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配电网自动化技术DistributionAutomationTechnology电气工程与自动化学院郭谋发内容提要•概述•配电网自动化数据通信•配电网馈线自动化•电力用户用电信息采集系统•配电网自动化系统主站•配电网自动化五种模式概述电气工程与自动化学院郭谋发配电网自动化系统•实现配电网（含分布式电源、微网等）的运行监视和控制的自动化系统，具备配电SCADA(supervisorycontrolanddataacquisition)、馈线自动化、配电网分析应用及与相关应用系统互连等功能，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。配电网自动化系统构成企业GIS应用系统生产管理系统PMS营销管理系统CIS企业资源计划ERP…基于IEC61968的信息交换总线或综合数据平台(安全III区和IV区)安全隔离基于IEC61968的信息交换总线或综合数据平台(安全I区和II区)上级调度自动化系统配电主站专变及公变监测居民用电信息采集通信网…配电子站通信网FTUTTUFTU…柱上开关柱上开关重要配变馈线自动化区域配电子站通信网DTUDTUFTU…环网柜柱上开关环网柜DTU开闭所…系统中的配电主站是整个配电网自动化系统的监控、管理中心。配电主站通过基于IEC61968的信息交换总线或综合数据平台与实现配电网自动化的意义•1．提高供电可靠性（1）缩小故障影响范围（2）缩短事故处理所需的时间•2．提高供电经济性•3．提高供电能力•4．降低劳动强度，提高管理水平和服务质量缩小故障影响范围AaBceba)CDEFd联络开关b)c)GfAaBcebCDEFd联络开关GfAaBcebCDEFd联络开关Gf图馈线运行工况a）馈线正常运行b）馈线发生故障c）馈线故障隔离提高供电经济性•网络重构及电容器投切–优化潮流，降低线损•用电信息采集–抄表准确，降低管理线损提高供电能力•将重负荷甚至是过负荷馈线的部分负荷转移到轻负荷馈线上，不需新建线路。降低劳动强度，提高管理水平和服务质量•包括查抄用户电能表、监视记录变压器运行工况、监测配电站的负荷、记录断路器分合状态、投入或退出无功补偿电容器。•配电网地理信息系统的建立。•客户呼叫服务系统的应用。•停电管理系统应用国外配电网自动化发展•第一阶段：基于自动化开关设备相互配合的馈线自动化系统，其主要设备为重合器和分段器，不需要建设通信网络和主站计算机系统。代表：日本东芝公司，美国Cooper公司。•第二阶段：一种基于通信网络、馈线监控终端和后台计算机网络的实时应用系统。•第三阶段：一种集实时应用和管理应用于一体的配电网管理系统，系统结合了配电GIS应用系统、配电工作管理系统等，并且与需求侧负荷管理相结合，实现配电和用电的综合应用功能。代表：ABB、SIEMENS、GE。国外配电网自动化发展•三个阶段的配电网自动化系统目前在国外依然同时存在•日本、韩国侧重全面的馈线自动化•欧美的配电网自动化除了在一些重点区域实现馈线自动化之外，在配电主站具备较多的高级应用和管理功能国外配电网自动化发展•工业发达国家，城市配电网络都已经成型且网架结构比较完善，所以给配电网自动化创造了良好的基础。•没有大面积搞馈线自动化，而是在一些负荷密集区和敏感区实施馈线自动化。•重视配电网基础资料的管理及故障抢修管理，通过先进的工具和手段来提高配电网运行管理的工作效率和工作质量。国内配电网自动化发展•1996年，在上海浦东金藤工业区建成基于全电缆线络的馈线自动化系统。这是国内第一套投入实际运行的配电网自动化系统。•1999年，在江苏镇江和浙江绍兴试点以架空和电缆混合线路为主的配电网自动化系统。•2003年，当时国内规模最大的配电网自动化应用项目青岛配电网自动化系统通过国家电力公司验收。国内配电网自动化发展•2002~2003年，杭州、宁波配电网自动化系统和南京城区配电网调度自动化系统先后由ABB公司和南瑞公司实施。•2005年，县级电网调度/配电/集控/GIS一体化系统，在四川省双流县成功应用。•2006年开始，上海电力公司在所辖13个区供电所全面开展了采用电缆屏蔽层载波为主要通信手段、以两遥（遥信、遥测）为主要功能的配电网监测系统的建设工作。国内配电网自动化发展•由于技术和管理上的许多原因，大多数早期建设的配电网自动化系统没有达到预期的效果，没有怎么运行就被闲置或废弃了。•从2004年开始，国内许多电力公司和供电企业都对前一轮的配电网自动化进行反思和观望，慎重地对待配电网自动化工作的开展。国内配电网自动化发展•国家电网公司近期颁布了Q/GDW382-2009《配电自动化技术导则》Q/GDW513-2010《配电自动化主站系统功能规范》Q/GDW514-2010《配电自动化终端/子站功能规范》Q/GDW436-2010《配电线路故障指示器技术规范》Q/GDW567-2010《配电自动化系统验收技术规范》国内配电网自动化发展•配电网一次设备、配电终端和配电主站的制造水平不断提高，为配电网自动化的建设奠定了良好的设备基础。•配电网分析与优化理论的研究为配电网自动化的建设奠定了良好的理论基础。•随着城乡配电网的建设与改造的推进，配电网网架结构逐步趋于合理，这为进一步发挥配电网自动化系统的作用提供了条件。配电网自动化系统建设的难点•（1）测控对象多•（2）终端设备工作环境恶劣、可靠性要求高•（3）通信系统复杂•（4）工作电源和操作电源获取困难•（5）我国目前配电网现状落后国内配电自动化系统建设概况序号所属单位情况简述1浙江省电力公司在杭州局实施了DMS系统，杭州局经过7年的建设和实用化推广，实现了配电网的数字化、信息化、营配一体化管理，并在132条线路实现了配网自动化，在绍兴等城市开展了配网自动化试点工作。2江苏省电力公司在12个地级市开展了配电自动化建设，建成配电自动化线路367条。3陕西省电力公司在7个地级市开展了配电自动化建设，并于2003年在西安市区开展了配电网智能调度与大面积断电快速恢复试点工作，在户县开展了县城配电网/县调/地理信息系统一体化的试点工作。4山东省电力公司在济南、青岛等城市开展了配电自动化试点工作；同时也在一些县供电局开展了一些试点5河南省电力公司在郑州等城市开展了配电自动化试点工作6河北省电力公司在唐山、石家庄等城市开展了配电自动化试点工作7福建省电力公司在福州、厦门等大城市开展了配网自动化工作；在福清、德化、仙游、长乐、武夷山、东山等开展了配/调一体化的试点工作8甘肃省电力公司在兰州开展配电自动化试点；并在平川等地开展了配/调一体化的试点工作9新疆自治区在乌鲁木齐等城市开展了配电自动化试点工作10宁夏自治区在银川等城市开展了配电自动化试点工作11北京电力公司从1997年开始在天安门广场周边地区进行配电自动化的试点，建成了广场监控系统和中南海监控系统，稳定可靠运行10多年；并从2005年开始在中心城区开始大范围的进行配电自动化的建设，目前核心区的配电自动化覆盖面达50%12上海电力公司从2006年起在所辖13个供电所配备了配电实时数据采集及监控系统（D-SCADA）；在其所供区域开展了配电自动化建设13重庆电力公司在2001年在城区供电公司率先开展配电自动化的试点，近年来又陆续在其它所辖供电公司进行了配电自动化建设。其所供区域开展了配电自动化建设配电网自动化对一次设备的要求•配电网自动化实施区域的网架结构应布局合理、成熟稳定，其接线方式应满足Q/GDW156《城市电力网规划设计导则》和Q/GDW370《城市配电网技术导则》等标准要求；•实施馈线自动化的线路应满足故障情况下负荷转移的要求，具备负荷转供路径和足够的备用容量。•一次设备的建设与改造应考虑预留安装配电终端所需要的位置、空间、工作电源、端子及接口等。配电网自动化对一次设备的要求•需要实现遥信功能的开关设备，应至少具备一组辅助触点；需要实现遥测功能的一次设备，应至少具备电流互感器，二次侧电流额定值宜采用1A或5A；需要实现遥控功能的开关设备，应具备电动操作机构。•需要就地获取配电终端的供电电源时，应配置电压互感器或电流互感器，且容量满足配电终端运行和开关操作等需求。•配电网站所内应配置配电终端用后备电源，保证在主电源失电的情况下能够维持配电终端运行一定时间和开关分合闸一次。配电网自动化数据通信电气工程与自动化学院郭谋发数据通信系统的基本组成•数据通信是两点或多点之间借助某种传输介质以二进制形式进行信息交换的过程。将数据准确、及时地传送到正确的目的地是数据通信系统的基本任务。•数据通信系统实际上是一个软硬件的结合体。电能表公变采集终端协议报文发送设备接收设备传输介质配电网数据一般指与配电网运行密切相关的数值、状态、指令等。开关量、模拟量数据通信技术主要涉及通信协议、信号编码、接口、同步、数据交换、安全、通信控制与管理等问题。数据通信系统构成•常见的DTE有馈线监控终端、专变采集终端、负荷控制管理终端、抄表集中器和抄表采集器等；•常见的DCE有调制解调器、GPRS模块、载波机和光端机等；•常见通信介质有双绞线、网线、光纤及无线电波等。数据终端设备数据通信设备数据终端设备数据通信设备通信介质RS232RS232配电网自动化通信方式表RS-485、RS-422、RS-232的主要技术参数规范RS-232RS-422RS-485最大传输距离15m1200m（速率100kbit/s）1200m（速率100kbit/s）最大传输速率（距离12m）20kbit/s10Mbit/s10Mbit/s驱动器最小输出/V±5±2±1.5驱动器最大输出/V±15±10±6接收器敏感度/V±3±0.2±0.2传输方式单端差分差分配电网自动化通信方式•CAN总线配电网自动化工程中的应用。图环网柜FTU结构图集中器FTU1CAN总线电流电压开入/开出支路1电流电压支路3开入/开出FTU2电流电压开入/开出支路2FTU3电流电压支路n开入/开出FTUn以太网电力线载波通信耦合电容器结合滤波器T配电线多路载波机配电线多路载波机配电子站TT配电线载波机FTUTT配电线载波机FTU配电线载波机抄表集中器多路低压配电线载波机三相低压配电线载波模块智能电度表用户CC配电子站配电主站或用电信息采集系统光纤通信变电站CCCC单相低压配电线载波模块公变分段开关T分段开关...断路器智能电度表单相低压配电线载波模块...低压电力线将载波设备与馈线上的高电压、操作过电压及雷电过电压等隔开，以防止高电压进入通信设备，同时使高频载波信号能顺利地耦合到馈线上结合滤波器是与耦合电容器配合将载波信号耦合到馈线上去，并抑制干扰进入载波机的设备QBFL1L2TC1图结合滤波器的组成低压电力线载波低压电力线载波信道具有衰减较大，线路阻抗变化大，高噪声等传输特性，使其成为不理想的通信媒介。为了提高通信的可靠性和有效性，一方面可以辅助性地采取一些措施，如增加发射信号功率、提高接收设备灵敏度以及采用合适的耦合电路及新的载波信号检测方法。另一方面是采用合适的调制技术或中继技术。配电网自动化通信方式—光纤通信•（1）SDH主干网络–光纤同步数据体系SDH（SynchronousDigitalHierarchy）–SDH可把2Mbit/s直接复接入140Mbit/s，不必逐级进行。每个2Mbit/s口还可以分接为64路64kbit/s串行同步口或9.6kbit/s串行异步口。复接、分接方便。配电子站配电子站高速网络互联器高速网络互联器串口终端服务器主交换机配电终端配电终端去配电主站10Base-T（RJ45头）高速网络互联器高速网络互联器2M口，即E1（G.703）10Base-T（RJ45头）V.34、V.35或RS-232接入网SDH传输网配电网自动化通信方式—光纤通信•（2）光纤以太网–利用光纤介质实现以太网通信，从而构成光纤以太网通信方式。图配电子站到主站的点对点光纤以太网连接示意图此时配电子站可以看成是“挂”在局域网延伸网线上的一个工作站。配电子站主交换机≈去配电主站两芯光纤以太网光端机10base-