配电自动化技术体系

配电自动化技术体系2017年12月1第一章配网自动化相关概念1.1配电管理系统的概念（DMS）通常把从变电、配电到用电过程的监视、控制和管理的综合自动化系统称为配电管理系统，其内容包括配电网数据采集和监控（SCADA，包括配网进线监视、配电变电站自动化、馈线自动化和配变巡检及低压无功补偿）、地理信息系统、网络分析和优化、工作管理系统、需方管理（负荷监控及管理和远方抄表及计费自动化）和调度员培训模拟系统几个部分。1.2配电管理系统DMS1．配电自动化系统：DAS（DistributionAutomationSystem）利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术，将配电网实时信息和离线信息、用户信息、电网结构参数和地理信息进行安全集成，构成完整的自动化及管理系统，实现配电网正常运行及事故状态下的监测、保护、控制和配电管理。2主要由配电主站、配电终端、配电子站（可选）和通信通道等部分组成。2．配电SCADA系统SCADA系统：SupervisoryControlandDataAcquisition系统，全名为数据采集与监视控制系统。电力SCADA按照IEEE的定义，是指一种可以使电网公司实时地监视、协调和操作各种电网设备的系统。其功能分为三类：■监视：采集模拟量和开关量，判断电网的实时状态■控制：必要时可以自动控制断路器等配电设备，改变当前电网的运行工况■保护：可以自动识别电网系统的故障点，并进行故障隔离配电自动化系统中，从为配电网供电的110kV主变电站的10kV部分监视，到10kV馈线自动化以及10kV开闭所、配电变电所和配变的自动化，称为配电SCADA系统。3．馈线自动化FA（FeederAutomation）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状态和馈线电流、电压情况，并实现线路开关的远方合闸和分闸操作；在故障时获取故障记录，并自动判别和隔离馈线故障区段以及恢复对非故障区域供电。4．变电所自动化SA（SubstationAutomation）国际电工委员会TC57技术委员会（电力系统控制和通信技术委员会）制定“变电站通信网络和系统”标准所采纳，对“变电站自动化系统”一词进行了如下的定义：所谓“变电站自动化系统（Substationautomationsystems-SAS）”就是指“在变电站内提供包括通信基础设施在内的自动化”。5．需方用电管理DSM（DemandSideManagement）是指通过提高终端用电效率和优化用电方式，在完成同样用电功能的同时减少电量消耗和电力需求，达到节约能源和保护环境的目的，实行低成本电力服务所进行的用电管理活动。其内容包括负荷监控、管理和远方抄表、计费自动化两方面。6．负荷监控与管理系统LCM（LoadControl&Management）根据用户的用电量、分时电价、天气预报以及建筑物内的供暖特性等进行综合分析，确定最优运行和负荷控制计划，对集中负荷及部分工厂用电负荷进行监3视、管理和控制，并通过合理的电价结构引导用户转移负荷、平坦负荷曲线。7．远方抄表与计费自动化AMR（AutomaticMessageRecording）指通过各种通信手段读取远方用户电表数据，并将其传至控制中心，自动生成电费报表和曲线等。8．进线监视一般完成对配电网进线变电所的开关位置、母线电压、线路电流、有功和无功功率以及电度量的监视。9．配电自动化DA（DistributionAutomation）配电自动化系统是配电管理系统（DMS）的主要组成部分，主要包括变电站自动化和馈电线自动化。主要功能有：运行状态监测和控制、故障定位和隔离、无故障区自动恢复供电、网络重构、无功功率控制和电压调整等。10．配网管理系统MIS（ManagementInformationSystem）配网信息的管理系统，管理对象为配电网地理信息、运行数据历年数据库、用户设备及负荷变动、停电管理信息，进行业扩、供电方式与路径、统计分析等数据显示及建议。11．地理信息系统AM/FM/GISAM（AutomatedMapping），自动绘图，包括制作、编辑、修改与管理图形，包括地图、设计图或其它各种图形。FM（FacilitiesManagement），设备管理，包括各种设备及其属性的管理。指将变电站、馈线、变压器、开关、电杆等设备的技术数据反映在地理背景图上。GIS（GeographicInformationSystem），地理信息系统，为了获取、存取、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机数据库管理系统。该系统是配电系统数据模型的重要组成部分，其应用目的是形成以地理背景为依托的分布概念以及电网资料分层管理的基础数据库，为配电系统提供各种在线图形与数据信息。12．用户信息系统CIS（CustomerInformationSystem）指借助GIS，对大量用户信息，如名称、地址、帐号、电话、用电量和负荷、供电优先级、停电记录等进行处理，便于迅速判断故障的影响范围，而用电量和负荷的统计信息还可作为网络潮流分析的依据。413．停电管理系统OMS（OutageManagementSystem）指接到停电投诉后，GIS通过调用CIS和SCADA功能，迅速查明故障地点和影响范围，选择合理的操作顺序和路径，显示处理过程中的进展，并自动将有关信息转给用户投诉电话应答系统。功能：处理投诉电话、确定故障位置、提出解决方案，降低对客户的影响，提高抢修效率。14．网络分析和优化NA（NetworkAnalyse）包括潮流分析和网络拓扑优化，目的在于通过以上手段达到减少线损、改善电压质量等目的。此外，还包括降低运行成本、提高供电质量所必须的分析等。15．工作管理系统WMS（WorkManagementSystem）是指对设备进行监测，并对采集的数据进行分析以确定设备实际磨损状态，并据此检修规划的顺序进行计划检修。1.3设备1．中心站在特大城市的配电自动化及管理系统中可设中心站，是下属主站经加工处理后的信息汇集、管理中心。主要负责全局重要信息的监视与管理，特大城市电力部门可根据各自实际情况，确定本局配电自动化及管理系统中是否设置中心站。2．配电主站配电主站是整个配电自动化系统的监控管理中心。3．配电子站或称配电自动化系统中压监控单元。是为分布主站功能、实现所辖范围内的信息汇集、处理以及故障处理、通信监视等功能而设置的中间层。4．通讯子站配电子站的一种，为优化信息传输及系统结构层次、方便通信系统组网而设置的中间层，不具备信息处理和故障处理功能，只起到信息汇集作用。5．配电终端（1）馈线终端FTU（FeederTerminalUnit）安装在馈线柱上开关旁，能与上级站进行通信，将采集和处理信息向上发送并接受上级站的控制命令。5（2）配变终端TTU（TransformerTerminalUnit）用于对配电变压器的信息采集和控制，它实时监测配电变压器的运行工况，并能将采集的信息传送到主站或其他的智能装置，提供配电系统运行控制及管理所需的数据。（3）站所终端DTU（DistributionTerminalUnit）一般安装在常规的开闭所（站）、户外小型开闭所、环网柜、小型变电站、箱式变电站等处，完成对开关设备的位置信号、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能量等数据的采集与计算，对开关进行分合闸操作，实现对馈线开关的故障识别、隔离和对非故障区间的恢复供电。6．四遥“四遥”即：遥信、遥测、遥控、遥调（1）遥信：是指远方监视电气开关和设备、机械设备的工作状态和运转情况状态等。（2）遥测：指利用电子技术远方测量集中显示诸如电流、电压、功率、压力、温度等模拟量。（3）遥控：是指远方控制或保护电气设备及电气化机械设备的分合起停等工作状态。（4）遥调：是指远方设定及调整所控设备的工作参数、标准参数等。1.4其它系统1．大客户负荷管理及配变检测系统负责采集处理负荷控制终端的数据信息，对大客户的用电负荷进行监控和管理。直接面对客户，为客户提供相应的技术服务，帮助客户提高用电管理水平。接收和处理配变监测计量终端采集的变压器运行数据及变压器端的电能量数据。2．电能量计量遥测系统负责采集处理变电站计量终端的数据。该系统以电能量数据为核心，主要作用在于对电能量的实时管理和提高经营服务水平。3．营销管理系统通过呼叫中心收集用户信息，通过GIS系统及时获取配网线路、负荷等有关6信息，实时了解配网线路运行负荷、停送电情况以及受影响用户情况，及时响应客户业扩报装、送电、报修、投诉、举报等需求信息。实现电量电费、用电检查、计量表库、银行收费等功能。通过GIS应用平台，开展与用户相关的配网运行状况的查询应用。4．配电网分析软件系统DPAS该系统包括：网络在线分析、配电网潮流分析、短路电流计算、负荷模型的建立与校核、配电网状态估计、配电网负荷预测、安全分析、网络结构优化和重构、配电网电压调整及无功优化。1.5通信1．调制为了使信号便于传输、减少干扰和易于放大，使一种波形（载波）参数按另一种信号波形（调制波）变化的过程。2．解调从调制的载波信号中复原原调制信号的过程。3．调制解调器对远动设备所传送的信号进行调制和解调的设备。4．数据终端设备数据站的一种功能单元，它具有向计算机输入和接收计算机输出数据的能力；与数据通信线路连接的通信控制能力。5．接口指两个不同系统或实体间的界面或连接设备。由功能特征、通用的物理互联特征、信号特征和其他特征等定义。1.6其它1．数值量能反映数据断续变化的量，如断路器、隔离开关分/合，保护动作等。2．模拟量能反映数据连续变化的量，通常可以反映到小数点后的变化，在线运行时可7反映的物理量有电压、电流、温度、功率、频率等。3．模拟信号以连续变量形式出现的信号。4．数字信号在数字和时间上均是断续的电信号。5．脉冲量反映累计变化的量，物理上对应的是有功、无功等。6．规约在通信网络中，为了通信双方能正确有效可靠的进行数据传输，在通信的发送和接收过程中有一系列的规定，以约束双方正确，协调的工作。7．通信规约启动和维持通信所必要的严格约定，即必须有一套信息传输信息格式和信息内容等约定。8．以太网IEC-TC57推荐使用的变电站通信网络，局域网的一种。9．线损“四分”管理指对所管辖电网采取包括分压、分区、分线和分台区的线损管理在内的综合管理方式。（1）分压管理：指对所管辖电网按不同电压等级进行统计考核的管理方式。（2）分区管理：指对所管辖电网按供电区域划分为若干个行政管理单位（部门）进行线损统计考核的管理方式。（3）分线管理：指对所管辖电网中各电压等级主设备（线路、变压器）的电能损耗进行单个元件统计分析的管理方式。（4）分台区管理：指对所管辖电网中各个公用配电变压器的供电区域线路损耗进行统计分析的管理方式。8第二章配网自动化体系结构分析2.1层次结构划分配网自动化总体可划分为三个层次，分别为：第一层：系统主站系统主站是整个系统的最高层，从整体上实现配电网的监视和控制，分析配电网的运行状态，协调配电子网之间的关系，对整个配电网络进行有效的管理，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系统的核心。第二层：配电子站/通讯子站配电子站是整个系统的中间层，将配电终端采集的各种现场信息中转（上传/下达）给配电主站的通信处理机；配电子站还可具有所辖区域内故障诊断、隔离、恢复的功能。配电子站设在变电站或大型开闭所内，可采用多种通信方式向下与所属馈线监控终端、向上与配网自动化主站通信。总体而言，配电子站是为分布主站功能、优化信息传输、清晰系统结构层次、方便通信系统组网而设置的中间层，还可以进一步细分为配电子站和通讯子站两种。其中，配电子站可以对区域内的故障进行处理；通讯子站对配电终端的信息不做任何处理，只收集终端信息，起到上传下达的作用。第三层：配电终端配电终端是用于中低压电网的各种远方监测、控制单元的总称，包括配电柱上开关监控终端FTU、配电变压器监测终端TTU、开闭所、公用及用户配电所的监控终端DTU等。另外，在特大城市的配电自动化及管理系统中可设中心站，中