配电网自动化系统白皮书991014

iES-DA1000配电自动化方案第-1–页iES-DA1000配电自动化方案1.概述配电是电力系统发电、输电和配电(有时也称供电和用电)中直接面向电力用户的功能。它由配电网（其中包括的配电设备：馈线、降压变压器、断路器、各种开关等）、继电保护、自动装置、测量和计量仪表以及通信和控制设备构成一个配电系统，按一定的规则运行，以高质量的电能持续地满足电力用户需求。所谓配电网是指ll0kV及以下的电网。通常把110kV、35kV级称为高压，10kV级称为中压，0.4kv级称为低压。因此，完整地说配电自动化是指包括电力用户在内的整个配电网自动化。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，用户对电能质量的要求愈来愈高。用户电能质量的评价主要有以下几个指标：（1）电压质量：包括电压偏差、电压波动和电压闪变三个方面的要求；（2）频率；（3）供电可靠性：配电网对用户持续供电能力的度量，它有多至11项的评价指标，其中主要是年平均供电可靠率，用户年平均供电时间的百分值；（4）谐波含量。提高电能质量要通过改善整个电力系统的装备水平和运行状况来达到。显然，限于配电网络设备状况及用户所具有的能力，只能对电能质量中的些指标的改善起到显著的作用，如提高供电可靠率和电压质量。而且，合理而完善的配电网络结构对于提高供电可靠率和电压质量是至关重要的，在某种意义上讲是起主要作用的。从另一方面说，保护监测和控制的改进并逐步自动化对于配电网的运行也是十分重要的。其重要性和作用，在某些方面，如故障隔离，是必不可少的。2.我国配电网的状况我国目前的配电网很薄弱，绝大多数为树状结构，且多为架空线，可靠性差，尤其在农村，送电距离太长，损耗严重，电压质量差。配电设备比较陈旧，大多是不可遥控的。配电网运行状态监测设备少。信息传输通道缺乏，因而信息采集量少，这些导致事故处理自动化程度低、处理时间长，事故后恢复供电慢。近几年各地发生导致重要用户停电的电网事故，除了某些人为的因素以外，电网结构薄弱、可靠性低，是其主要原因。自动化程度低、管理不善也是重要原因之一。加强电网建设，除了强化输电网以外，加强配电网建设是当务之急。这是因为iES-DA1000配电自动化方案第-2–页长期以来在配电网上投资欠账太多、其薄弱的程度远甚于输电网，因此，国家把近期内投资建设的重点设在改造和建设配电网、合理增加变电站、架设输电线、完善配电网络、更换陈旧的开关设备是非常正确的，也是十分迫切需要的。在建设过程中首先要搞好规划，而且在做好配电网一次系统规划的同时，应同时做好配电自动化的规划，与输电网相比较，这一点尤其重要。这是由于其一：配电网一次系统中的设备选择与配电自动化关系密切。例如：在选择开关设备时，可以有多种选择，如断路器、重合器、重合分段器、分段器、电动负荷开关……等，这与配电自动化采取何种方式有关；其次某些一、二次结合设备，如CT、PT等也与配电自动化的实施方案有关。3.配电自动化的内容配电自动化是八十年代末以来首先由美国而后到其他工业发达国家逐步发展起来的，它的内容在不断变化，由于电力系统由输电到配电，是由变电站相连接的交叠而主要功能不同的两个网络，因而相应的自动化也有着一定程度的互相交叠的功能，或者称为接口。配电自动化发展到今天，其内容大致可以分为四个方面：一是馈线自动化FA，即配电线路自动化；二是用户自动化，这与称为需方管理含义是相同的。三是变电站自动化，如上所述它常常是输电和配电的结合部，因此，这里是指其与配电有关的部份，四是配电管理自动化，其中包括网络分析。目前还没有那一个权威机构对配电自动化下过严格的定义。也有人把这四个方面的内容统称为配电管理系统(DMS)，也有人把上述一、二方面的内容称为配电自动化系统（DAS）。事实上上述四方面的内容可以相互独立运行，并不是其中某一个必须以另一个或几个的存在为前提，也不存在孰低孰高的问题但有一点必须指出．它们之间的联系是十分密切的，特别是信息的搜集、传递、储存、利用以及这些信息经过处理作出的决策和控制是相互影响的，因此，应在统盘设计的前提下，分步骤地从纵向和横向二个方向逐步实施、衔接和完善。因此，从这个意义上讲这四方面是一个集成系统，又可以与EMS，MIS等构成一个大的集成系统，换句话说，从信息化的角度来看它是一个IMS系统(InformationManagementSystem）。4.iES-DA1000的构成iES-DA1000配电自动化系统下面几部分组成：☆iES-DMS1000配电自动化主站系统☆iES-DAS1000配电自动化厂站系统☆iES-DSM1000用户自动化系统见下图示意。iES-DA1000配电自动化方案第-3–页5.配电自动化主站系统iES-DMS1000iES-DMS1000是iES-DA1000的配电自动化主站，该系统综合了配网监视控制、配网自动化、配网设备管理和配网分析功能，构成了一个完整的配电管理系统。5.1.iES-DMS1000的技术特点（1）iES-DMS1000配电自动化主站系统是在iES500电网调度自动化主站应用环境的支持下，采用MapInfo或ArcInfo通用地理信息处理平台，实现了各类数据（包括元部件的带电状态）的实时展示，可以完成基iES-DA1000配电自动化系统iES-DAS1000配电自动化厂站系统iES-DMS1000配电管理主站系统变电站自动化CAN2000变电站综合自动化系统iES-R70变电站RTUiES-DSM1000用户自动化系统电量采集系统自动抄表系统负荷控制系统iES-E20电量采集分站iES-E100电量采集主站iES-R70S开闭所测控保护装置iES-C20智能开关控制器iES-F20馈线监控装置FTUiES-PDM2000配电载波通讯装置馈线自动化(FA)iES-DA1000配电自动化方案第-4–页于地理信息的各种电网监视控制操作。（2）系统采用UML语言建模，面向对象设计，能够对整个配电网络进行实时拓扑分析，并根据开关、刀闸的分/合情况确定各部件的运行状态，实现快速故障定位。（3）采用“图库一体化”技术的建模工具在地理图形上直接绘制配电网电气接线图，同时生成配电网数据库。数据库面向配电网设计，便于进行以馈线为核心的分析应用。5.2.iES-DMS1000的体系结构配电管理自动化系统的结构。这里的‘结构”指的是它可以是集中式，即由一个配电管理自动化主站，实行对整个配电网的数据采集，并和馈线自动化、变电站自动化、用户自动化集成为一个系统。它也可以是分层分布式的结构，如前面已讲到的，在变电站中设立二级主站。整个配电自动化由一个一级主站和若干个二级主站，以及若干个子系统，如用电管理子系统，负荷管理子系统等集成，这样信息和信息处理，也是分层和分布的；这种结构采用计算机网络技术是最合适不过的。实际上配电管理系统的体系结构是和配电网的实际情况相联系的，大致分为如下几种情况:(1)输电调度中心所在的城市为大型城市,配电管理是由若干个区供电局所担任的,输电调度中心本身同配电调度中心是分离的,因此输电调度中心的自动化系统同配电调度自动化系统也是分离的。由于在大城市中，每个区供电局的供电范围比较大，为了监控的需要，又将每一个区的供电范围划分为若干小区，设有相应的集控中心。每个集控中心控制若干个配电变电站。如下图所示：地调中心(SCADA/EMS/DMS)iES-500FTURTUFTU配调中心(DMS)集控中心(DAS)FTUFTURTURTURTU集控中心iES-K500RTURTURTU。。。。。。。。。。。。。。。。。。iES-DA1000配电自动化方案第-5–页图6.2.1大型城市配电自动化方案示意图(2)输电调度中心所在的城市为中型城市，配电管理是由若干个区供电局所担任的,但是由于电网规模和投资的限制，输电调度中心的本身要担负一定城区的配电调度工作，因此它的输电调度中心的自动化系统将是具有SCADA/EMS/DMS的综合电网调度自动化系统。如图所示：图6.2.2中型城市配电自动化方案示意图(3)输电调度中心所在的城市为小型城市，由于电网规模和投资的限制，输电调度中心的本身要担负配电调度中心的工作，因此它的输电调度中心的自动化系统将同配电调度中心自动化系统相融合，具有SCADA/EMS/DMS的综合电网调度自动化系统。如图所示：地调中心(SCADA/EMS/DMS)FTURTUFTU配调中心(DMS)集控中心(DAS)FTUFTURTURTURTUFTU集控中心(DAS)FTUFTURTURTURTUFTURTURTURTU集控中心iES-DA1000配电自动化方案第-6–页图6.2.3小型城市配电自动化方案示意图在以上的三种典型的配电网自动化的结构中，配电网络的集控中心、配电调度中心和输电调度中心，三者的自动化系统在监控范围和功能上均有一定的交叉，且各系统的分工也会随着输电网和配电的变化和发展作相应的调整。因此要求在设计集控中心、配电调度中心以及输电调度中心的自动化系统时应充分注意到这一点，为用户提供可伸缩的空间。用户在硬件资源允许的条件下，可通过简单系统配置，就能实现三者间功能的转移。5.3.iES-DMS1000的功能与性能主要子系统有：SCADA、,AM/FM/GIS、PAS和扩展子系统DWM、TCM、CIM等,而这些子系统所能完成的主要功能有：数据采集与控制(SCADA)运行状态监控(Supervisingcontrol)配电没备管理(FacilityManagement)停电管理(TroubleCallManagement/OutageManagement)检修管理(MaintenanceManagement)计量计费(MeasurementandBilling)负荷管理(LoadManangement)地调中心(SCADA/EMS/DMS)FTU集控中心(DAS)FTUFTURTURTURTUFTURTURTURTU集控中心iES-DA1000配电自动化方案第-7–页网络分析(NetworkAnalysis)营业管理(BussinessManagement)工作管理(WorkManagement)网络重构(Networkreconfiguration)与相关系统通信(Communication)这些功能及其所需要的信息．有的是属于馈线自动化，用户自动化和变电站自动化，这取决于配电管理系统的结构。功能的划分和名称，以及它所包含的具体内容，不同的人，不同的文献有不同的提法，目前也无有权威机构的规定。这些功能所需要的信息,有配电网内变电站、线路、开关、继电保护、自动装置、电杆的所有技术参数、生产厂家以及这些设备的维修记录，有配电网的所有运行实时信息，如电流、电压、功率、电量和电力设备运行状态的实时信息；有称为用户信息(CIS)的用户名称、地址、电话、账号、缴费和供电优先级、用电量和负荷，停电次数时间，电压水平等。有备品备件及其参数、仪器仪表、工具等，有人员名称、工种、技术等级、操作票记录等。另外这些功能是在不同的子系统实现的，一个子系统可以完成一项以上的功能，也有几个子系统协同完成一项功能。子系统的功能划分与DMS的具体实现有关，下面介绍一个实际的DMS系统。5.3.1.SCADA子系统5.3.1.1.iES-DMS1000中的SCADA的特点SCADA是自动化控制系统的主要功能之一。与主网的EMS／SCADA相比，DMS／SCADA的对象具有以下特点：1)管理范围大:EMS所辖变电站一般不超过200个．而DMS所辖站点从几个到几千个不等。EMS的监控量主要在变电站内，最多不超过几万个，而DMS的监控量不仅在变电站，而且分布在整个配电网络中，可多达几十万个。2)通讯程度不同:EMS系统可以实行100％的遥测遥控；DMS系统只能做到部分的遥测遥控。3)网络结构不同:EMS面对的是联系紧密的网络系统；DMS面对的配电系统只有部4)分实现环网:大多数只是辐射网；而且输电系统的网络结构相对比较稳定，配电系统的网络结构却经常处在变化之中。5)运行模