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摘要:针对目前国内配电自动化系统的建设情况,具体探讨了其实用化关键技术的开发与应用,提出了配电自动化实用化、功能规范以及系统性能测试的发展建议,通过配电自动化仿真实验室的建设探讨了配电自动化的测试环境。探讨了几个进一步发展的技术方向:智能分布式馈线自动化模式能够更好地适应配电网络运行方式的变化;配电网优化运行决策支持系统为提高供电的经济性、优化运行方式提供一个有效的工具;配电实时信息引擎机制可以为供电企业信息一体化大平台提供支持。
关键词:配电自动化;实用化;系统试验;发展趋势
1当前配电自动化发展状况
1.1.全网配电自动化的实现由通过重合器时序整定配合的方式逐步过渡到通过馈线自动化终端(FTu)进行故障检测,结合通信技术进行故障隔离和非故障区域恢复供电。当然,重合器的功能应用到变电站10kV出口以及分支线上消除瞬时故障,仍然有意义。
1.2通信方式多样化。配电网通信有无线、光纤、专线电缆、载波等多种通信方式,但在主干通信线路上更倾向使用光纤,10kV配电线载波通信以及基于GPRS和CDMA的无线通信在配电网中的应用受到用户的广泛关注。
1.3由于技术发展的需求,一次设备与自动化设备结合更加紧密,一次设备的厂家向二次自动化方向发展,二次自动化系统的厂家向一次设备方向发展
2实用化关键技术
关于配电自动化实用化的建设,应在功能规范和验收导则的基础上,在系统性能测试方法和手段健全的前提下,制定可行的实用化验收细则。在实时系统中重点考核配电SCADA系统的连续稳定运行情况、馈线自动化(FA)的动作可靠情况、出厂测试(FAT)和现场测试(SAT)的成功率。在管理系统中重点考核配电GIS基础信息的准确率和及时更新情况,配电工区设计和操作人员真正应用图纸管理系统代替常规的CAD图纸,配电调度员真正应用配电调度操作管理功能代替手工记录和操作。
实现一个具有实用化的配电自动化系统的关键技术有:
2.1.FTU应能有效、可靠地捕捉故障信息,并结合通信和算法来实现故障隔离及恢复功能,并实现配电自动化功能的分布、分层控制。
2.2.系统通信方式的广泛支持性,通信速率和通信可靠性应满足配电自动化要求,系统通信结构应满足在一点通信故障时数据畅通,且配电自动化功能正常实现,并能解决因配电自动化系统信息量大而可能造成的信息“瓶颈”效应。
2.3.FTU采用全工业级设计,满足户外恶劣环境运行要求,技术指标达到户外DZ级标准(一40℃一85℃)。柱上開关与FTU在电气和结构上匹配,可靠接口,便于维修。
2.4.配电主站采用开放式支撑平台技术,具有分布式运行管理环境,采用大型商业数据库作为历史数据库,实时数据库具有客户/服务器技术,应用软件通过软总线进行数据交换。
2.5配电SCADA系统与GIS应用软件之间在保证网络安全的基础上有效互通,使得实时信息在GIS中具有与SCADA系统相同的实时性,保持图元在不同硬件、软件平台上的一致性。
配电自动化系统产品的生命期大致可以分为产品研制、市场认可、供货与接人系统3个阶段。在每个阶段都有各自不同的测试与运行过程。在产品研制阶段,站端产品进行功能验证和型式试验,主站产品进行单元测试和集成测试;在市场认可阶段,进行产品技术鉴定,取得人网许可证;在供货与接人系统阶段,进行FAT,现场投运前进行SAT。3个阶段的每一个测试项目都必须有完整的测试计划、明确的初始条件、严格的测试过程和对测试结果进行有效评估。在配电自动化终端的试验中,还可参考远动终端的部分技术条件,例如:DL/T630一1997交流采样远方终端技术条件;GB/T15153.1一1998远方设备及系统,第2部分:工作条件,第1篇:电源和电磁兼容性(等同采用IEC870一2一1:1995)。另外,原国家电力公司发输电运营部发布了有关配电自动化系统的指导性文件《配网自动化系统实用化验收导则))(试行),部分省电力公司为了规范本地区的配电自动化建设还制定了一些相关的实用化验收导则,也都可以作为配电自动化测试和验收的依据。
3配电自动化实用技术发展趋势
配电自动化技术发展中应该特别关注的研究方向主要有以下几个方面。
3.1智能分布式FA
根据我国电力工业体制改革方案,“十五”以后逐步实行输配分开,在售电环节引人竞争机制。配电环节的开放,分散发电装置将得以广泛使用,可以在合适的地点提供合适的能源解决方案,从而降低线路损耗,提高能量转换效率。零售市场环境下配电自动化解决方案的主要困难在于:分散发电装置的布置及投运的不确定性,使得配电网络运行方式经常变动,从而传统保护整定值与集中处理的FA解决方案很难适应变化。建立基于多智能体系统(MAS—multi一agentsystem)的分布智能化FA体系将是一个较好的解决方案。在该体系中,将要研究建立智能体(agent)与区域协调器的协调机制。为了考虑全网的运行方式以及拓扑结构的变化影响,需要研究在配电自动化主站建立协调服务器,通过定义智能体之间的通信与规范,构成完整的智能分布式FA实现方式。
3.2配电网优化运行决策支持系统
通过配电自动化的有效投运,可以缩小停电范围和停电时间,提高供电可靠性。但是,配电自动化系统要真正在运行中取得经济效益,除了提高供电可靠性,需要优化电网结构与运行方式,降低线路损耗,提高供电质量。配电网优化运行决策支持系统的研究将为提高
供电的经济性、优化运行方式提供一个有效的工具。配电网优化运行决策支持系统中将要研究建立配电网优化运行决策模型,综合利用各种配电网的在线和离线参数信息,通过优化运行决策模型的输人输出关系,反映配电网运行的在线工况与未来可能的运行方式和配电网的规划信息,计算出各种经济指标、安全指标,并得出各种可能的在线辅助决策方案及其模拟运行的效果。
3.3信息一体化大平台背景下的配电实时信息引擎机制配电自动化及DMS是整个电力企业信息一体而不是孤立的系统。在未来的配电自动化系统中,需要研究信息一体化大平台背景下的配电实时信息引擎机制,在支持IEC61970CIM(公共信息模型)和IEC61968UIB(企业集成总线)系统应用层互联模型标准的同时,需要满足电力二次系统网络安全框架方案,以提
供数据安全引擎机制作为数据应用的基础环节。
参考文献
1、周英树,毛传洲,刘东,等.配电自动化系统功能规范.北京:中国电力出版社,2002
2、徐丙垠.配电自动化远方终端技术.电力系统自动化。1999,23(5):41一44
关键词:配电自动化;实用化;系统试验;发展趋势
1当前配电自动化发展状况
1.1.全网配电自动化的实现由通过重合器时序整定配合的方式逐步过渡到通过馈线自动化终端(FTu)进行故障检测,结合通信技术进行故障隔离和非故障区域恢复供电。当然,重合器的功能应用到变电站10kV出口以及分支线上消除瞬时故障,仍然有意义。
1.2通信方式多样化。配电网通信有无线、光纤、专线电缆、载波等多种通信方式,但在主干通信线路上更倾向使用光纤,10kV配电线载波通信以及基于GPRS和CDMA的无线通信在配电网中的应用受到用户的广泛关注。
1.3由于技术发展的需求,一次设备与自动化设备结合更加紧密,一次设备的厂家向二次自动化方向发展,二次自动化系统的厂家向一次设备方向发展
2实用化关键技术
关于配电自动化实用化的建设,应在功能规范和验收导则的基础上,在系统性能测试方法和手段健全的前提下,制定可行的实用化验收细则。在实时系统中重点考核配电SCADA系统的连续稳定运行情况、馈线自动化(FA)的动作可靠情况、出厂测试(FAT)和现场测试(SAT)的成功率。在管理系统中重点考核配电GIS基础信息的准确率和及时更新情况,配电工区设计和操作人员真正应用图纸管理系统代替常规的CAD图纸,配电调度员真正应用配电调度操作管理功能代替手工记录和操作。
实现一个具有实用化的配电自动化系统的关键技术有:
2.1.FTU应能有效、可靠地捕捉故障信息,并结合通信和算法来实现故障隔离及恢复功能,并实现配电自动化功能的分布、分层控制。
2.2.系统通信方式的广泛支持性,通信速率和通信可靠性应满足配电自动化要求,系统通信结构应满足在一点通信故障时数据畅通,且配电自动化功能正常实现,并能解决因配电自动化系统信息量大而可能造成的信息“瓶颈”效应。
2.3.FTU采用全工业级设计,满足户外恶劣环境运行要求,技术指标达到户外DZ级标准(一40℃一85℃)。柱上開关与FTU在电气和结构上匹配,可靠接口,便于维修。
2.4.配电主站采用开放式支撑平台技术,具有分布式运行管理环境,采用大型商业数据库作为历史数据库,实时数据库具有客户/服务器技术,应用软件通过软总线进行数据交换。
2.5配电SCADA系统与GIS应用软件之间在保证网络安全的基础上有效互通,使得实时信息在GIS中具有与SCADA系统相同的实时性,保持图元在不同硬件、软件平台上的一致性。
配电自动化系统产品的生命期大致可以分为产品研制、市场认可、供货与接人系统3个阶段。在每个阶段都有各自不同的测试与运行过程。在产品研制阶段,站端产品进行功能验证和型式试验,主站产品进行单元测试和集成测试;在市场认可阶段,进行产品技术鉴定,取得人网许可证;在供货与接人系统阶段,进行FAT,现场投运前进行SAT。3个阶段的每一个测试项目都必须有完整的测试计划、明确的初始条件、严格的测试过程和对测试结果进行有效评估。在配电自动化终端的试验中,还可参考远动终端的部分技术条件,例如:DL/T630一1997交流采样远方终端技术条件;GB/T15153.1一1998远方设备及系统,第2部分:工作条件,第1篇:电源和电磁兼容性(等同采用IEC870一2一1:1995)。另外,原国家电力公司发输电运营部发布了有关配电自动化系统的指导性文件《配网自动化系统实用化验收导则))(试行),部分省电力公司为了规范本地区的配电自动化建设还制定了一些相关的实用化验收导则,也都可以作为配电自动化测试和验收的依据。
3配电自动化实用技术发展趋势
配电自动化技术发展中应该特别关注的研究方向主要有以下几个方面。
3.1智能分布式FA
根据我国电力工业体制改革方案,“十五”以后逐步实行输配分开,在售电环节引人竞争机制。配电环节的开放,分散发电装置将得以广泛使用,可以在合适的地点提供合适的能源解决方案,从而降低线路损耗,提高能量转换效率。零售市场环境下配电自动化解决方案的主要困难在于:分散发电装置的布置及投运的不确定性,使得配电网络运行方式经常变动,从而传统保护整定值与集中处理的FA解决方案很难适应变化。建立基于多智能体系统(MAS—multi一agentsystem)的分布智能化FA体系将是一个较好的解决方案。在该体系中,将要研究建立智能体(agent)与区域协调器的协调机制。为了考虑全网的运行方式以及拓扑结构的变化影响,需要研究在配电自动化主站建立协调服务器,通过定义智能体之间的通信与规范,构成完整的智能分布式FA实现方式。
3.2配电网优化运行决策支持系统
通过配电自动化的有效投运,可以缩小停电范围和停电时间,提高供电可靠性。但是,配电自动化系统要真正在运行中取得经济效益,除了提高供电可靠性,需要优化电网结构与运行方式,降低线路损耗,提高供电质量。配电网优化运行决策支持系统的研究将为提高
供电的经济性、优化运行方式提供一个有效的工具。配电网优化运行决策支持系统中将要研究建立配电网优化运行决策模型,综合利用各种配电网的在线和离线参数信息,通过优化运行决策模型的输人输出关系,反映配电网运行的在线工况与未来可能的运行方式和配电网的规划信息,计算出各种经济指标、安全指标,并得出各种可能的在线辅助决策方案及其模拟运行的效果。
3.3信息一体化大平台背景下的配电实时信息引擎机制配电自动化及DMS是整个电力企业信息一体而不是孤立的系统。在未来的配电自动化系统中,需要研究信息一体化大平台背景下的配电实时信息引擎机制,在支持IEC61970CIM(公共信息模型)和IEC61968UIB(企业集成总线)系统应用层互联模型标准的同时,需要满足电力二次系统网络安全框架方案,以提
供数据安全引擎机制作为数据应用的基础环节。
参考文献
1、周英树,毛传洲,刘东,等.配电自动化系统功能规范.北京:中国电力出版社,2002
2、徐丙垠.配电自动化远方终端技术.电力系统自动化。1999,23(5):41一44