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1第二章配电网仿真系统整体结构三、仿真系统主要实现的功能本次仿真培训为四方华能公司的CSDA2000配网自动化系统方案，该系统是国内最早针对配电网改造需求而诞生的国家重点产品之一。1、配电主站软件功能：配网自动化主站系统的软件子系统及功能主要包括：配电SCADA、配电PAS、配电GIS、配电FA、配电网改造设计分析系统。2、配电网通信处理：通信数据采集及处理，规约及介质转换（CSE200通信处理机）。3、配电自动化终端：测控、保护、通信及故障处理（CSF206LS型、CSF101型FTU）。4、大屏幕投影。第一层为现场设备层：主要为FTU、TTU、远动终端单元(RTU)和电量集抄器等构成，这些设备统称为配电自动化终端设备。在柱上开关处安装馈线终端单元(FTU)，完成对柱上开关的监控。①FTU的工作电源一般来自FTU自身携带的免维护蓄电池；开关的操作电源以及蓄电池的充电电源一般来自柱上开关两侧的电压互感器器。②FTU一般采用高性能单片机作为CPU，具有带光电隔离的开关量输人和交流样功能，具有对时功能和定值远方下装和召唤功能；具有故障检测和上报功能；具有抗恶劣环境(高温、严寒、防雷、防尘、防雨等)功能。③在配电变压器处安装监测单元(FTU)，除了完成配电变压器进行常规监测外，一般还具有低压侧无功电压综合控制、分散用户抄表集中器与电能核算功能。④在配电开闭所和配电变电站安装远动终端单元(TTU)，电量集抄器安装于配电变压器附近，用于采集分散用户的电量数据为用电科学管理提供依据。2、第二层为区域集结层：以110kV变电站或重要配电开闭所为中心，将配电网划分成若干区域，在各区域中心设置配电子站又称区域工作站，用于集结所在区域内大量分散的配电终端设备，如馈线终端单元(FTU))、配变终端单元(TTU)和电量采集器的信息。3、第三层为配电自动化子控制中心层：建设在城市的区域供电分局，一般配备基于交换式以太网中档配电自动化后台系统，往往还包括配电地理信息系统、需方管理和客户呼叫服务系统等功能，用于管理供电分局2范围内的配电网。4、第四层为配电自动化总控制中心层：建设在城市的供电局，一般配备基于交换式以太网的高档配电自动化后台系统和大型数据库，用于管理整个城市范围内的配电网。由于配电网比较密集，一般采用混合通信手段，并且尽量利用主变电站到供电局以及供电分局到供电局的已有通道，构成城区配电自动化系统的通信网络。对于中小型城市的配电自动化系统，一般只有前三层设备，而不需要第四层。二、四方华能公司SCSDA2000配网自动化系统针对本方案的配网自动化系统仿真平台设计要求，系统采取分层分布式先进结构方式：即主站层、通信层、终端设备层三个层次，通过通信网络形成一个完整的结构。仿真配网自动化系统结构示意图：图2.3仿真配网自动化系统结构示意图三、配电网自动化的发展趋势随着城乡电网建设与改造的进行，形成了多供电途径的网格状配电网，其运行方式非常灵活，需要发展人工智能协助操作员甚至代替操作员更科学、更及时地作出最佳的调度决策，从而确保配电网安全运行，降低运行费用和提高经济效益，更好地提高供电可靠性，最大限度地发掘配电网的潜力。因此，配电自动化系统的发展趋势，就是由依靠人们经验的自动化系统，向更加广泛地采用人工智能的智能配电系统发展。第三节配电网站仿真主要设备3一、配电网站仿真平台馈线模型仿真平台的模拟的城区10kV双电源手拉手的开环运行馈线的结构，双电源供电（来自不同变电站），符合N－1原则的供电可靠性要求。下图为本次仿真平台馈线模型图：图2.4仿真平台馈线模型图#1701、#1801开关为首端开关，配置的FTU具有测控保护及通信功能。#1702、#1802开关为分段开关，#1703开关为馈线联络开关（正常运行时为断开状态），均配置FTU具有测控、故障检测及通信功能（其保护软压板退出：由于馈线短，馈线各级分段开关的保护跳闸在时间和电流上很难有效配合）。二、四方华能公司SCSDA2000配网站仿真系统主要软件主站软件系统：1、Windows2000、SQLServer2000、Oracle9i、VC6.0；2、CSDA2000（SCADA、DPAS、GIS、FA、DNA等）三、四方华能公司SCSDA2000配网站仿真系统硬件设备1、单网结构10/100M以太网（3COM16口系统网络交换机）；2、配置一台仿真平台系统服务器兼教学机（HPDELLOptiplexGX320）；3、两台配网离线演示工作站（HPDELLOptiplexGX745）；4、配置一台HPDJ1220CA3喷墨打印输出设备；5、配置一套投影设备（东芝TDP-T95M）。ABCDE#1701#1702#1703#1802#1801出线1出线24馈线自动化调试方案一、配网仿真馈线自动化调试方案馈线自动化的控制模式有多种，不同的控制模式在不同的时期发挥了重要的作用，也各有优缺点。馈线自动化实现目前主要有就地控制调试方式和远方控制调试方式两种模式。本仿真馈线自动化的通过远方集中方式来实现，是目前配网自动化实现FA的主流方案。通常情况下，10kV架空线路分段开关和联络开关采用负荷开关或断路器，对应FTU可不设置保护功能；但馈线首端开关采用断路器,其对于的FTU具有保护功能(过流保护、重合闸等)。当线路某一区段发生故障时，馈线首端保护动作跳闸，跳闸开关进行一次重合，以区分瞬时故障和永久故障。重合闸成功：为瞬时故障，重合后恢复正常供电，不启动FA功能；重合闸失败：为永久故障，启动FA功能。通过采集各FTU将开关的过电流故障信息，通过FA模块进行分析处理，进行故障定位，给出隔离及恢复方案。最后将方案提交予命令操作票系统，调度员确认后自动进行，也可以通过人机对话交互式完成。二、数据智能模拟故障调试：本方案为了保证模拟系统的安全性，同时满足实际馈线自动化的模拟功能，本方案采取模拟系统不真实带电的方式，其馈线的电压、电流等测量数据通过后台数据模拟软件智能生成，保护功能、故障信息由后台模拟实现，仅将开关的二次控制操作回路及开关位置DL节点等接入FTU配电终端。（但预留实际信号节点,可通过继电保护测试仪等输入模拟量及保护试验。）可以通过人为的设置故障点，系统首先模拟故障点所属馈线的首端开关保护动作跳闸及重合闸功能后，模拟收到相关故障开关的FTU上送的故障的过流信息，FA模块收集故障信息后进行分析处理，对故障位置进行定位，给出故障隔离及非故障区域供电恢复的顺序控制方案。操作员可以设置自动执行FA方案，也可人工干预执行FA方案。执行FA方案，顺序控制FA方案中的的开关，FTU收到主站遥控指令后，发出信号对开关进行合闸或分闸操作，FTU采集开关变位后，将遥信点正确上送主站系统，进行下一步骤的开关控制，直至FA方案顺控操作执行完毕。同时主站系统根据开关位置，通过拓扑分析，进行动态带电着色。5第五节配网仿真系统——故障分析及处理一、FA概述馈线自动化功能为CSDA2000配网自动化系统中的重要功能模块（即CSDA2000－FA）。配电网故障分析处理一般过程是通过安装在馈线上的柱上FTU、开闭所或环网柜DTU等检测并记录故障信息，再将此故障信息由配电网的通信系统传送到控制中心，并反映到SCADA数据库中，然后向FA功能模块发送启动故障检测、隔离与恢复命令，由FA功能模块确定故障部分，将故障部分从配电网中隔离出来，再执行恢复功能，得出优选的或者可行的恢复方案，最后将方案提交予命令操作票系统，手动或自动执行。其本质是通过软件在控制中心形成操作命令，再由控制中心依此命令系列发出遥控命令，实现配电网故障后状态的处理。配电FA的功能实现与网络结构及配电终端设备设备自动化程度紧密相关。配网FA功能模块关键是依赖于智能软件的先进性。当配电网中发生故障时，配电网故障检测、隔离与恢复程序根据通信系统反映在SCADA数据库中的故障信息，进行逻辑推理，判断出故障所在的位置，然后隔离故障点，最后启动恢复功能模块，得出可行的或者是优选的恢复步骤，以命令操作票的形式提交予SCADA系统，手动或者自动地发出遥控命令，恢复对停电区域的供电。二、FA的处理过程CSDA2000－FA将问题分解为以下几个子问题：故障检测、故障隔离、网络状态分析、恢复方案、方案评价，调度员建议、恢复预演、执行隔离与恢复等。1、故障检测配电网故障检测是根据通信系统采集得到的配电终端故障信息来判断故障发生的具体区段以及故障所在的馈线，为配电网故障后状态分析提供信息。故障检测原理：如果馈线首端开关跳闸并有故障标志，那么故障发生在这条馈线上。这条馈线上如果某区域岛的边界开关中，有且只有一个边界开关带有故障标志，那么故障就发生在该区域岛中。2、故障隔离将故障区段的相关信息写入数据库中的故障区段表中。故障隔离程序从表中取出该区段，然后从区段—开关关联表中取出该区段的边界开关，置开关状态为开，形成隔离步骤，并将隔离步骤写入隔离步骤表中。3、恢复方案6利用自馈线恢复、整区恢复、双分割恢复等算法形成下游区恢复步骤。得出几个可行的恢复方案，然后结合模糊评价，得出优选的恢复方案，供调度员参考选择。恢复方案分为两个部分，即上游恢复方案的形成和下游恢复方案的形成。三、FA的处理过程示意图FTU检测并记录故障信息SRS模块方案用户手动或自动执行相关的遥控命令确定故障区域隔离故障区域优选的或者可行的多恢复供电方案模糊评价配网系统发生故障故障信息图3.9FA的处理过程示意图四、恢复方案的模糊评价形成某一区段的多个恢复方案后，应及时进行方案的评价，以决定该区段选用何种恢复方案，为下一个停电区段作准备。选用哪些评价目标来评价各种候选方案，决定了最后的开关操作步骤。常用的评价目标有恢复速度，开关的操作次数，支持馈线个数，负荷平衡，电压质量，恢复的负荷与总停电负荷的比值等。而对调度员来说，他们往往又最关心开关操作次数和恢复速度。进行多目标评价的有效方法是采用模糊评价的方法，首先考虑选用开关操作次数（SNswitchingnumber），支持馈线个数（BFNbackupfeedernumber），馈线总裕度与实际负载（M/L）三个指标作为评价目标，建立相应的模糊集，进行模糊评价，决定优选的恢复方案。五、FA功能的仿真调试本仿真系统通过仿真模块模拟实际故障，与开关配合实现馈线故障的处理过程。1、选择故障点：所在馈线段及负荷。2、选择故障类型：瞬时性故障或持续性故障。3、启动仿真服务。4、根据故障点设置给出隔离及恢复方案的遥控序列。5、选择执行方案或取消。如果执行，按顺序进行遥控操作，开关正确动作及返信。7被评价的方案3.10模糊评价总模型操作开关数最大负载率负荷转移故障准确率模糊化模糊化模糊化模糊化操作次数评价器最大负载率评价器负荷转移评价器故障准确性评价器去模糊化去模糊化去模糊化去模糊化加权汇总总得分