些主变电站的相应出线进展监控，此外为了准确把握主变的剩余容量，三绕组变压器的三侧电气参数均应采集。对于一个由假设干座110kV变电站供电的配电网，详细地有：中国矿业大学信电学院配电网进线监控的内容1．遥测①主变电站中供应该配电网的一切l0kV线路的电流、有功功率和无功功率；②主变10kV侧的电流、有功功率和无功功率；③对于三绕组变：主变35kV侧两相电流、有功功率和无功功率；④中压母线电压。2．遥信主变电站中供应该配电网的一切10kV线路开关的位置；10kV母线分段开关和主变10kV侧开关的位置；维护动作信号；异常信号。3．遥控主变电站中供应该配电网的一切10kV线路开关合闸／分闸。4．电能主变电站中供应该配电网的一切l0kV线路的有功电能和无功电能。中国矿业大学信电学院配电网进线监控的两个方式为了减少设备反复投资，配电自动化系统应充分利用地域电网调度自动化系统的通道和设备，普通可以来取以下两种方式方式1方式2主要特征通过地调SCADA系统转发获得所需信息通过主变电站的一发两收RTU获得所需信息所需资源地调SCADA系统须：具有转发功能；和配电自动化控制中心有通道主变电站的RTU应具有一发两收功能，并且为配电自动化控制中心留有专门的通道主要优点对主变电站的RTU没有特殊要求，也不需要在主变电站为配电自动化控制中心留有专门的通道可以对主变电站中为该配电网供电的进线开关进行遥控主要缺点不便对主变电站中为该配电网供电的进线开关进行遥控，地调SCADA系统须留有向配电自动化控制中心有的转发工作站和通道对主变电站的RTU有特殊要求，且必须在主变电站为配电自动化控制中心留有专门的通道中国矿业大学信电学院配电变压器监控柱上配电变压器、箱式变和用户变电所的自动化监控是类似的，普通应具有如下功能：以重要箱式变监控为例(普通采用公用通道)遥测：①箱式变低压出线三相总电流、有功功率、无功功率和功率因数；②箱式变各低压出线三相电流、有功功率、无功功率和功率因数；③箱式变低压出线三相电压。遥信：①箱式变高压进线负荷开关的位置；②箱式变低压出线开关的位置；③缺点指示器功作信号；④异常信号；⑤补偿电容器的投切情况。遥控：①箱式变高压进线负荷开关合闸/分闸；⑦箱式变低压出线开关合闸／分闸；③无功电压综合控制启动/停役；④重合闸启动/停役。电能：箱式变低压出线有功电能和无功电能。中国矿业大学信电学院缺点处置：缺点跳闸后根据缺点指示器动作信号判别缺点区域、恢复健全区域正常供电。负荷管理：根据配电网的负荷平衡程度合理选择箱式变的电源。报警功能：电压过高或过低、过电流或缺点报警功能。电压无功综合控制：根据网上电压和无功参数，经过实时地对一组电容器的自动投切来实现。抄表集中转发功能。对时功能。事件顺序记录(SOE)功能。停电后仍维持任务功能。中国矿业大学信电学院构造配电SCADA系统应进展的任务1〕10kV线路的分段、联络开关能具备电动分合闸，并分别装设FTU单元；2〕10kV配变应装设TTU单元；3〕开闭所与配电变电站内应装设RTU，或微机综合维护测控安装；4〕10kV进线监控由地调或区调转发；5〕市区供电局设置基于计算机网络的配电SCADA系统；6〕合理选择通讯方式，满足实时性数据传输的要求；7〕对分散的测控点，可设置区域任务站。中国矿业大学信电学院配电SCADA系统的体系构造中国矿业大学信电学院配电自动化的混合通讯方式中国矿业大学信电学院配电SCADA系统的功能与特点DMS的SCADA系统特点：1〕系统采用开放式平台组成，具有方便灵敏的图形界面，运用多窗口技术显示各种图形；2〕可接纳GIS的地理图形数据，组成SCADA地理接线图；3〕具有网络拓扑分析才干，采用不同颜色和图标以区分线路能否带电、能否接地；4〕支持变电站综合自动化系统，实现维护投切和监视、维护定值选择及缺点录波、测距数据的搜集等功能。中国矿业大学信电学院配电SCADA功能〔1〕数据采集：遥测、遥信，根据RTU等采集信息，在屏幕上以图形、列表等方式显示电网运转工况。报警〔Alarm〕：设备过负荷、越限、断路器事故跳闸时发出警报〔预警、告警〕。事件顺序记录SOE扰动后追想PDR〔PostDisturbanceReview)：记录事故前后一段时间间隔的重要实时数据。远方控制和远方调整计算〔Calculation〕趋势曲线〔Trend〕和棒图〔Bargraph〕中国矿业大学信电学院配电SCADA功能〔2〕历史数据存储〔History〕和制表打印〔Report〕事件记录〔EventLog〕时钟〔Clock〕模拟盘接口〔MapboardInterface〕支持无人值班的变电站综合自动化动态线路着色地理接线图：经过GIS系统为SCADA系统提供作为背景画面的地理图。中国矿业大学信电学院SCADA采集信息显例如子－厂站单线图中国矿业大学信电学院SCADA采集信息显例如子－厂站单线图部分放大中国矿业大学信电学院SCADA采集信息显例如子－棒图适宜显示机组出力，电压等数据。中国矿业大学信电学院SCADA采集信息显例如子－曲线适宜显示某个量的变化趋势，如系统负荷、频率、电压等。中国矿业大学信电学院1.汉中市配电SCADA系统市区主要由3座110kV变电站〔东郊变、西郊变、鑫源变〕和1座35kV变电站。公网配变总容量9350kVA，城区负荷比较密集，现有10kV线路9条，呈辐射状供电网络。在实施市区配电自动化工程当中．允分思索了配电自动化系统(DAS)与MIS系统的衔接问题，并允分利用了供电局地调所的资源，到达了经济而且适用的目的。典型配电SCADA系统的组织中国矿业大学信电学院中国矿业大学信电学院根本原那么根据地理分布，划分为4个区域。站点多，将分散的测控点先集结成假设干个点，再上传。市区配电网分布比较集中。测控点到区域站：屏蔽双绞线〔必要时加中继〕区域站到控制中心：3个在110KV站内，可借助原有的数据传输通道。1个在市区电业局，屏蔽双绞线FTU、TTU区域任务站中国矿业大学信电学院配电开闭所：与控制中心采用屏蔽双绞线加中继小区变、箱变、配变：公用网。用户：具有远方抄表功能的电度表，低压配电线载波通讯到配变。中国矿业大学信电学院控制中心在供电局建立配电自动化控制中心并兼有市区调度中心功能，实现H市35kV变电站、市区10kV配电网、H市主变电站的35kV和10kV出线监控以及重要用户负荷监控。在H市供电局和市区电力局之间(相距4km)架设8芯单模光纤，并设置交换机构成1000M光纤网络，实现管理信息网的衔接。在两地的衔接光缆中辟出两芯配以光收发安装构成市区电力局至供电局的实时数据通道。中国矿业大学信电学院子站与终端利用H市区配电网比较集中的特点，采用架设屏蔽双绞线的方式构成区域中各测控对象(包括柱上开关、重要小区变、重要箱式变和柱上公网配电变压器)到配电子站的分支通讯线路。对于传输间隔较长的分支采均中继方式延伸间隔，最长传输间隔可以到达4km。对于普通小区变、普通箱式变和柱上专线配电变压器采用公用网和配电自动化系统联络。中国矿业大学信电学院子站与主站4个配电子站中有三个位于110kv变电站中，可以借助相应110kV变电站到H市供电局的数据传输通道实现这些配电子站与配电自动化控制中心的联络；另一个配电子站设置在市区电力局，经过专门架设的光纤数据通道实现市区电力局配电子站与配电自动化控制中心的联络。市区的6座10kV配电开闭所间隔市区电力局均较近，采用架设屏蔽双绞线并加中继的方式集结在市区电力局．然后经过光纤数据通道实现这些配电开闭所与配电自动化控制中心的联络。中国矿业大学信电学院在各配电开闭所内分别安放RTU对其进展测控；在各重要小区变、重要箱式变和柱上公网配电变压器处分别安故TTU对其进展测控；在普通小区变、普通箱式变和柱上专线配电变压器处分别安放MTU对其进展测控；在各10kV柱上开关处分别安放FTU对其进展测控。10kV主变电站的10kV侧信息经过与市地调数据交换获得。中国矿业大学信电学院在各配电子站，分别设置FTU集结器(FTU—HUB)和TTU集结器(TTU—HUB)各一台。FTU—HUB和TTU—HUB分别经过各自的信道和配电自动化控制中心通讯。配电开闭所内的RTU那么先集结到市区局，然后经过光纤数据通道和配电自动化控制中心通讯。中国矿业大学信电学院中国矿业大学信电学院2．银川城区配电SCADA系统现有根底：YC市的城区配电网的特点是网络主要集中于2kmx3km的地理范围内，因此有能够采取一些特殊的方法，以较低的代价构成有效且可靠的通讯网络和电源供应战略。城区配电网的主要馈线换上了具有电动操作机构的真空开关，开闭所和小区变大多是新投设备，因此具有实现自动化的根底。重要的开闭所和小区变共有30余座，主干线路的分段开关约有100余台。假设将这些站点均直接纳入自动化系统中，那么由于站点太多，不仅呵斥后台计算机网络组织困难，而且为将这些站点的信息传送到控制中心，也必需建立大量的主干通讯通道，呵斥过大的投资