配電系統(tǒng)自動化的發(fā)展分析

1、配電系統(tǒng)自動化的開展分析摘要：隨著我國電力工業(yè)的開展，含配電系統(tǒng)自動化在內(nèi)的城網(wǎng)建立改造和電力市場已提上了日程。當前，配電系統(tǒng)自動化正從傳統(tǒng)的“多島自動化走向綜合優(yōu)化的系統(tǒng)集成。與此同時，正在啟動的發(fā)電市場展示了向配電市場開展的前景?，F(xiàn)僅就上述開展可能對配電系統(tǒng)自動化產(chǎn)生的影響進展了分析和討論。關(guān)鍵詞：配電系統(tǒng)自動化系統(tǒng)集成電力市場abstrattheurbannetrknstrutandrefrinludingdistributinsysteautatinhasbeenputntheagendaalngiththedevelpingfeletriperindustry.atpresentth

2、etraditinal“islandsautatinfperdistributinsysteisvingtardssysteintegratin,intheeantie,thedevelpingprspetfperdistributinarketisshnbyurrentlystartedperarket.theptentialeffetsndistributinsysteautatinausedbythedevelpingtrendsentinedabveareanalyzedanddisussed.keyrdsdistributinsysteautatin;systeintegratin;

3、perarket當前我國電力工業(yè)的開展，已進入一個新的歷史階段。電力的供求關(guān)系從過去長期缺電走向緩和，某些地區(qū)甚至出現(xiàn)了供大于求。國家電力公司的成立，標志著從過去的政府管理轉(zhuǎn)向“公司化改組、商業(yè)化運營、法制化管理。為了適應(yīng)當前形勢，使我國電力工業(yè)走上可持續(xù)開展的道路，結(jié)合我國情況，同時啟動了含配電系統(tǒng)自動化在內(nèi)的城網(wǎng)建立改造和開放的發(fā)電市常國際上，各式各類含發(fā)電配電在內(nèi)的電力市場正在興起，國內(nèi)外的開展，對配電系統(tǒng)自動化的開展，既帶來了機遇也帶來了挑戰(zhàn)。1配電系統(tǒng)自動化開展中的兩個問題當代的配電系統(tǒng)自動化，開展過程中面臨著兩個問題：這就是配電系統(tǒng)自動化如何從傳統(tǒng)的“多島自動化走向系統(tǒng)集成；以及如

4、何考慮電力市場的開展可能對配電系統(tǒng)自動化產(chǎn)生的影響?；趩雾椬詣踊至⒌呐潆娤到y(tǒng)“多島自動化，如圖1所示(虛線表示有關(guān)系統(tǒng)之間互不相連或有縫集成，陰影灰度表示各個自動化島)。圖1配電系統(tǒng)“多島自動化fig.1islandsautatinfdistributinsyste考慮電力市場開展、走向系統(tǒng)集成的配電系統(tǒng)綜合自動化示于圖2。圖2配電系統(tǒng)綜合自動化fig.2integratedautatinfdistributinsyste圖中，系統(tǒng)集成的綜合自動化共有3個信息層次：實時層、管理層、網(wǎng)際層。陰影局部的管理層，接于內(nèi)聯(lián)網(wǎng)(intranet)，通過因特網(wǎng)(internet)與網(wǎng)際層通信。配電系統(tǒng)

5、“多島自動化與顧及電力市場開展的綜合自動化相比，其主要不同可概括如表1所示。表1“多島自動化與綜合自動化的比擬比擬工程“多島自動化綜合自動化集成度單項自動化林立的“多島自動化綜合優(yōu)化設(shè)計的配電系統(tǒng)自動化集成方式多島自動化的有縫集成各有關(guān)子系統(tǒng)之間的無縫集成負荷管理基于方案用電的負荷控制(拉閘限電)面向電力市場的負荷管理(不停電管理)電量計費離線經(jīng)營的電量計費管理面向電力市場的電量計費系統(tǒng)能量交易離線的壟斷經(jīng)營機制基于內(nèi)聯(lián)網(wǎng)/因特網(wǎng)的開放能量交易系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)專用網(wǎng)絡(luò)、信道和圖形用戶界面基于內(nèi)聯(lián)網(wǎng)/因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)、信道和閱讀器用戶界面地理信息系統(tǒng)離線使用提供在線(含上網(wǎng))效勞ds應(yīng)用軟件不涉及市

6、場交易問題需與能量交易系統(tǒng)配合2從多島自動化走向系統(tǒng)集成圖1所示的配電系統(tǒng)“多島自動化，包括以下一些單項自動化：sada/ds系統(tǒng)，負荷控制系統(tǒng)，電量計費系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)/管理信息系統(tǒng)，變電站自動化系統(tǒng)，環(huán)網(wǎng)故障定位、隔離和恢復(fù)供電系統(tǒng)。這些單項自動化，以信息專用、功能單一和互不相連為特征。早期這種單項自動化不多時，問題還不突出。隨著這種單項自動化分別自行開展和數(shù)量不斷增加，勢必帶來功能互相重疊、信息未能共享、通道不能公用等弊端。當然，有些單項自動化利用計算機通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通過接口和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換可以實現(xiàn)系統(tǒng)的有縫集成，就象過去一些調(diào)度中心把在線運行的sada和離線管理的is通過網(wǎng)絡(luò)通信關(guān)連在

7、一起那樣。但這種有縫集成系統(tǒng)參與信息共享時的運行效率、使用程度和方便性將有所降低。80年代末90年代初興起的開放系統(tǒng)構(gòu)造(sa)和有關(guān)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、用戶界面和通信的各種國際標準，為實現(xiàn)系統(tǒng)的無縫集成提供了可能，這也是配電系統(tǒng)“多島自動化走向系統(tǒng)集成的基矗配電系統(tǒng)自動化的系統(tǒng)集成，不僅是有關(guān)系統(tǒng)的互連，重要的是實現(xiàn)了信息的共享、功能的互補、通道的公用等。和多島自動化信息專用、功能單一和互不相連不同，圖2所示的配電系統(tǒng)綜合自動化，以信息共享、功能綜合和無縫集成為其特征。系統(tǒng)集成的核心是分層次的信息共享，其信息流向管理如圖3所示。圖3配電系統(tǒng)綜合自動化的數(shù)據(jù)流向與管理fig.3datafland

8、itsanageentfdistributinsysteintegratedautatin圖中，實時層和管理層的共享信息分別存于有關(guān)效勞器中并統(tǒng)一管理。實時層和管理層的信息交換，只能在效勞器之間通過網(wǎng)絡(luò)交換器進展。其中：網(wǎng)際層是通過intranet/internet和管理層互相通信。網(wǎng)際層所需共享的實時信息只能由管理層控制轉(zhuǎn)發(fā)，并使用防火墻進展信息過濾，確保管理層的平安運行。管理層含管理信息系統(tǒng)(is)、地理信息系統(tǒng)(gis)、能量交易系統(tǒng)(ets)等。通過網(wǎng)絡(luò)交換器和實時層建立信關(guān)，定時接收管理層所需共享的實時信息，并嚴格控制信息的反向傳送，確保實時層的高度平安。實時層那么包括sada/l/

9、ds、變電站自動化、環(huán)網(wǎng)控制、電量計費等實時運行的在線系統(tǒng)。至于各系統(tǒng)內(nèi)部有關(guān)單元以及各個系統(tǒng)之間的通信，只能因地制宜地采用多種通信方式。如某配網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)如表2所示。表2某配網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)序號通信端點通信方式1配電平臺上級調(diào)度光纜2配電平臺變電站自備專用 線3變電站級間隔級光纜4配電平臺電度表無線 撥號5配電平臺銀行市話撥號6配電平臺is網(wǎng)絡(luò)交換器7is內(nèi)聯(lián)網(wǎng)/因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)交換器8變電站環(huán)網(wǎng)ftu雙絞線/無線電3開展中的配電系統(tǒng)自動化圖2所示的配電系統(tǒng)綜合自動化中，各有關(guān)系統(tǒng)如何實現(xiàn)信息共享、功能互補和通道公用，并顧及到電力市場開展可能帶來的影響呢?3.1sada/l/ds平臺sada/l/ds平

10、臺是配電系統(tǒng)綜合自動化的核心和根底，它除了完成sada/l/ds功能外，如圖2所示還承當整個系統(tǒng)的縱向(實時層)和橫向(管理層)的集成任務(wù)。由于系統(tǒng)中引入了功能較強的變電站綜合自動化技術(shù)，sada中除傳統(tǒng)的功能外，還增加了一些擴展的sada功能，如保護的遠方監(jiān)視、投切和定值修改，故障錄波數(shù)據(jù)的搜集等。當然，假如配網(wǎng)的規(guī)模較小，由變電站負責的環(huán)網(wǎng)控制，也可改由主站的sada/l/ds平臺來完成。這里，與電力市場開展有關(guān)的負荷控制和管理，正面臨新的挑戰(zhàn)：長期缺電期間，對用戶限電拉閘施行方案用電的負荷控制，應(yīng)及時轉(zhuǎn)移到用戶不感到停電的負荷管理(l)上來。當代的負荷管理，主要是按事先編制好的負荷管理方

11、案，通過饋線降壓減載，或按編組周期輪流短時啟停用戶的可控負荷(空調(diào)、熱水器等)，來實現(xiàn)用戶不感到停電的負荷管理。此外，還應(yīng)積極開展基于分時電價的需方用電管理(ds)，用以調(diào)動需方的積極性來參與負荷管理。供方負荷管理與需方用電管理相結(jié)合，必將有力地改善配電系統(tǒng)的負荷曲線，并為隨后電力市場的開展打下基矗l負荷管理功能與電力供需關(guān)系和電力市場進程有關(guān)，涉及到對原有負荷控制系統(tǒng)的利用和改造，以及和具有需量控制功能的數(shù)字電量計費系統(tǒng)相配合等問題。但無論是沿用原有的負荷控制終端、或是與新建的電量計費系統(tǒng)相結(jié)合，主站均和sada/ds集成在一起，以適應(yīng)電力市場開展的變化，而不象傳統(tǒng)的負荷控制那樣分開獨立運行

12、。ds應(yīng)用軟件方面，除傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲跟蹤著色、負荷預(yù)報、配電潮流、短路分析、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、故障恢復(fù)控制、操作票、投訴熱線處理等外，還把負荷計費管理、電力市場等應(yīng)用包括了進來，統(tǒng)一優(yōu)化管理，受權(quán)分工使用。當然，系統(tǒng)的無縫集成并不排擠通過接口和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、接入現(xiàn)有而又可用的老系統(tǒng)，以保護原有投資。待該老系統(tǒng)淘汰后，再更新為符合開放標準的系統(tǒng)。3.2變電站綜合自動化傳統(tǒng)的變電站自動化，系由本地監(jiān)控的自動裝置和與調(diào)度聯(lián)絡(luò)的rtu遠動裝置所組成。當代的變電站自動化，隨著計算機、通信和數(shù)字信號處理(dsp)技術(shù)的開展，已進入到自動遠動、測量控制保護功能集成并隨一次設(shè)備分分布置，實現(xiàn)無人值班的綜合自動化階段，顯示

13、出系統(tǒng)集成的高效益。如圖2所示，這種由中央單元、i/單元、保護單元和環(huán)網(wǎng)控制功能所組成的變電站綜合自動化，除了承當遠方監(jiān)控無人值班變電站的任務(wù)外，還在配網(wǎng)控制中心和中壓環(huán)網(wǎng)之間兼起二級主站的作用，轉(zhuǎn)發(fā)雙方信息并控制中壓環(huán)網(wǎng)的故障定位、隔離和恢復(fù)供電功能。應(yīng)該注意，這種取消大控制室設(shè)計、分分布置的變電站綜合自動化，大大節(jié)約電纜用地等基建投資；但室外分分布置的i/和保護單元，應(yīng)符合有關(guān)抗震抗電磁干擾的國際標準，并能在高溫低寒高濕(-40+85，相對溫度95%)的惡劣環(huán)境下正常運行。當然，常規(guī)的有人值班變電站，同樣也可以通過變電站rtu接入配電自動化系統(tǒng)。3.3環(huán)網(wǎng)故障定位、隔離和恢復(fù)供電系統(tǒng)和許多

14、配電自動化裝置類似，環(huán)網(wǎng)故障定位、隔離和恢復(fù)供電系統(tǒng)也經(jīng)歷了從免通信的單項自動化向帶通信的綜合自動化開展的過程。免通信的環(huán)網(wǎng)故障識別和恢復(fù)控制系統(tǒng)，可由一定數(shù)量的負荷分段開關(guān)(無切斷短路電流才能)和控制分段開合的控制器組成。正常時固定開環(huán)點運行，兩側(cè)供電。故障時，靠故障側(cè)變電站饋線保護動作跳閘，各段開關(guān)無壓釋放。變電站斷路器重合成功后，各段開關(guān)按事先整定的時限依次重合試投。如為永久性故障，當投到故障段后變電站饋線保護將再次動作跳閘，重復(fù)試投過程。但此時故障段業(yè)已測明，僅合到故障段前為止。故障段后至開環(huán)點的恢復(fù)供電，那么從開環(huán)點檢測到對側(cè)線路失壓進展重合開場，以相反的方向和一樣的原那么來實現(xiàn)整個

15、環(huán)網(wǎng)故障段的隔離，和非故障段的自動恢復(fù)供電。這種單項自動化裝置的優(yōu)點是無通信要求。但除功能單一和信息未能共享外，本身還存在整定復(fù)雜、不能一次定位、開關(guān)試投次數(shù)較多、恢復(fù)時間較長、線路攝取的“冷負荷較大等問題。和變電站綜合自動化類似，帶通信的環(huán)網(wǎng)故障識別和恢復(fù)控制系統(tǒng)，控制分段開關(guān)的開合，稱為饋線終端裝置ftu的控制器具有支持sada的功能。除了故障時依靠遠動功能免除試投實現(xiàn)一次定位、隔離和自動恢復(fù)供電外，正常時還兼有搜集環(huán)網(wǎng)節(jié)點電工信息、控制分布電容投切、以及合理選擇開環(huán)點用以降低網(wǎng)損等功能。3.4多功能數(shù)字分時電度表系統(tǒng)常規(guī)的分時電度表，是專為電量計費而設(shè)計的，用處比擬單一，一般不具備通信條

16、件。隨著計算機、通信和數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用的普及，導(dǎo)致了當代多功能數(shù)字分時電度表的問世。這種可以遠方通信的多功能數(shù)字分時電度表，除了具有分時電度表的功能外，還能和配電控制中心配合，搜集帶時標的用戶電工信息、傳送電量計費信息、具有竊電報警、負荷控制、液晶顯示、長期存儲等功能。在電量計費系統(tǒng)中，表計本身還可兼作數(shù)據(jù)集中器使用，大大簡化電量計費系統(tǒng)的構(gòu)成。電量計費系統(tǒng)是開拓電力市場的一項根底性設(shè)施。通過電量計費系統(tǒng)的建立，應(yīng)一改正去壟斷經(jīng)營時期供方查表、用戶繳費、逾期罰款的單向聯(lián)絡(luò)形式。城網(wǎng)建立改造中，正在進展量大面廣的“一戶一表建立。無論從當前的“商業(yè)化運營或今后的“配電市潮來看，都應(yīng)盡可能地考慮

17、到計費信息的雙向通信(大中用戶遠方讀表和中小用戶智能卡)以及和銀行結(jié)算的關(guān)系問題?！巴对V熱線處理是供方和廣闊用戶建立雙向聯(lián)絡(luò)的又一渠道。因此，進展低壓線路和一戶一表的建立改造時，一二次系統(tǒng)應(yīng)統(tǒng)一優(yōu)化設(shè)計，以期建立一個面向用戶(含物業(yè)管理)分級分片雙向通信的聯(lián)絡(luò)機制，進步供電效勞程度。3.5管理信息系統(tǒng)基于自動繪圖和設(shè)備管理(a/f/gis)，含變電、配電、用電、檢索、決策、以及辦公自動化(a)等在內(nèi)的管理信息系統(tǒng)(is)，早期是作為離線管理系統(tǒng)而獨立運行的。如今，a/f已開展成為一個獨立的地理信息系統(tǒng)(gis)軟件產(chǎn)業(yè)，支持包括電力系統(tǒng)特別是配電系統(tǒng)在內(nèi)的具有空間數(shù)據(jù)的行業(yè)開發(fā)各種應(yīng)用。隨著信

18、息產(chǎn)業(yè)的開展，電力行業(yè)進入了由實時信息提供管理效勞、管理信息(包括地理信息)支持實時應(yīng)用的新階段，甚至開展了sada/gis系統(tǒng)。近年來，is趨于向sa標準以及日益普及的intranet/internet靠攏，且大有以內(nèi)聯(lián)網(wǎng)取代is之勢，以便與電力市場的開展接軌。因為，今后電力市場的交易，將不再是大廳交易，而是基于intranet/internet、以閱讀器為特征的、稱之為電子商務(wù)的網(wǎng)絡(luò)交易。傳統(tǒng)上的管理信息系統(tǒng)(is)，以專用網(wǎng)、專用信道和圖形用戶界面為其特征，顯然不適于提供電力交易使用。這又是考慮電力市場開展時所提出的一個挑戰(zhàn)：是使傳統(tǒng)的管理信息系統(tǒng)和今后的交易信息系統(tǒng)并行開展，或是對現(xiàn)有的is進展改造、使之適應(yīng)今后電力市場的開展。事實上，一些面臨發(fā)電市場壓力的網(wǎng)省級調(diào)度中心，已經(jīng)按后者行事并已改造就緒了。4結(jié)語(1)當代的配電系統(tǒng)自動化正從“多島自動化走向系統(tǒng)集成，并受到電力市場開展的影響。(2)“多島自動化是以單項自動化為根底，由少到多各自平行開展。系統(tǒng)集成的綜合自動化，是以整體綜合優(yōu)化為根底，力求信息共享、功能互補，并隨技