1 唐山配电自动化系统的发展分析
1.1 概述
随着唐山地区经济的迅猛发展, 对电力需求、供电质量和供电可靠要求越来越高, 传统的技术和管理手段已无法适应新的形势要求, 配网自动化系统应运而生。
作为网公司的试点项目, 唐山配网自动化经过一期、二期建设已初见成效, 实现了所有安装配网自动化终端的配电设备运行状态和部分配电网络的实时监控, 进而实现了设备掉闸和保护动作等情况的及时报警。配电网自动化的应用减少了线路掉闸次数, 提高了供电可靠性。
1.2 配电自动化系统主要模式
(1) 网络结构。
系统遵循ISO—OSI七层网络参考模型, 采用网络交换技术和多网式体系;在TCP/IP协议的支持下, 采用分流/冗余的双网机制;采用Client/Server分布式体系结构及支持多操作系统平台的运行开放机制, 保证实时信息最高速传输, 同时适应未来信息扩展的需要。
系统采用通用、先进、可靠的软件平台, 利用无缝集成技术, 将外部通信接口与其他系统平台进行连接, 用以访问其他系统。系统提供基于Internet技术的Web服务, 可以向MIS等其他系统发布信息, 用户可以通过浏览器访问实时信息和历史数据。
(2) 系统架构。
唐山供电公司配网自动化管理系统按分层分布式体系结构设计, 为两层三区结构。
(1) 第一层:配电主站层。主要负责整个10kV及以下线路、设备及用户的运行监控和配电运行管理。主站层又分为三个区:配电SCADA系统、地理信息系统 (GIS) 、配电管理系统 (DMS) 。各区之间通过网络隔离及防火墙等网络安全设备实现网络安全防护。
(2) 第二层:配电终端层。配电终端层主要由负责数据采集和处理的F T U、D T U、TTU自动化终端组成, 采集各种配电网的实时数据信息, 并执行上级下发的控制命令;负责对线路、环网开关柜、开闭站、配电室、配变开关柜等进行数据的采集与控制。终端安装点较为集中或安装规模较大时, 可设立二级子站, 通过变电站内微机保护通信或RTU, 将各变电站及开闭站的信息进行汇总, 转发给主站, 并接收来自主站的控制命令。
1.3 数据通讯方式
配网自动化的通信包括主站对子站、主站对现场终端、子站对现场终端、子站之间的通信等广义的范围。通信是实施配网自动化的一个重点和难点, 区域不同、条件不同, 通信方案也多种多样, 主要有光纤、有线电缆、电力载波、微波、GPRS等。根据唐山配网的现状及技术条件, 目前采用光纤及GPRS混合的通信方案。主站与子站, 变电站及开闭站与主站之间采用光纤通讯;终端与主站, 终端与子站之间采用GPRS通讯。
1.4 唐山配电自动化的主要功能与特点
唐山配电自动化系统的特色在于, 瞄准配电网的自动化与信息化, 建立相应的系统管理平台, 同时与线路、设备的自动化步伐相协调, 实现对配电网线路与设备运行状态的实时监控。其主要功能主要有以下五个方面。
(1) 目前, 系统以实现接入配电网的自动化系统的设备和用户包含20座开闭站、42座环网柜、436座箱变、268座配电室以及165个重点用户。利用配电SCADA功能, 实现对辖区用户分界开关、小区配电室、所需监控的开闭站等的监控与管理, 使几乎所有10kV架空线路在故障时能快速诊断和隔离, 非故障区域的迅速恢复供电。
(2) 市区范围内的10kV线路的所有测绘工作已完成, 测绘成果及配电设备台账已导入GIS系统工作, 且能够在DAS系统正确发布。利用配电GIS功能, 实现了自动生成及自动同步各种图形, 具备快速显示功能, 实现设备、用户信息查询及定位等多种基于GIS的网络分析功能。
(3) 共享数据资源的程度大大提高。配网自动化系统建立了与调度自动化系统、生产MIS系统、95598呼叫系统的数据接口、负控系统, 实现数据的整合和交换, 构成了完整而且可行配网自动化系统。
(4) 利用配电自动化系统的标准化、流程化和数字化管理, 使业务流程标准化, 并且更高效。不同业务其定制流程也不同, 通过业务流程表单的提交、审批、执行和检查, 使得配网的生产计划管理、调度管理、缺陷管理、巡视管理等流程在系统中正常流转。
(5) 在Web发布配电数据。利用Java技术和Web技术开发的Web浏览器, 使不同用户可以根据不同的需求设置权限, 用户可以根据自身需求查询负荷饿、查询配电设备、浏览配电网接线图等。
2 韩国配电自动化系统的发展分析
2.1 概述
韩国是目前世界上配网自动化系统覆盖面较大、发展较快的国家。韩国配电系统原来多为6.6kV, 从1996年开始将配电系统普遍升压为22.9kV, 目前99.7%的线路已经完成升压改造。目前, 韩国电力系统使用的电压等级为7 6 5 k V、3 4 5 k V、154kV、22.9kV、380/220V。截至2001年, 韩国配电系统有5400条出线, 架空配电线路总长约17万千米, 其中地下电缆配电线路占9.4%, 总长1.6万千米。
韩国电力公司 (KEPCO) 将韩国配网自动化的发展定义为三个阶段。
1984年开始, KEPCO对22.9kV配电网进行配网自动化研究, 在进口技术的基础上自行研发了配电线路载波系统 (DLC) , 并进行了现场测试。当时的D L C仅处于能满足一个自动化系统的需要的水平。
1990年至1997年, KEPCO第一次运行了韩国配电自动化系统 (KODAS) , 这是第一个采用本国技术和国产设备的配电自动化系统。这套系统采用通讯导线和有线电视网络共同监视现场设备的运行状况, 实现了配电线路自动化。KODAS于1996年8月在首尔东部Gang—Dong公司投入运行。
K E P C O开发了新的配电自动化系统N D A S, 这是在K O D A S的基础上进行改进后形成的一套系统, 增加了许多新功能。
2.2 韩国配电自动化系统主要模式
韩国配网自动化系统主要有三种模式, 即小规模DAS, 大规模DAS, 单服务器型大规模D A S。
小规模DAS主站采用单PC机, 主要用于200台受控开关以下配电系统的小城市和农村地区, 目前已应用174套。其功能主要是配电系统运行的远方监视控制。
大规模DAS主站采用server/client结构, 双冗余服务器, MSSQLServer2000数据库, 通讯规约采用DNP3.0, 地理信息系统为自己研制的MFC系统。主要用于大城市。主要功能为配网系统监视控制 (有线通讯2s, 无线通讯8s) 、故障自动判断、隔离、非故障段自动恢复供电 (2min以内) 、配电系统网损最小化等。
单服务器型大规模DAS同大规模DAS类似, 只是采用了单台服务器, 在今后需要时可非常容易地升级为双冗余服务器系统。
发生线路故障时, 变电站的出线断路器先按0.5s和15s的间隔重合两次。如果重合不成功, 再根据FTU上传上来的短路电流判断故障发生区段, 通过DAS系统遥控打开故障区段两侧负荷开关, 然后合上出线断路器 (按照分工, 变电站出线断路器由地区调度控制, DAS不能操作) 。一般工作流程是:待故障区段两侧负荷开关打开后, 由D A S工作人员电话告知地区调度工作人员, 由地区调度工作人员对出线断路器进行操作。同时根据负荷和电压降情况将故障段后面的负荷转供到其他线路。
2.3 数据通讯方式
韩国在实施配网自动化的过程中, 对通讯系统进行了研究和探索。目前, 应用的通道主要有电话线、移动电话、光纤、无线等。在众多的通讯方法中, 只有Trunkedrad io是电力公司投资建设的, 其他均为租用社会上的。因此, 在选用通讯系统的时候, 费用的高低是进行决策的重要依据。
K O D A S的主要功能与特点。
KODAS有许多功能, 如显示、监控、计量、数据管理、自动读表等。显示功能可显示导航窗口、高压配电系统图和变电站一次接线图。监控功能包括10项内容:合/分、断相、相平衡、闭锁/解闭锁、就地/遥控、气体压力、开关、FRU电池状态、故障指示器的信息 (自动模式, 手动模式) 。
另外, KODAS还具有以下特点。
(1) 统一组织、统一实施。韩国配网自动化系统由韩国电力公司有关部门统一进行研究开发, 开发成功后, 全国按照统一的三种模式推广。并且大规模DAS系统 (含单服务器型大规模DAS) 由指定的公司进行实施, 小规模DAS系统可由当地的电力公司自行建设。
(2) 实施规模大。据介绍韩国已全部实施了配网自动化系统, 特别是汉城, 11个供电区全部实施了配网自动化系统。
(3) 系统多以根据本国实际情况自主开发为主, 不照抄国外做法, 力争简单、实用、经济、可靠。目前高级应用程序不多, 计划今后逐步扩展。电子地图为自主开发的MFC系统, 速度较快, 但由于不是商用产品, 今后升级、维护工作量较大。
(4) 对实施配网自动化做了比较详细的定量的经济效益分析。在配网自动化的建设和运行中, 尽可能减少投资, 降低费用, 实现较好的经济效益。
(5) 配网自动化系统初期投资比较少, 主要是因为其主站及通讯系统等要求和配置比较低。
(6) 一次网络结构比较完善, 目前已实现4分段3连接, 平均一条线路有3.5个负荷开关, 计划今后达到6分段3连接。
3 结语
通过以上分析, 可以看出, 以韩国为代表的早期发展配电自动化的国家发展较为完善。中国的配电自动化虽然起步较晚, 但借鉴他国发展经验, 近几年发展迅速。但是, 不同国家发展背景不同, 基本国情不同, 电力已有基础不同, 都使得不同国家的发展道路也会有所差别。中国的配电自动化的发展需要以结合中国的实际情况为前提, 有选择的学习他人发展经验, 走出一条适合自己的特色道路。
摘要：进来配电自动化在全球蓬勃发展, 成为电力系统现代化发展的必然趋势。国外配网自动化发展的比较早, 技术比较成熟。而我国配电自动化系统起步较晚, 尚未成熟。以下将以我国试点项目唐山配电自动化系统与韩国配电自动化系统, 从整体概述, 系统与结构模式, 数据通讯方式四个方面进行对比分析。
关键词：配电自动化系统,唐山,韩国
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