论文部分内容阅读
【摘 要】随着电力市场的放开，工程实践以及理论的不断完善,以及国家的配网改造的资金投入力度加大,配电自动化水平必将不断提高。本文结合工程实际,研究了TTU在配电网中的应用。
【关键词】配电自动化;配电监控终端;功率因数
1.国内外配电自动化的发展及现状
配电系统自动化是利用现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术,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,实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化。在一些工业发达国家,配电网受到了广泛的重视,其配电自动化系统已经形成了集变电站自动化、馈线开关测控、电容器调节控制、用户负荷控制及远方抄表等为一体的自动化系统。我国配电网自动化发展不完善，而今电力市场也正在由卖方市场向买方市场转变,因此,人们对配电网的重视程度和投入也正在改善。
2.配电自动化系统的组成
由于配网中监控设备点多面广,不可能把所有的站端监控设备直接连到配网主站上,因此,配电自动化系统一般由主站-子站-终端三层结构组成:配网监控和管理中心层(主站),配网监控中间层(子站),以及配网监控终端层(FTU、TTU)。全局性的功能由主站完成,局部性的自动化功能由子站实现,终端则负责数据的采集和操作命令的执行。主站还负责全部数据、图纸的存储和管理。整个系统应支持将来用户和第三方的二次开发。实时、历史、GIS数据库应支持标准的SQL动态查询。
3.配变监控终端(TTU)在配电自动化系统中的作用及地位
配电终端层主要安装在各开闭站或配变站及柱上,该层利用现代电子技术设计生产的配电设备,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。主要任务是负责对线路、配电室的开关、配变进行数据采集和控制,并在必要时(通讯中断)执行本身赋予的网络重构中的就地智能功能。它主要分为:FTU——馈线(柱上开关)控制终端,TTU——柱上配变监控终端,DTU——配电室监控终端。TTU主要用于对配电变压器的运行状态进行实时监测,提供电容器自动投切功能,实现负荷侧无功的补偿,及三相电压的调节。由于电力系统市场化,用电质量将会直接影响电能价格,TTU对于用电质量的监控作用越来重要,在配电网系统中TTU将会取得越来越重要的作用。
4.国内常用配变TTU主要功能介绍
①测量功能:装置能在线测量三相电压、电流、谐波电压、谐波电流、有功、无功、有功电度、无功电度、功率因数等。
②记录功能:装置能在线记录每月每日各相电压,电流,有功,无功,有功电度,无功电度,功率因数,谐波畸变,3、5、7、9、11次谐波,电压的最大最低值及其出现的时间等。
③统计功能:装置能在线统计一年的停电时间、电压合格率、电容投切次数等。
④分析功能:装置能在线和离线分析电流曲线、电压质量、谐波畸变率等,并给出治理意见。
⑤能正确控制电容器的投切,使变压器低压三相基本平衡,并使电网功率因数调节至最优状态。基本控制策略是采用电压无功井字形控制,自动跟踪负荷电流、无功、有功、电压等,实时在线自动控制晶闸管投切电容器,减少无功电流,降低网损,在使用时,电压、无功、功率因数等限值是可以整定的。
⑥手动和自动投切功能:装置既能手动投切,又能自动投切,方便用户调试试验和操作。
⑦三相和单相综合补偿功能:装置能三相补偿、单相补偿和综合补偿,保证补偿方式最优,效果最优。其中,电容容量可以自由选择,补偿方式也可以自由选择,即可以由用户指定三相投切级数和单相投切级数,并指定各级容量。
⑧保护功能:装置具有完善的越限报警和过压、欠压、缺相、缺零、谐波超标等报警或切电容功能,以保护现有设备安全。
5.TTU补偿功能实现方案的分析与比较
本装置可采用分相补偿和三相综合补偿方案,无功补偿可采用电压无功井字形判据或功率因数判据。可控制继电器开关,动态响应时间20ms-100s可选,具有完善的越限报警功能和过压、欠压、缺相保护闭锁功能。
5.1新型无功电压井字补偿方案分析
此方案根据母线电压和无功功率综合进行分区补偿。
0区:无功不越限,电压不越限,不动作
1区:无功越上限,电压不越上控线,投入电容器组
2区:无功越下限,电压不越下控线,切除电容器组
3区:电压越下限全部切除电容器组
4区:无功越下限,电压越下控线,为了防止电压越下限,闭锁切除电容器组
5区:无功越上限,电压越上控线,为了防止电压越上极限,闭锁投入电容器组
6区:电压越上限,逐级切电容器组
在0区,无功功率及母线电压在正常范围,电容器组不投入。在1区,无功功率越上限,投入电容器组补偿无功,此时母线电压升高,由于电容器组动作前母线电压没有越上控线,因此投入电容器组后电压不会超越电压上极限,此时无功功率及母线电压达到了用户的要求,保证了电压的质量。在2区,分析与一区相似只是过程相反。当在3区,应特别注意,电压越下限,由于电压在电网中被列入重点考核对象,所以一旦电压越下限,应无条件切调所有电容器组,以起到保护的作用。在4区,无功越下限,电压越下控线,如果切除电容器组,虽然无功合格,但是电压很可能下降到电压的下极限,因此必须闭锁切除电容器,确保电压的合格。在5区,分析与4区相似,只是过程相反。在6区,电压越上限,逐级切除电容,降低电压,到电压合格为止。我们的方案比一般的井字型补偿判据有明显改进,从原先的4条判据线,扩展成了6条判据线,增加了电压的上控线和下控线,使得当电压无功落入4区和5区这两个靠电压极限特别近的区域时,闭锁电容投切,以避免由于补偿或减少无功时而引起电压越限的可能性。
5．2功率因数法补偿方案分析
A区:逐級切电容,直到进入B区
B区:电容不动作
C区:逐级投电容,直到进入B区
在C区,无功消耗过大,需要逐级投电容,进入B区功率因数合格,停止投电容。在A区,分析与B区相似只是过程相反。
5．3以上两种补偿方案的比较
我们采用电压无功井字型补偿方案,在进行三相补偿的同时密切关注着无功补偿给电压带来的负面影响,避免引起电压越限的情况。这种方案在实际中得到普遍应用,虽然判据有点复杂,但是能保证电压的合格。采用功率因数补偿法,优点在于判据简单,逐级投切,软件实现较为容易。但是缺点在于补偿的同时不能保证电压的越限问题。
5．4TTU的工作结果分析
我们根据该地区进行配电网自动化改造后,运行工况观察分析,TTU的效果显而易见。本配电自动化系统中的TTU就是采用改进的无功电压井字型补偿方案,补偿精度高且稳定性好,实现降损节电,经济效益十分显著。
6.结束语
本文研究了配变监控终端(TTU)在中压配电网自动化系统中的应用及一些实际中的新型设计方案。随着工程实践以及理论的不断完善,以及国家的配网改造的资金投入力度加大,配电自动化水平必将不断提高。城市电网是城市建设中的一项重要基础设施,必须与城市建设密切配合,统筹规划,同步实施,并与城市市容景观相协调。一个稳定良好的配网结构是保证电网可靠运行的基础,而安全可靠地向社会供电,也是维持社会安定的必要条件。因此,配电自动化的实施,不仅具有可观的经济效益,还有着巨大的社会效益。
参考文献
[1]王雷.无功补偿计算及电压无功判据分析[J].电力自动化设备,2003
[2]王兆安,杨君,刘进军.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京:机械工业出版社,2002
[3]刘健等.汉中城区配电网自动化系统[J]电力系统自动化,2001
【关键词】配电自动化;配电监控终端;功率因数
1.国内外配电自动化的发展及现状
配电系统自动化是利用现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术,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,实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化。在一些工业发达国家,配电网受到了广泛的重视,其配电自动化系统已经形成了集变电站自动化、馈线开关测控、电容器调节控制、用户负荷控制及远方抄表等为一体的自动化系统。我国配电网自动化发展不完善，而今电力市场也正在由卖方市场向买方市场转变,因此,人们对配电网的重视程度和投入也正在改善。
2.配电自动化系统的组成
由于配网中监控设备点多面广,不可能把所有的站端监控设备直接连到配网主站上,因此,配电自动化系统一般由主站-子站-终端三层结构组成:配网监控和管理中心层(主站),配网监控中间层(子站),以及配网监控终端层(FTU、TTU)。全局性的功能由主站完成,局部性的自动化功能由子站实现,终端则负责数据的采集和操作命令的执行。主站还负责全部数据、图纸的存储和管理。整个系统应支持将来用户和第三方的二次开发。实时、历史、GIS数据库应支持标准的SQL动态查询。
3.配变监控终端(TTU)在配电自动化系统中的作用及地位
配电终端层主要安装在各开闭站或配变站及柱上,该层利用现代电子技术设计生产的配电设备,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。主要任务是负责对线路、配电室的开关、配变进行数据采集和控制,并在必要时(通讯中断)执行本身赋予的网络重构中的就地智能功能。它主要分为:FTU——馈线(柱上开关)控制终端,TTU——柱上配变监控终端,DTU——配电室监控终端。TTU主要用于对配电变压器的运行状态进行实时监测,提供电容器自动投切功能,实现负荷侧无功的补偿,及三相电压的调节。由于电力系统市场化,用电质量将会直接影响电能价格,TTU对于用电质量的监控作用越来重要,在配电网系统中TTU将会取得越来越重要的作用。
4.国内常用配变TTU主要功能介绍
①测量功能:装置能在线测量三相电压、电流、谐波电压、谐波电流、有功、无功、有功电度、无功电度、功率因数等。
②记录功能:装置能在线记录每月每日各相电压,电流,有功,无功,有功电度,无功电度,功率因数,谐波畸变,3、5、7、9、11次谐波,电压的最大最低值及其出现的时间等。
③统计功能:装置能在线统计一年的停电时间、电压合格率、电容投切次数等。
④分析功能:装置能在线和离线分析电流曲线、电压质量、谐波畸变率等,并给出治理意见。
⑤能正确控制电容器的投切,使变压器低压三相基本平衡,并使电网功率因数调节至最优状态。基本控制策略是采用电压无功井字形控制,自动跟踪负荷电流、无功、有功、电压等,实时在线自动控制晶闸管投切电容器,减少无功电流,降低网损,在使用时,电压、无功、功率因数等限值是可以整定的。
⑥手动和自动投切功能:装置既能手动投切,又能自动投切,方便用户调试试验和操作。
⑦三相和单相综合补偿功能:装置能三相补偿、单相补偿和综合补偿,保证补偿方式最优,效果最优。其中,电容容量可以自由选择,补偿方式也可以自由选择,即可以由用户指定三相投切级数和单相投切级数,并指定各级容量。
⑧保护功能:装置具有完善的越限报警和过压、欠压、缺相、缺零、谐波超标等报警或切电容功能,以保护现有设备安全。
5.TTU补偿功能实现方案的分析与比较
本装置可采用分相补偿和三相综合补偿方案,无功补偿可采用电压无功井字形判据或功率因数判据。可控制继电器开关,动态响应时间20ms-100s可选,具有完善的越限报警功能和过压、欠压、缺相保护闭锁功能。
5.1新型无功电压井字补偿方案分析
此方案根据母线电压和无功功率综合进行分区补偿。
0区:无功不越限,电压不越限,不动作
1区:无功越上限,电压不越上控线,投入电容器组
2区:无功越下限,电压不越下控线,切除电容器组
3区:电压越下限全部切除电容器组
4区:无功越下限,电压越下控线,为了防止电压越下限,闭锁切除电容器组
5区:无功越上限,电压越上控线,为了防止电压越上极限,闭锁投入电容器组
6区:电压越上限,逐级切电容器组
在0区,无功功率及母线电压在正常范围,电容器组不投入。在1区,无功功率越上限,投入电容器组补偿无功,此时母线电压升高,由于电容器组动作前母线电压没有越上控线,因此投入电容器组后电压不会超越电压上极限,此时无功功率及母线电压达到了用户的要求,保证了电压的质量。在2区,分析与一区相似只是过程相反。当在3区,应特别注意,电压越下限,由于电压在电网中被列入重点考核对象,所以一旦电压越下限,应无条件切调所有电容器组,以起到保护的作用。在4区,无功越下限,电压越下控线,如果切除电容器组,虽然无功合格,但是电压很可能下降到电压的下极限,因此必须闭锁切除电容器,确保电压的合格。在5区,分析与4区相似,只是过程相反。在6区,电压越上限,逐级切除电容,降低电压,到电压合格为止。我们的方案比一般的井字型补偿判据有明显改进,从原先的4条判据线,扩展成了6条判据线,增加了电压的上控线和下控线,使得当电压无功落入4区和5区这两个靠电压极限特别近的区域时,闭锁电容投切,以避免由于补偿或减少无功时而引起电压越限的可能性。
5．2功率因数法补偿方案分析
A区:逐級切电容,直到进入B区
B区:电容不动作
C区:逐级投电容,直到进入B区
在C区,无功消耗过大,需要逐级投电容,进入B区功率因数合格,停止投电容。在A区,分析与B区相似只是过程相反。
5．3以上两种补偿方案的比较
我们采用电压无功井字型补偿方案,在进行三相补偿的同时密切关注着无功补偿给电压带来的负面影响,避免引起电压越限的情况。这种方案在实际中得到普遍应用,虽然判据有点复杂,但是能保证电压的合格。采用功率因数补偿法,优点在于判据简单,逐级投切,软件实现较为容易。但是缺点在于补偿的同时不能保证电压的越限问题。
5．4TTU的工作结果分析
我们根据该地区进行配电网自动化改造后,运行工况观察分析,TTU的效果显而易见。本配电自动化系统中的TTU就是采用改进的无功电压井字型补偿方案,补偿精度高且稳定性好,实现降损节电,经济效益十分显著。
6.结束语
本文研究了配变监控终端(TTU)在中压配电网自动化系统中的应用及一些实际中的新型设计方案。随着工程实践以及理论的不断完善,以及国家的配网改造的资金投入力度加大,配电自动化水平必将不断提高。城市电网是城市建设中的一项重要基础设施,必须与城市建设密切配合,统筹规划,同步实施,并与城市市容景观相协调。一个稳定良好的配网结构是保证电网可靠运行的基础,而安全可靠地向社会供电,也是维持社会安定的必要条件。因此,配电自动化的实施,不仅具有可观的经济效益,还有着巨大的社会效益。
参考文献
[1]王雷.无功补偿计算及电压无功判据分析[J].电力自动化设备,2003
[2]王兆安,杨君,刘进军.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京:机械工业出版社,2002
[3]刘健等.汉中城区配电网自动化系统[J]电力系统自动化,2001