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配电网自动化系统研究与应用探讨


配电网自动化系统研究与应用探讨
蒋 钢
( 广东电网公司深圳供电局,广东深圳 518000 )
[ 摘 要] 实施配电自动化可提高整个配电系统的供电可靠性和服务水平,产生显著的社会效益和经济效应。本文结合某城市配网的实际 情况,阐述了配电网规划与配电网自动化系统总体框架设计和功能。 [ 关键词 ] 配电网自动化系统;配电主站;配电子站;配电终端 经济的发展对配电网自动化提出了更高的要求,配电网自动化也 是电力系统现代化发展的必然趋势。技术在发展,需求也在提高,最终 目的都是为了扩大供电能力,提高供电可靠性,优化电力服务。从目前 的应用情况,有些内容只限于开发、研制和试用阶段,因此,应本着从 实际出发,统筹安排,循序渐进的原则,综合考虑近期与远期、全局与 局部、主要与次要的关系,进一步设计开发出先进、通用、标准的配电 网自动化系统,对电力市场的发展具有重要意义。 配电自动化, 《 配电系统自动化设计导则 》 中针对其特点给出了 很确切的定义:“利用现代电子、计算机、通信及网络技术,将配电网 在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进 行信息集成,构成完整的自动化系统,实现配电网及其设备正常运行及 事故状态下的监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化” 。当前, ,与地调、电 配电网自动化正在以 SCADA 与 GIS 合一,“营配合一” 力 MIS 等紧密集成的模式实行。 1 配电网规划 经过多年来城市电网的建设和发展,尤其是通过最近几年的城市 电网改造,某城市电网网架结构日趋合理,市中心区域的配电网络已基 本稳定,城区 110kV 变电站基本实现双电源或双回路供电,满足“Ⅳ 一 1”原则,城市电网的供电能力基本能满足城市发展需求。为了使城 市电网能更安全、经济、高效运行,满足日趋增长的各种用电需求,计 划分阶段实施配电网自动化。 1.1 设计的基本思路、范围和原则 1.1.1 基本思路 根据目前实际城网的发展情况 ( 城区主要线路已入地,网架基本 稳定 ) ,考虑以电缆网为主、兼顾架空线路网的发展,以及资金、人员、 机构、地域特性等具体情况,本着科学、实用的目的,制订某城市配电 网自动化系统 I 期设计。 1.1.2 设计原则 主要考虑的技术原则具体为: 1 ) 主站系统设计要考虑最终系统运行要求,即要满足整个城市配 电网自动化要求。后续系统的扩大不应对主站硬件、软件进行大规模的 修改。本期所建主站具有足够的容量和处理能力,保证接入后续终端并 不降低系统运行的性能指标。 2 ) 设计涉及的范围是首先实现自动化的市中心区重要负荷区域。 对市区和需实现自动化的其它区域,将按照规划,分阶段、分步骤实 施。 3 FA ) 系统功能以基于地理信息的配电 SCADA、馈线自动化 ( ) 、 AM/FM 图纸设备资料管理 ( ) 、与其他系统连网等目前配电生产运行 管理常用的功能为主,在有条件的情况下部分实现可用的高级应用。 4 ) 对监控设备 ( 开闭所、柱上开关 ) 主要考虑遥测、遥信、遥控 功能;对监测设备主要考虑遥测功能。选用的终端设备应符合有关行业 标准。 5 ) 对于 10kV 线路的多级保护,保护的设置与整定速断均为 0s, 过流可分级配置,但不宜超过 3 级。 6 ) 考虑可靠性和经济型原则,对监控设备采用以光通信为主的通 信方式,对监测设备采用以公网通信 ( 如 GPRS ) 为主的通信方式。 7)对变电站 10kV 出线开关的信息采集,通过调度自动化系统 (SCADA/EMS)主站连网获得,上述 10kV 线开关的控制权在 SCA图 1 配电网自动化系统组成框架

DA/EMS 侧;为实现 DA 自动化故障恢复功能,需要通过调度自动化 系统自动控制变站馈线出口断路器,为达到此功能,要求 DMS 系统和 EMS 系统间实现实时通信,需要保证变电站馈线层出现开关的图模、 数据及操作同步管理,系统间要求实现基于 IEC61 970 标准的安全互 联。 8 ) DMS 系统要求可与将要建立的该城市供电局公共信息平台系 统实现基于 IEC61970/61968 标准体系的即插即用,通过公共信息平 台和 WEB 功能向其他系统发送有关配电网运行实时数据并考虑安全隔 离措施。 2 配电网自动化系统总体框架设计 根据该城市配电网现有规模,考虑最终系统的规模,初步设计本 期配电网自动化系统的框架由控制中心 ( 主站 ) 、终端设备二层结构以 及连接这二层设备的通信系统组成 ( 如图 1 所示 ) 。

2.1 配电网自动化主站系统层 在该城市供电局调度大楼所在地调或配调中心设置配电网自动化 主站系统。该层由中心调度室和主站计算机系统及设备组成,是整个配 电网自动化系统的核心,通过该层实现对整个城市配电网的运行进行监 视与控制等操作;接收通过站控终端转发来的现场设备信息,或直接接 收来自各终端设备的配电网实时信息,利用这些信息分析配电网的运行 状态;对整个电网进行有效的运行管理,使系统处于最优的运行状态; 通过计算机连网,将配电网信息发送给该城市供电局公共信息平台系 统,通过公共信息平台系统提供给其他 自动化子系统,并通过公共信 息平台系统获取这些子系统与配电网有关的信息,实现信息共享。 调度自动化系统和配网自动化系统间需要进行变电站馈线层电气 接线图形、设备参数、电气参量、控制操作及操作状态等方面的数据交 换,为保证两套系统重叠设备对象 图模定义修改、参数管理、操作管 理的同步,要求两套系统间实现基于 IEC61970/61968 标准的安全互 联;要求做到重叠设备对象的图模、数据共享,图形、参数、参量修改 唯一,位置权限可以指定。要求做到数据源唯一。 设计要求 SCADSCADA/EMS/DMS 实现信息一体化目标。 2.2 终端设备层 在开闭所内设置开闭所监控装置(DTU),实现开闭所当地监视和控 制功能,完成开闭所的“三遥”及故障处理等功能。在环网柜 、柱上开 关等现场设备附近装设馈线开关监控终端(FTU),采集 ( 下转第 219 页 )

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2010 年 10 月( 上 )

应用科技
内的水分后,聚合物颗粒相互靠近,絮凝在一起,在水泥水化凝胶 ( 包 括未水化的水泥颗粒 ) 表面形成聚合物层。聚合物层粘结了骨料颗粒的 表面及水泥水化凝胶与未水化水泥颗粒混合物的表面,因而可以提高抗 折强度,致使其抗折强度降低较少。 3.3 电阻率 图 6 可以看出砂浆的电阻率曲线先下降到一定值,基准砂浆电阻 率随时间增长,逐步增大,而改性砂浆的曲线则随苯丙乳液增加,逐渐 变得平缓。溶解期是从水泥开始加水拌和到电阻率达到最小点所用时 间。在这个时期,水泥的溶解占优势地位。电阻率最小点时间和初始时 间都随着苯丙乳液掺量的增加而延长。因此,掺入苯丙乳液使浆体中可 溶性离子改变,从而不仅延缓了凝结时间,也使强度发生了改变。而整 个溶解期的时间随着乳液掺量的增加先延长而后又逐渐下降,这与水泥 浆稠度变化趋势基本上是一样的。在水化期内,掺加乳液的水泥浆的电 阻率要比水泥净浆的电阻率大,而且随着乳液掺量的增加,其电阻率有 逐渐增加的趋势。这是因为离子浓度越大电阻率越低,水泥净浆中离子 浓度较大,但是随着乳液的加入,乳液形成薄膜,阻碍了离子的运动所 以使电阻率增大。 [ 参考文献 ]
[1] 祝启坤.膨润土在土木工程中的应用和机理.化工矿产地质,2003. [2] LI ZONGJ IN WEI XIAO- SHENG. The Electrical Resistivity Of Cement Paste Incorporated With The Retarder. J ournal of Wuhan Univesity of Technology- mater.sci.ed [3] M Lea.Lea's Chemistry of Cement and Concrete.4th Editio London, Arnold,1998.

乳液掺量越多电阻率增长越缓慢,强度发展变化越慢。通过电阻率试 验,我们可以根据电阻率变化的快慢间接推断出水泥砂浆前期的强度变 化情况。 4 结论 1 ) 苯丙乳液可显著提高水泥砂浆的流动性,改善水泥砂浆的和易 性。相同稠度情况下,在水泥砂浆中加入苯丙乳液可以减少用水量,当 乳液掺量为 3%时,其减水效果最好。 2 ) 苯丙乳液可以提高砂浆的保水性能,较好地减少砂浆干缩裂 缝,从而更有利于改善砂浆的抗渗性。 3 ) 加入 0.5%- 10%苯丙乳液会显著降低水泥砂浆的抗压、抗折强 度,但苯丙乳液掺量的多少对 28 天抗折强度影响较小。 普通水泥砂浆因收缩大,粘结强度低等原因较少用于裂缝的修补, 而通过聚合物乳液改性水泥砂浆能提高其工作性能,减少浆体收缩,提 高粘结强度,改善防水抗渗能力及抗冻融能力,降低纯聚合物材料的费 用。

图 6 水泥浆的电阻率性能

凝结期是从电阻率最小点时间到反曲点时间,在这个时期,电阻 率持续增长,这说明随着时间的变化,浆体的强度也在逐渐增大,苯丙

( 上接第 212 页 ) 各开关所在线路的电气参数 ( 电压、电流、有功、无功、功率因数、电 ) ,并将这些信息向上级系统传输;监视线路运行状 能量、开关位置等 况,当线路发生故障时,及时将故障信息上报给上级系统等待上级系统 发来指令进行开关分 / 合控制,进行故障处理;执行主站遥控命令,对 开关进行分 / 合闸操作。在配电变压器 、箱变等变压器设备旁装设配电 TTU ) ,采集并处理配电变压器低压侧的各种电气参 变压器监测终端 ( 数,并将这些参数信息向主站传输;监视变压器运行状况,进行分台区 考核等,当变压器发生故障和非正常运行情况时,及时将这些信息上报 给主站。 2.3 通信系统层 根据不同的应用需求,考虑系统造价,本期设计该层主要采用两 GPRS 公网 ) 方式。对 种通信方式:光通信 ( 专用 ) 方式和无线通信 ( DTU FTU 市区开闭所 ( ) 和柱上开关 ( ) 采用光通信方式;对配电变压 TTU 器的监测 ( ) ,采用公网的 GPRS 等无线通信方式 。 3 配网自动化系统功能 1 ) 配电 SCADA 功能,主要包括:数据采集 、传输与处理;控制 和调节;事故追忆;报警处理;历史数据管理;报表管理;曲线及记 录;拓扑着色;人机联系;大屏幕投影;系统时钟;设备资料/运行统 计;故障定位、隔离和非故障段恢复供电。 2 FA ) 馈线自动化 ( ) 功能,主要包括:故障定位、故障隔离、非 故障区间转带 、事故重演、对开闭所故障的处理 。

3 AM/FM/GIS ) 自动制图/设备管理/地理信息系统 ( ) 。 4 SCADA / EMS ) 配网主站系统与其他系统连网,主要包括:与 的连网;与公共信息平台系统的连网;WEB 的数据发布。 5 ) 配电管理及高级应用 ( 选配 ) ,主要包括:网络拓扑分析;网络 重构;线损分析;状态估计。 4 结语 配网自动化系统是一个涉及面广 ( 一次设备 、二次设备 ) 、投资大 的系统工程,应具有“积木式”的可扩充性。它需要分期分批逐步完 善,要求系统结构具有良好的可扩充性,把每期的子系统以“积木”的 方式“填加”到整个配网自动化系统中去。所以,整个系统须采用开放 式设计,能接入不同厂家的不同设备。随着计算机技术、智能控制理论 和通信技术的发展,配网自动化亦随之而向网络化、智能化的方向发 展,对提高配电网的安全运行及经济效益起到了不可估量的作用。

[ 参考文献 ]
[1] 陈堂,赵祖康,陈星莺等 .配电系统及其自动化 [M].北京:中国电力出 版社. [2] 徐丙垠.配电自动化远方终端技术[J ].电力系统自动化.

TECHNOLOGY TREND

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