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配网自动化系统的基本构成

来源:智能电力网 时间:2021-02-01 17:47:32 发布信息

   配网自动化系统是一项系统工程,它大致可分为三个子系统:配网自动化主站系统(位于城市调度中心);配网自动化子站系统(常设在变电站内);配网自动化终端(FTU、DTU、TTU等)。


一、配网自动化主站系统

  主站系统由三个子系统组成:配电SCADA主站系统;配电故障诊断恢复和配网应用软件子系统DAS;配电AM/FM/GIS应用子系统DMS构成


  1.配电SCADA主站系统由前置机服务器(RTU服务器)、SCADA服务器、调度员工作站(MMI)、报表工作站、DA服务器、GIS服务器等组成。前置机服务器:它包括若干台前置机服务器。其中一台为主前置机服务器,当服务器出现故障时,从前置机服务器中的一台自动成为主前置机服务器,以保证系统的正常运行。


  2.为保证配网自动化系统投运后,能够完全满足本系统的技术要求,必须对本系统起至关重要作用的配电故障诊断和恢复功能(即DA功能)进行联调测试。在进行DA联调测试前,必须保证以下条件完整无误:

  (1)主站置库完毕并经反复检查无误;

  (2)主站、子站和FTU之间的通讯正常;

  (3)对要进行DA测试的FTU进行遥测、遥控、遥信调试,并保证其功能正常;

  (4)恢复无故障区段的供电时,必然涉及到变电站出口断路器,因此要对变电站的出口断路器进行遥控测试。另外,在DA测试中采用继电保护测试仪模拟故障引起开关跳闸的方式启动配电自动化系统的DA功能,完成一次设备的实际动作。实现故障的自动隔离、非故障区段的恢复可以采取多种方法,取决于自动化装置的技术特点和整体方案。一般有就地控制和主站远方控制两种方式。就地控制以馈线终端单元(FTU)之间的配合为主,不需要通信通道,通过对线路过流或过压的检测,以及对开关分合闸的逻辑控制实现故障区段的隔离和非故障区段的供电恢复;主站远方控制方式需要有可靠的通信通道,通过主站软件对FTU上传信息的分析判断,制定合理的隔离策略和网络重构策略,远方控制配电开关实现故障区段的隔离和非故障区段的供电恢复。


3.配电管理系统DMS。

  (1)从输电系统自动化的发展来看,中国目前已普及了以SCADA功能为主的地调自动化系统,但作为更高层次的能量管理系统(EMS)却尚未全面达到,尽管如此,输电系统SCADA已经发挥了巨大的作用。由于配电系统较输电网更复杂、更分散,实现综合管理系统水平的配电管理系统(DMS)的难度也就更大。因此,应当学习输电系统自动化发展经经验,在使用中不断提高系统自动化水平。

  (2)配电主站系统中的AM/FM/GIS是配电管理系统的重要功能之一。它是将地理学空间数据处理、计算机技术与电力系统相结合,为获取、存储、检索、分析和显示电力设备的空间定位资料和属性资料而建立的计算机化的数据库管理系统。其中AM为自动绘图,FM为设备管理,GIS是地理信息系统,AM/FM/GIS是配电管理系统DMS的基本平台。利用AM/FM/GIS集成DMS系统,建立统一的DMS数据库,为各子系统提供共享资料,从而减少资料的冗余度,保证资料的一致性,提供良好的全图形化的人机界面。地理信息系统GIS的引入为电力系统应用提供了全新的表达形式,更具有现实性,更直观易用,并对现有应用进一步扩展,使其具备空间管理、运用能力,实现更高一级的管理。

  (3)配电地理信息系统GIS与配电SCADA系统互联,使实时数据在地理信息图上显示并为GIS的空间分析子过程提供数据,该局配网GIS与SCADA实时数据同步。配网GIS系统本身就支持SCADA实时数据的显示,但由于GIS系统运行在该局办公自动化10网段上,而SCAD系统运行在191网段上,目前为了实现GIS系统的实时显示,利用WEBSRV(双网卡设置191和10段IP)机器作为CADA实时数据转发服务器,10段的GISSRV(10网段的SCADA服务器)作为SCADA实时数据接受服务器,利用转发程序实现两个不同网段的实时数据同步。


二、配网自动化子站系统

   因为配网监控设备点多面广,配电SCADA系统的系统测控对象既包含较大容量的开闭所、环网柜,又包含数量较多、分布较广的柱上开关,不可能把所有的站端监控设备直接连接到配电主站,因此必须增设中间一级,称为配电子站(SUB-STATION),由其管理其附近的柱上开关、开闭所、配电站端监控设备,完成“数据采集器”、馈线监控、当地监控及馈线重合闸的功能;并将实时数据转送配电主站通信处理器,这样既能节约主干通道又使得配电自动化主站SCADA网络可以继承输电网自动化的成熟成果。


三、配网自动化终端

  城市配网自动化终端负责对城域所辖的柱上开关、开闭所、环网柜、配电变压器等进行监控,既要实现FTU、TTU等的三遥功能,又要实现对故障的识别和控制功能,从而配合配网自动化主站及子站实现城区配网运行中的工况检测、网络重构、优化运行以及网故障时的故障隔离和非故障区域的恢复供电。


馈线终端设备(FTU)

  FTU 是装设在馈线开关旁的开关监控装置。这些馈线开关指的是户外的柱上开关,例如10kV线路上的断路器、负荷开关、分段开关等。一般来说,1台FTU要求能监控1台柱上开关,主要原因是柱上开关大多分散安装,若遇同杆架设情况,这时可以1台FTU监控两台柱上开关。


配变终端设备(TTU)

  TTU监测并记录配电变压器运行工况,根据低压侧三相电压、电流采样值,每隔1~2分钟计算一次电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能等运行参数,记录并保存一段时间(一周或一个月)和典型日上述数组的整点值,电压、电流的最大值、最小值及其出现时间,供电中断时间及恢复时间,记录数据保存在装置的不挥发内存中,在装置断电时记录内容不丢失。配网主站通过通信系统定时读取TTU测量值及历史记录,及时发现变压器过负荷及停电等运行问题,根据记录数据,统计分析电压合格率、供电可靠性以及负荷特性,并为负荷预测、配电网规划及事故分析提供基础数据。如不具备通信条件,使用掌上电脑每隔一周或一个月到现场读取记录,事后转存到配网主站或其它分析系统。

  TTU构成与FTU类似,由于只有数据采集、记录与通信功能,而无控制功能,结构要简单得多。为简化设计及减少成本,TTU由配变低压侧直接变压整流供电,不配备蓄电池。在就地有无功补偿电容器组时,为避免重复投资,TTU要增加电容器投切控制功能。


开闭所终端设备(DTU)

  DTU一般安装在常规的开闭所(站)、户外小型开闭所、环网柜、小型变电站、箱式变电站等处,完成对开关设备的位置信号、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能量等数据的采集与计算,对开关进行分合闸操作,实现对馈线开关的故障识别、隔离和对非故障区间的恢复供电。部分DTU还具备保护和备用电源自动投入的功能。

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