配电自动化系统设计_毕业设计(编辑修改稿)

配电自动化系统设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

第一步使线路运行达到能自动分段。 第二步建立通信通道实现 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition。 监控和数据采集 )功能。 第三步实施非故障段的自动恢复供电。 日本是配电自动化发展得比较快的国家。 从 50 年代开始在配电线上开始采用自动隔离故障区，并向健全区 (无故障区 )恢复送电的按时限顺序送电装置 :发了各种就地控制方式和配电线开关的远方监视控制装置。 70 年代 后半期开始利用计算机构成自动控制系统。 其后由于电力电子技术、计算机技术及信息传送技术的发展，配电自动化计算机系统及配电线远方监视控制系统在实际应用上得到很大的发展 .到 1986年，全国 9 个电力公司的 41610 条配电线路己有 35983 条 (%)实现了故障后的按时限自动顺序送电，其中 2788 条 (%)实现了配电线开关 (指柱上开关 )的远方监控 (包括一般的和计算机监控 )。 新加坡公用电力 .局 (PUB)在 80 年代中期投运并在 90 年代加以发展和完善的大型配电网的 SCADA 系统，其规模最初覆盖其 22kV 配电网的 1330 个配电站，目前己将网络管理功能扩展到 配电网，进而覆盖约 4000 个配电站。 从国外配电自动化系统采用的通信方式看，尚没有一种通信技术可以很好地满足于配电系统自动化所有层次的需要。 在一个配电自动化系统内，往往由多种通信技术组合成综合的通信系统，各个层次按实际需要采用合适的通信方式。 在日本，由于无线电通信频段大都被电台占用而很难得到保证，日本在配电自动化系统中，基本不采用无线电通信。 光纤因处在发展阶段，目前只在一部分地方使用。 比较普遍的是利用通信电缆和配电线路来传送信号 .而在欧美等国，却广泛采 用无线寻呼通信网络和有线通信相结合的方式。 目前使用较多的配电线信号传送方式有 :音频控制方式，音频电流传送方式和位相脉配电自动化系统设计 3 冲方式 .利用专用电话线或 CATV 有线电视电缆，采用屏蔽双绞线 (RS 一 485)、光导纤维等方式，也是广泛采用的配电自动化通信方式。 UHF 和 VHF 电台、调频广播 (FM)和调幅广播 (AM)多用来用作负荷监控的信道，无线扩频和一点多址微波通信大多用于配网自动化的通信主干线。 国外配电自动化的实现，大致是先实施馈线自动化，然后建立通信通道和配电自动化主站系统，再完善各项功能。 然而，在这过程中留有大量的 有待开发的自动化功能和一些已开发的功能之间的重叠。 配电自动化的发展经历了各种单项自动化林立，号称 “多岛自动化 ”的配电系统，向开放式、一体化和集成化的综合自动化方向发展的过程，目前己具有相当的规模，并从提高配电网运行可靠性和效率，提高供电质量，降低劳动强度，充分利用现有设备的能力，缩短停电时间和减少停电面积等方面，均带来了可观的经济效益和社会效益。 日前国外正致力于配电自动化专家系统和配电网仿真培训系统等研究。 并且在研究通过负荷分配的优化来减少网损，对变压器负荷进行管理，以最大限度地利用变压器容量并降低系统有 功损耗，以及按即时电价对用户负荷进行管理等。 国内配电自动化起步于 20 世纪 90 年代，较国外发达国家滞后 20 年。 由于资金和计算机技术等条件的限制，同时这也是一个相对崭新的课题，需要一个认识过程，因此一直发展比较缓慢。 近年来特别是全国大规模进行城乡电网改造以来，配电自动化方面的工作取得了比较大的进展，众多科研开发企业和制造商开发研制了配电系统自动化集成技术、应用软件和一二次设备，许多地方供电企业进行了不同层次不同规模上的试点，这些都为供电企业的供电可靠率、供电质量、设备安全、劳动生产率、现代管理水平的提高发挥了 一定的作用，为我国配电系统自动化的发展积累了经验、创造了条件。 上海市供电局在浦东金桥金藤开发区实施了配电自动化工程，第一期工程采用法国施耐德集团生产的 PR 环网开关会柜 9 台，基本达到了遥控、遥信和遥测的目的，但规模较小，且设备依赖进口，造价高，不便推广普及。 北京供电局以引进日本东芝技术生产的具有自动化功能的柱上真空开关设备八台，即将投运，达到国外配电自动化第一阶段水平。 沈阳电业局于 1995 年安装了 10 台丹阳生产的柱上真空开关，采用有线控制，但未大面积推广，而且也属于国外第一阶段水平。 此外，石家庄供电局、大连 供电局、南京供电局、郑州供电局、武汉供电局和广州供电局也分别立项或进行了一定规模尝试。 银川城区配电自动化系统全部采用自行研制的国产设备，采用馈线 RTU，配变 RTU和建立在 windows95， windowsNT 平台上的先进的计算机网络系统，运用 SQL Server大型数据库系统，并采用有线通信和无线通信相结合的综合数据通道，而且充分利用银川地调的已有资源，实现了配电网中 30 余条进线、几十条馈线和 7 个开闭所及小区变的全面监控，取得了大量经验，该系统己于 1998 年 8 月 20 日通过国家电力公司组织的技术鉴定，达 到国内领先水平。 这是我国第一套通过技术鉴定的配电自动化系统，它标志着我国城网改造进入了一个新的阶段。 目前西安供电局和宝鸡供电局也在按银川模式建设配电自动化系统。 从设备制造水平的角度看，国内不少企业己成功地研制出能够满足配电自动化要求的产品 .比如可靠的柱上真空开关、重合器、馈线开关远程式终端 (FTU)、变压器测控单配电自动化系统设计 4 元 (TTU)、开闭所、小区变远程终端〔 RTU)、配电网地理信息系统 (GIS)、负荷监控系统、配网管理信息计算机网络、智能式电度表及远方抄表计算机系统，以及各种数据传输设备 (DCE)等。 我国配电自 动化的发展大致可以分为三个阶段。 第一阶段，引进国外的自动化开关设备，通过智能开关设备之间的配合实现故障定位、隔离和自动恢复供电，这被称之为就地控制的馈线自动化模式，这种方案仅在故障处理时才起作用，且不能检测出中性点小电流接地电系统的单相接地故障，而在我国绝大多数城市中，故障停电占用户的停电时间比例很小，而引入的自动重合器、分段器和负荷开关价格昂贵，投入很大，收效甚微。 第二阶段，实现配电层次的 SCADA功能，通过建立配电系统的实时监控系统 (SCADA系统 )，即在配电网调度中心建立主站系统，在各变电站、开闭所设 置 RTU， FTU 等远方终端，通过通信通道联系，从而达到实现对配电网监控的功能。 这种模式的故障处理时间大大缩短，而且在配电网正常运行时可以对配电网进行监控和运行管理，实现系统的优化运行，这也是近年国内来所采用的主要配电自动化的模式，但是这种模式需要借助于通信系统，而且故障的处理依赖主站进行。 第三阶段，通过多年的配电网的改造和各单项自动化 (如负荷控制、远程抄表系统、配网系统管理系统等 )的发展，借助现代计算机技术、网络技术和通信技术实现各子系统之间资源共享，达到配电管理层次。 研究的主要内容 本课题所研究 的配电网自动化系统是以农垦建某分局城区供电网络为研究对象，对某城区配电网络自动化进行整体设计。 该研究旨在通过对某城区配电自动化系统的调研分析 ,制定最佳设计方案，最终为实现最为理想的某城区配电网自动化系统。 （ 1） 配电网自动化整体设计概要 通过对某城区的供电负荷及配电网的现状，考虑到今后五至十年的发展规化，依据相关的设计原则以及要达到的目标。 研制出适合于该城区最佳的配网自动化整体设计方案，确定系统实现的功能。 并针对配电网自动化实施过程中遇到的技术难点，提出相应的对策。 （ 2） 馈线自动化设备及功能实现 馈线 自动化 (FA)是实现全面自动化的基础。 配电网中由于馈线引起的停电时有发生，此时如何尽快恢复供电则是配电自动化的一项重要任务，因此，故障自动隔离和自动恢复供电是馈线自动化系统的一个主要功能。 合理选择实现馈线自动化的模式、 合理选择一次配电设备，加装智能化终端设备，实时遥测、遥信和遥控功能，是馈线自动化功能实现关键之所在。 （ 3） 用户集中抄表系统 随着城区的规模不断发展，抄表收费给电力系统的生产带来了越来越大的困难，手工抄表不仅浪费了大量人力资源，而且会产生各种差错，给电力企业带来经济损失。 因此，实现用户抄表计费 自动化也是配网自动化重要内容之一。 通过电能数据的采集、传送、处理、保存，进行有关电量计算、线损考核，分类汇总查询及有关报表单据打印等配电自动化系统设计 5 工作，来完成自动抄表计费工作。 （ 4） 配电自动化主站、子站系统 配电自动化主站系统是配电自动化系统的核心，主要完成配电网的 SCADA 系统功能、故障处理及负荷转移计算功能、配电 GIS (AM/FM/GIS)功能，还包括配电高级应用软件等。 配电子站主要采集变电站内 RTU 和户外各种 RTU（ FTU, TTU 等）的数据信息，并进行数据汇集和转发。 由于配电子站管理的 RTU 数目众多（是变 电站监控系统的 3到 5 倍），由此要求配电子站有高可靠性和灵活配置。 因此要合理选择主站、子站的设计方案，最终实现资源共享、信息共享。 （ 5） 通信系统设计 配电网自动化中，最关键、最核心的问题就是通信。 在配电系统中，由于各种元件过于分散，节点数目众多，对通信提出特殊的要求，这也意味着通信系统分布庞大，应当从控制中心到达数以万计的从杆上到地下的远方设备。 在主站、子站、馈线与终端设备之间选择合理的通信网络 ,从而达到性能价格比最高，确保配电自动化系统高效、安全可靠运转。 配电自动化系统设计 6 2 城区配电自动化设计概要 概述 某城区是其供电区内负荷密集，供电量最大的区域，该城区是 某 农垦分局所在地，是某城区 分局工业、商业、文化、政治、体育、通讯、居民生活中心。 也是某垦区的交通枢纽和商品集散中心。 某城 区实施配电网自动化系统，可达到提高供电可靠性、提高供电大质量、降低损耗、提高配电网整体管理水平、稳员增效的目的，有着显著的经济效益和社会效益。 设计原则 为了使系统建设能取得好的效果，保证与现有资源共享，节约投资，系统整体方案的设计将遵循以下原则： （ 1） 工程的设计思想，对某城区整个配电系统的自动化进行统一的规化和设计，采用 集中与分布相结合，保证数据和信息资源和高度共享，避免重复投资和资源浪费，以期获得最大的投资效益。 （ 2） 系统软硬件采用层次化的体系结构，充分保证系统的可维护性、可扩展性和实用性。 （ 3） 遵循各种相关的国际标准、国家标准，保证系统的开放性。 （ 4） 本方案将以高性能的地理信息系统作为整个配电网管理系统 (DMS)开发的支持平台，使包括配电 SCADA 在内的 DMS 的所有子系统都构筑在地理信息的基础上，保证信息的高度共享。 （ 5） 对已有的自动化系统（如调度自动化系统等），本系统可以开放地、方便地与之实现信息交换。 例如： 变电站站内开关的信息、站内母线电压、出线电流等可由现有变电站综合自动化系统终端 中 调取，不用另外采集，以节省投资。 （ 6） 系统采用了分层、分布式体系结构，保证能够分期、分阶段地逐步实现配电自动化的各项功能。 设计目标 本方案的实施主要要达到以下几个主要目标： （ 1） 提高配电网系统运行可靠性，减少故障停电范围，缩短非故障区域恢复供电时间； （ 2） 提高供电质量； （ 3） 优化网络结构和无功配置，降低线损； （ 4） 提高配电网系统运行管理的自动化水平，提高供电设备利用率，降低运行维护费用，最大限度地提高企业 经济效益； （ 5） 提高用户服务质量和投诉响应能力，改善线路故障时用户服务的反应能力； 配电自动化系统设计 7 （ 6） 建立完善的配电自动化系统并具备良好的系统扩展能力，实现局内系统的资源共享，提供优化决策平台、提高管理水平。 设计依据及要求 本设计依据为国家有关部门制定的《配电自动化系统功能规范》、《 10KV 配网自动化发展规划要点》、《配网自动化系统远方终端》和《县级城市配电网自动化实施技术导则》等有关要求以及《 某 城区发展总体规化》、《 某 城区配电自动化系统技术方案》等有关文件。 根据国电公司《 10KV 配电网自动化发展规化 要点》的要求，配电自动化规划设计的基本要求主要有： （ 1） 使接入 10KV 公用线路上的用户具有两个以上的电源供电的可能性，其中应使2/3 以上的用户享有 “N1”供电可靠性的能力； （ 2） 对配电网设备运行状况进行远方监视和检测； （ 3） 当线路发生故障时，能自动隔离故障区段，并恢复对非故障区段的供电； （ 4） 根据需要可远方对网络进行重构和负荷转带； （ 5） 与其它系统进行信息交换，资源共享； （ 6） 配网自动化的一次设备、通信和自动化设备应满足相关的标准要求。 配电自动化难点分析 配电自动化有其自身的 许多特点，这些特点将使其在实施过程中遇到许多难点问题，因此在设计配电自动化系统方案过程中必须注意这些难点问题加以解决。 配电自动化实施难点问题及对策主要有： （ 1） 设备众多，量大面广、系统组织要求高 配电自动化与目前国内已实现较为成熟的调度自动化系统相比较有许多不同点，调度自动化系统管理的主要是户内设备，其通信量大，但比较集中，而配电自动化系统管理的是大量的户外设备，其通信量小、但非常分散，配电自动化系统的测控对象通常要成百上千甚至于上万点之多。 管理的设备数量比调度自动化系统要多得多，而且大部分的设备要。