刍议供电系统自动化配网控制技术
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摘要:随着城市建设用电发展需要，如何使配网自动化系统适应电力市场环境的要求，进一步提高供电可靠性，并通过实施配网系统的综合自动化来降低供电企业的运行成本，将成为今后进一步研究的方向。配电网是电力系统的重要组成部分,其安全可靠性将直接影响着国民经济发展和人民生活水平。本文就配网自动化的重要性及其相关技术做简单探讨。
关键词: 电力系统；配网自动化； 供电可靠性；配网改造技术
一、电力系统配电自动化的控制
配电自动化是城乡电网改造的主要组成部分，它涉及配电网结构、一次二次硬件设备及供电管理策略与水平三大方面。
配电自动化是实时方式就地或远方对配电网进行数据收配电自动化是实时方式就地或远方对配电网进行数据收经济运行，改善电网质量，降低电能损耗，快速处理事故，提高供电可靠性。配电自动化包括变电所综合自动化、当地自动化装置、调度中心至变电所的安全监控和数据采集系统、地理信息、配电设备状态检测维修管理、停电管理、故障报修应答、还包括自动化抄表和用电控制系统、负荷管理系统等。要实现上述目标，需要有一个系统软件和硬件设备的支撑。
进线监控自动化在正常情况下，远方实时监视馈线分段开关与联络开关的状态和馈线电流、电压情况，并实现线路开关和远方合闸和分闸操作以优化配网的运行方式，从而达到充分发挥现有设备容量的目的；在故障时获取故障信息，并自动判别和隔离馈线故障区段并恢复故障区域的供电，从而达到减小停电面积和缩短停电时间的目的。
开闭所和配电变电站自动化完成对配网中110kV 开闭所、小区变的开关位置，保护动作信号、小电流接地选线情况，母线电压，线路电路，有功和无功功率以及电度的远方监视，以及开关远方控制、变压器远方有载调压等，从而有助于进一步提高供电可靠性和改善供电质量。
变压器巡检系指对配网中各变压器的参数远方监控和补偿电容器的自动投切和远方投切等，从而达到提高供电质量的目的。
需方管理是电力的供需双方共同对用电市场进行管理，以达到提高供电可靠性，减少能源消耗及供需双方的费用支出目的。其内容包括负荷监控与管理和远方抄表与计费自动化两方面。
配电网负荷监控与管理是根据客户的用电量、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，确定最优化的负荷控制计划，对集中负荷及部分工厂用电负荷进行监视，管理和控制，并通过合理的电价结构引导客户转移负荷，平坦负荷曲线，从而进一步发挥和利用现有设备的容量。远方抄表与计费自动化是指通过各种通讯手段读取远方客户电表数据，并将其传至控制中心，自动生成电费报表和曲线，并能实现付费率和各项统计功能，从而降低劳动强度，提高营业管理现代化水平。配电地理信息系统的内容主要包括：设备管理、客户信息系统、故障报修系统、停电管理系统和配电网发展规划设计等功能。
配电网的自动保护装置是配电网中最基本和主要的自动化设施。主要配置于变电所的断路器上。在大中型城市的点网中。110kV 配电断路器采用真空断路器(与自动化系统共同安装于高压开关柜中)。
安全监控和数据采集系统以计算机为基础，采用数字编码以扫描方式进行信息传送和接受。实现调度中心对多个远方变电的连续监视、遥控和数据采集，称调度自动化(SCADA)系统。配电网的调度自动化功能一般有报警、遥控、数据采集、记录和显示等。调度自动化的范围只涉及变电所中的设备，变电所外的配电线则由配电线承担。配电线自动化是当配电线故障时，配电线上的自动装置能代替运行人员实行各种操作，将故障区段自动隔离和恢复供电，使停电时间和范围限制在最小。实现配电线自动化需将权限用自动化分段开关分成几段，并配置相应的控制装置。当线路多次过流脉冲计数、电压消失或被检测失压时，自动隔离永久性故障，恢复供电。
配电过程自动化是集计算机技术、现代通信技术、自动控制技术、电力系统理论和电气设备制造等新兴技术密集型的高新技术产业，是电网改造的重要组成部分。自从电力自动化公司承担配电过程自动化项目以来，采用上述技术先后完成了以下项目。
二、馈线自动化系统
该系统的技术特点是：
1)创立了配电网的变结构耗散网络模型，即通过将线路上的柱上开关看作是节点，将相邻的两个节点问的配电馈线和配电变压器综合看作一种耗散元件，并从负荷的角度描述配电网的方法对复杂配电网进行了简化处理，即少了节点数目，又突出了配电网的主要参数，并且解决了由于配电网量测点严重缺乏带来得分析困难；
2)创立了基于变结构耗散网络的故障隔离，健全区域优化恢复、负荷均衡化和调度仿真的有效方法；
3)创立的突变电量启动的不良数据辨识和网络结线分析方法能够有效地提高系统的可靠性和数据正确性；
4)系统中FTU 的开关两侧失电跳闸机构，能够有效解决故障后柱上开关越级跳闸对网络重构的不利影响；
5)该系统采用分层集结的体系结构和混合通信方式，能够很好地降低系统造价和提高性价比，适合于我国国情；
6)该系统具有先进监控功能，10kV 分段开关和联络开关遥测、通信和遥控功能，配电开闭所遥测、通信和遥控功能、故障隔离、健全区域优化恢复、负荷均衡化、调度仿真和web 浏览功能。
三、自动化系统的技术特点
1)系统采用统一的软件平台设计思想，将县级电网调度自动化系统、变电站集控系统、城区配电自动化系统、配电地理信息系统以及DMS、EMS 集结为一体。完成所有配电网及其管
理功能，有效地降低了造价，具有较高的性价比；
2)充分应用馈线自动化和智能配电软件建立的理论、算法和应用软件基础，实现了系统网络拓扑的新型的简化的建模、故障的判断和隔离；建立了受故障影响的健全区域的优化恢复策略搜寻软件，能够有效减小停电面积，缩短停电时间；创立的突变量启动的不良数据辨识和网络结线分析方法能够有效地提高系统的可靠性和数据正确性；
3)采用了电容储能方式的开关两侧失电补跳机构，有效地消除了故障后柱上开关越级跳闸对网络重构的不良影响。
四、馈线开关监控终端(FTU)
该项产品已经经过两次更新换代，先进技术的应用，产品技术含量在不断提高，产品的可靠性、稳定性也不断提高，产品已逐渐实现系列化。技术特点：
1)该装置是一种集测量、保护、监控为一体的户外开关设备远程监控装置，能够与主站一起实现馈线故障定位、故障隔离功能；
2)该装置采用以下先进技术：a)软件平台采用嵌入式实时多任务操作系统，控制回路采用专用的可编程逻辑电路，保证了系统高效、可靠运行；b)模拟量输入采用零相差高精度高速同步采样、数字滤波算法，提高了装置精度；c)采用高可靠的开关电源实现交流、直流电源无延迟切换和对蓄电池的智能管理；d)该装置具有电容储能方式的停电跳闸控制回路，在交流电源失电后，仍能控制开关可靠地分、合，同时采用了一种过流启动，带电后延时合闸或闭锁的新的重合闸策略，显著提高了供电的可靠性。
3)电磁兼容性达到国家最高标准Ⅳ ，工作温度范围：一40oC～85~C，能适应户外和电磁严重污染的恶劣环境。
五、配变监控终端( TTU)
该装置是一种集测量、保护、监控为一体的装置，主要用于10kV 柱上配电变压器、箱式变电站和小区变电设备远程监控及数据信息传递功能。可采集变压器电压、电流、功率、电度量等。并将上述信息由通信网络发向远方的主站系统，而且能够接收主站发出的命令进行相应的控制操作，有助于网络的优化与管理。该装置采用以下先进技术：
a)软件平台采用嵌入式实时多任务操作系统，控制回路采用专用的可编程逻辑电路，保证了系统高效、可靠运行；
b)模拟量输入采用零相差高精度高速同步采样、数字滤波算法，提高了装置精度；
c)采用高可靠的开关电源实现交流、直流电源无延迟切换和对蓄电池的智能管理；电磁兼容性达到国家标准，能适应户外和电磁严重污染的恶劣环境。
六、变电站／开闭所远动终端(RTU)
该系列产品已经具备了表计RTU，交流采样RTU、CAN 总线方式的交流采样RTU。
1)交流采样方式RTU 技术特点是：在数据采集过程中采用差分式数字滤波器；采用双CPU模式和双端存储器RRAM；遥控输出采用唯一性逻辑判断闭锁控制。
2)CAN总线方式交流采样RTU技术特点是：
a)保留了原交流采样RTU的技术特点；
b)采用嵌入式WIN CE系统操作平台；
C)采用can总线方式，替代RS 一485总线方式；
d)采用功能分布式设计思路，各个功能由独立的单元完成，通过can总线方式与主机通信；具备网络通信能力；
结束语
电力事业的发展将越来越快,用电量也会越来越大;广大用户对供电质量与供电可靠性的要求也会越来越高。电网改造将给配网自动化技术与可靠性水平带来前所未有的发展机遇,电网应在未来的几年内加快配网自动化系统建设,提高供电质量和供电可靠性,从而满足当今社会建设的供电需求。配电网自动化的建设将不断提高供电公司对整个配电网的运行水平和管理水平,作为供电管理技术人员,要不断学习,不断总结经验,为广大用户提供高质量的供电服务。
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