2022年配网自动化的规划 .pdf

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1、论城市配电系统自动化的规划摘要：简述了中国配电自动化工作开展情况的基础上，就3 种基本功能模式的自动化进行了比较和实用性分析，提出了适应国情的基本功能模式，提出了配电系统自动化结构的规划及相关问题的处理意见，以及要继续研究解决的一些问题。关键词 ：城市电网配电自动化规划1 引言随着城市电力事业的发展，各行各业以及居民生活对供电可靠性、供电质量、服务质量等要求的不断提高， 电力法 的深入贯彻和社会法制意识的增强，电力企业市场化营运体制的推进以及供电企业自身经济效益和现代化管理的需要，特别是城市电网建设改造资金渠道的逐步解决，配电系统自动化已被提到各供电企业的议事日程。中国电力企业联合会供电企业家

2、协会、城市供用电研究会 （2000 年改为中电联供电分会），为使各会员单位能更好地开展这项工作，1999 年曾组织部份供电企业的总工程师和相关专业人员，就当前我国配电自动化工作开展情况、存在问题和如何规划建设适合我国国情的配电自动化工程等，进行了问卷调查和组织多次座谈研讨。本文的有关论述，主要反映了这次调查研讨中比较统一的一些意见。2 城市配电自动化开展情况及存在的问题33 家供电企业的问卷调查显示，已有879%的地（市）级以上的供电企业开展了不同程度的配电系统自动化调查研究、可行性论证和工程试点。 其中 15 家已建成试点工程，占455%；另有 14 家（占 424%）企业正在进行调查研究和

3、可行性论证，有些省还组织制定了相关技术原则。与此同时，国内已有中国电科院科锐公司、烟台东方电子公司、南京自动化研究院电网控制公司、河北华电自动化设备公司、河北三川公司等十多家科研开发企业和众多的制造厂家，开发研制了配电系统自动化的集成技术、应用软件和一二次设备，这不仅为试点企业的供电可靠率、供电质量、设备安全、劳动生产率、为用户服务、现代化管理水平的提高发挥了一定的作用，还培养锻炼了人才，带动了配电自动化科技开发企业、设备制造厂家的科技进步和产品质量的提高，使得大家对配电系统自动化的认识逐步深入和接近实际。这都为我国配电系统自动化的发展积累了经验、创造了条件。由于我国配电系统自动化还刚刚起步，

4、试点工程涉及线路条数仅占试点单位线路总数的3%左右，缺乏应有的规范和标准，国外一些典型案例又很难与我国配网实际需要相一致，早期建设试点的单位又受到当时认识水平、计算机网络、 通信技术及其价格的制约，因而很成功的案例不多。其主要问题有：(1)功能单一，实用性差，造价昂贵。前几年引进国外的重合器、分断器或智能负荷开关建设的就地控制模式的馈线自动化，仅能进行故障处理，且不能检出中性点小电流接地电网的单相接地故障。鉴於我国绝大多数城市中，故障停电时间占对用户的停电时间的比例很小，仅有25%左右，且大部分又为单相接地故障，故其提高供电可靠率的作用很小，引进的自动重合器、 分断器或负荷开关价格昂贵，投入很

5、大，收效甚微。(2)缺乏统筹规划， “ 孤岛” 林立，资源不能共用，信息不能共亨。(3)对适应国情的基本功能模式认识不一致，标准不统一， 软硬件不兼容， 城网结构和设备不适应。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 3 基本功能模式的比较和建议3.1 现有的基本功能模式(1)就地控制的馈线自动化（FA） 。有 3 种基本组网方式，一是重合器方式，也称电流时间配合方式；二是重合器（或有多次重合功能的变电站出线断路器）加分段

6、器（或智能负荷开关）方式，也称电压时间配合方式；三是混合方式。其故障的检出、隔离和对非故障段自动恢复供电的方法，是靠由故障开始到故障处理过程中，电流、电压、时间和开关分合等一系列逻辑配合实现的。其功能是缩小故障停电范围和时间，提高供电可靠率。(2)具有通信集中监控的配电自动化（DA 或 DAS ） 。这种模式是要在配电架空线路的分段、联络处安装负荷开关或在电缆线路的开闭所、配电室环入环出点上装设环网开关（或断路器） ，同时在这些负荷、环网开关现场装设监控终端（FTU、RTU） ，通过通信设备与配网监控中心（即配调中心）的计算机系统相连接，当线路发生故障时由现场监控终端采集故障信息并将其送到监控

7、中心，由监控中心的计算机系统分析判断出故障段，然后发出一系列的分合闸指令来实现故障处理功能。同时利用这个通信系统和监控中心，实施对整个配电网各节点、设备和中压用户的SCADA 四遥功能。(3)实时的配电自动化（ DA 或 DAS ）与配电管理系统（ DMS）相结合的配电系统自动化模式DA/DMS 。利用集中控制模式中已经建立起来的通信网络，借助地理信息（GIS）技术和计算机网络技术将实时系统的DA 与 DMS 以及其他多种系统进行集成，这些系统包括AM/FM GIS、用户信息、负荷管理（控制） 、远方抄表计量、用户投诉、配电变压器监测系统等等，其功能又将大大延伸，对整个配电、用电营业系统实施在

8、线和离线的智能化监控与管理。3.2 基本功能模式的比较(1)就地控制模式FA。该方式的优点是不要通信设备，组网简单。缺点是：要靠多次分合才能寻找到故障点，对系统冲击较大，往往有多次“ 冷负荷 ” 启动，仍然没有摆脱传统的试拉、试合寻找故障点的思路，因而只可用于简单环网。在城市电网短路容量越来越大、供电半径越来越短、运行方式又多变的情况下，很难依靠仅有的安秒特性曲线去实现上、下级间的有效配合，需要改变变电站出口断路器的速断保护定值并加入适当的时限甚至脱离运行，因而使变电站出口短路故障时不能速断而危及主变压器的安全，所以对重合器的断流能力和机械性能要求很高且价格昂贵。重合器加负荷开关（分段器）方式

9、时，虽然价格较低，但须多次动作才能找到故障点，甚至使联络对侧无故障线路多次跳合，在城市里这对社会影响较大。由于这些重合器、分段器或智能负荷开关价格昂贵，而且其控制器有局限性，因而使其向集中控制模式过渡，在经济上和技术上均是不合理的，不宜在城市电网中应用。(2)集中监控模式的DA 或 DAS。它是在通信、计算机技术的发展及其价格不断下降的条件下出现的， 不仅故障处理迅速 （不必多次分合），避免了就地控制模式的许多弊端，可实施复杂多联网络故障后的优化重构；可实现对配电网各种设备的SCADA四遥功能和用户监控功能，改变了对配电网运行情况心中无数和必须派人现场监测操作的状况，从而达到监控和提高设备安全

10、、供电质量、供电可靠率、优化无功分布、合理调整负荷等多种目的，且利于向第 3 种模式过渡。(3)DA 或 DAS 与 DMS 相结合的模式 DADMS。 其在线功能就是DAS 的全部功能，离线功能包括设备管理、工程管理、用户信息及投诉管理、远方（或自动）抄表及能量（线损）管理，以及电压合格率、供电可靠率自动统计等。在离线、实名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 时数据共享的情况下，还可以开发一系列高级应用软件。从而实现

11、提高供电质量、供电可靠率、供电企业经济效益、为用户服务水平、管理水平和劳动生产率等多种目的，使供用电双方都受益。3.3 实用性分析由上述分析可知，第2 种模式比第 1 种模式实用，第3 种模式比第 2 种模式更实用。此外再作几项实用性分析。3.3.1 对提高供电可靠率的作用我国城市市政建设、城市电网建设改造正处在高速发展时期，加上管理力度不够，在影响供电可靠率指标的年平均停电时间中，大部分还是预安排停电。根据国家电力公司可靠性中心公布的资料，全国地级以上城市1997、1998、1999 年度综合平均供电可靠率RS3 分别为 99802% 、99824% 和 99868% ，相应的年平均对用户停

12、电时间为17 32、 15.369 、 11 542 h ， 其中故障停电时间分别为4 820、4126、2846 h（其余为预安排停电） 。这些故障停电时间里还包括了由配电自动化范围之外的35 kV 及以上系统故障引起的对中压用户的停电和配电自动化还未很好解决的中性点不接地系统或经消弧线圈接地系统单相接地故障引起的对用户的停电，姑且不计入配电自动化新增设备本身对供电可靠率的不利影响。按乐观的估算，实施这种自动化若能使故障停电时间减少一半，上述供电可靠率也只能提高到99827% 、99846% 、99884% ，分别提高 0025、0024、0016 个百分点。若预安排停电也能减少一半，则RS

13、3 可以提高到99874% 、99888% 和99917% ，提高了 0072、0064 和 0049 个百分点，约是前者的3 倍。由此可见，近几年的重点应在改善网络结构、更新设备、开展配电带电作业、加强管理以减少预安排停电上。发达国家供电可靠率达到“5 个 9” （即 99999% ）时，其预安排停电一般不到全部停电的25%。日本几家电力公司几乎为零。当然，随着市政建设和城市电网改造的逐步进行，综合管理的逐步加强， 预安排停电的比例会逐年下降，当故障平均停电时间大于或等于预安排停电时，配电系统自动化提高供电可靠率的作用就会明显地显示出来。因此，如果目的只是为了提高供电可靠率，而不是为了实现配

14、电自动化更多的监控和管理功能，那么大可不必急于投巨资搞配电自动化。3.3.2 配电地理图形系统（ GIS）在图形和设备管理中的作用城市配电网络有分布广、结线繁杂、交叉跨越多、同杆架设多、设备分散、变动频繁等特点，传统的图形（包括单线图、地理布置图、杆形图等）、资料的管理方式根本不能满足现场需要，基本上靠经验工作。借助于GIS 强大的图形、设备管理功能，可方便地解决生产和管理中普遍存在的难题，使实时图形与现场实际相一致且唯一。不少供电局甚至认为，先建设GIS 基础上的配电管理系统，比实时DA 更具有使用价值。3.3.3 几个经济技术指标及在其他管理中的作用作用有：充分利用配电自动化的终端、通信网

15、络和主站，实施配电线路、线路各线段、配电台片及中低压用户的抄表计量，不仅节约大量的人力，更可实现对任意线路或线段、任意配电台片的任何时段的电能平衡和实际线损统计，从而大大缩小了可能的窃电范围甚至直接发现窃电户。可实施更大范围的电压质量监视和控制。在调查中发现，用户对电压质量的要求比1 年中停电几小时更强烈。而我国目前电压质量监测统计中，用户侧的监测点只有很少的“ 代表户 ” ，约占中压用户的130120，低压用户的 110 000 120 000 ，很难反映实际情况。借助配电自动化，便可开展更大范围的用户侧电压质量监测，自动生成电压合格率，从而指名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -

16、 - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 导电压质量调整。可实施统计到户的供电可靠率。我国当前实行的供电可靠率指标统计还是中压供电可靠率，这与国际通用的统计范围差别很大。借助配电自动化便可实现到户（包括低压用户）供电可靠率自动统计（这靠人工几乎是做不到的）；借助配电自动化的地理信息系统可更好地处理用户停电投诉。而现有故障停电，几乎都是用户首先发现的，供电局在短时间内还很难弄清停电影响范围因而比较被动，等等。因此， DADMS 的效果都是 “ 立竿见影 ” 的。从发展的角

17、度看，随着电力市场化改革的推进，开展用户侧电力市场化营销也为期不远，这无疑也要靠实时系统与管理系统的结合。因此，一步规划建设实时的DA 或 DAS 与配电管理系统（ DMS）相结合的配电系统自动化，无论从当前实用化的观点还是信息化、市场化发展的观点看都是必要的。4 配电自动化系统的结构规划及与相关问题的处理意见4.1 自动化系统结构规划考虑的基本原则基本原则有：资源利用、信息共享的原则。可扩充原则。上层应是一个开放式平台，终端应是一个积木式结构。可靠性原则。软、硬件都要相对成熟、稳定、可靠。安全性原则。实时、管理、网际间要有安全保护措施和防病毒措施。可维护性原则。简化原则。在不影响功能需求的前

18、提下，一、二次设备应尽量简化，以减少投资，提高可靠性。信息就地处理的原则。因地、因网制宜的原则。4.2 结构规划自动化系统的结构可从纵向和横向两个方面去规划。横向结构一是上层主站的结构，二是底层终端间的结构。上层DADMS 主站上除配电SCADA 、配电故障处理功能外，还应将AMFMGIS、用户信息、用电管理、用户投诉及停电管理、抄表计量、配电变压器监测等作为DADMS 中的子系统集成在一起，还应与SCADA EMS 、MIS、负控等现有系统联网，从而使这些系统既是相对独立的又是信息共享互联的，以实现信息唯一且信息共享，同时也便于系统扩充。对县级以下小城市或分区电网亦可考虑与现有县（区）调SC

19、ADA 系统主站共用一套网络和服务器。底层终端横向间视通信介质及其结构的不同，一条线、一个供电片或环上的FTU、RTU 间可以 RS485 串行总线方式连接或点对点通信方式直接与主站或子站连接。当使用光纤通信时，各终端间可以用Lonworks 甚至用以太网网络方式相连接，然后通向主站或子站，以提高传输速率，充分发挥光缆的传输能力。一个配电台片内的抄表系统可与配变监测装置共用一FTU 或几个配电台片以RS485 双绞线相连接后经一FTU 与通信干线相连接。纵向结构则根据城市电网规模、通信网结构、二级机构的设置和信息流量等情况，可设置两层次结构，即自动化的主站至配电终端；或三层次结构即自动化主站至

20、自动化子站（二级站）再至配电终端。对三层次结构的中间层，在规划时就要明确其信息采集范围和监控范围。对特大城市电网也可规划成四层次结构，在主站之上再设中心站。4.3 对一次系统监控范围的规划为了实施馈线的故障处理功能，配电系统自动化监控范围应从变电站中压(620 kV)出线断路器开始，下至中、低压用户。根据城网规模，结构和管理体制也有少数人主张将其上推到中压母线、变电站主变压器甚至变电站的，其与上级调度SCADA交界点上的设备如出线断路器、中压母线、主变压器或变电站，应是两级监控，一级为主。 这时可使变电站自动化RTU 既对地调通信也对配控主站通信，也可以通过地调SCADA 实施配电自动化所需的

21、变电站有关设备的监控，以避免信息名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 重复采集，硬件重复设置。4.4 城市电网的建设改造规划城市电网不仅是供电企业赖以生存的重要物质基础，也是配电系统自动化的基础，没有一个布局合理、结构灵活、转供互带能力很强的城市电网，配电自动化的功能将受到很大的制约。同时它还涉及采集点的设置，信息流的优化传输，通信网的规划选择及自动化系统结构等。城市电网应与配电自动化一并规划建设或先于配电自动化建设改

22、造。从现在起，网络的结构改造、设备的选用，都要考虑到今后开展配电自动化的需要。4.5 通信系统的规划通信系统功能不仅是配电系统自动化成败的关键，也是供电企业整个信息交换系统的组成部分；不仅要考虑配电自动化信息传输的需求，还要考虑整个企业信息化的发展需求甚至向社会提供服务的可能，因而需长远规划分步建设。鉴于配电自动化及企业发展需要，可靠性要求和光缆价格的不断下调以及其性能的优越，配电系统自动化应优先选用光缆通信，特别是由主站至二级站（或变电站）和由二级站（或变电站）至电缆网的开闭所（配电站）应优先选用光缆。变电站至架空干线原则上也可选用光缆，但考虑其易受外力破坏或架空线路路径还要改造等原因，亦可

23、因地制宜地使用其它通信方式。配电台片的集抄系统推荐使用低压载波或扩频载波通信。但任何一个城网的自动化系统使用单一通信组网方式都是不大可能的，应根据各地实际情况，通过性能价格比较因地制宜的选用。对正在使用无线电通信（包括商用电台、微波、扩频等）、中压电力线载波、通信电缆或双绞线等通信方式的，应继续总结经验，兴利除弊，进一步积累经验。4.6 与负控系统的关系问题现有的负控系统是在我国缺电情况下出现的，由于现在电力供需形势的变化，应对已建成的系统进行功能转化并进入DADMS，当配电自动化的通信系统需要时，可改入配电自动化的通信设备为向主站传送的设备，替代下来的负控终端可装到尚未装设负控的用户或留作备

24、用。尚未建设负控系统的则应考虑随DADMS 一并建设，使其成为DADMS 的一个负荷管理即需求侧管理子系统。4.7 与低压抄表系统的关系问题低压远方抄表系统的信息量较大，且涉及经济结算，但实时性要求不高，它是一个相对独立的系统，但硬件特别是通信设备应与配电自动化资源共享，同时要与配网自动化方便地交换信息。新建设抄表系统应与DADMS 统一规划，对已建成的抄表系统当DADMS 的通信系统到达时，应改入DADMS 。不应再为远方抄表单独建设远传通道。4.8 配电一次结线图与地理信息线路图关系问题实践中，配电调度使用单线图方便，配电生产运行管理、工程管理、用电营业业扩管理使用GIS 地理背景布置图方

25、便， 因此，配电管理系统应建立在GIS 基础平台上，与实时的 SCADA DA 一体化设计，实现实时系统与管理系统间的信息交换，切实做到资源共用、信息共享且信息源头唯一，数据、图形同步更新。4.9 供电可靠率的统计功能扩展问题国家电力公司已经明确，一流供电企业应试行统计到低压用户（即到供电计量点）的供电可靠率。不少供电企业已提出DADMS 应设计这项功能。可在低压用户电源入口处的电能表上，附加一断电自动记忆装置，将其记忆数据通过抄表通道送往子站或主站以实现自动统计。4.10 变电站综合自动化和配电自动化二级子站的一体化问题名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - -

26、 - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 当配电二级子站设在变电站时，应考虑其与变电站综合自动化一体化。4.11 分步实施规划鉴于配电自动化的面广量大、技术复杂、互联系统较多并要建设在一次电网改造建设的基础之上，故要统一规划、先行试点、分步实施。其关键是统一规划，只有按 DADMS 一体化统一规划，才能实现资源共用，信息高速运转且共享，先后投资资源都得到保护，避免返工浪费。在统一规划下可以先搞一次电网改造，也可以分一个供电区域、供电片或几条线路先行试点，试点片上按规划功能需要现场采集信息的硬件

27、最好一次到位，这既可检验通信系统的功能并充分发挥其作用，又可检验主站系统的软硬件功能，培养锻炼人才。也可以在试点片上先上SCA DA 及故障处理功能，后上DMS 功能，也可先上基于GIS 的图形 、设备管理功能后上实时的 DA 功能，再开发高级应用软件。这时要特别注意的是，后续系统或后建片，要能方便地接入前建系统或前建片，除了要遵循统一规划设计原则外，使用单位要注意索取和保存后建设备及系统接口需要的具体资料。5 需要继续研究解决的问题5.1 中性不接地或经消弧线圈接地系统的单相接地故障的检出问题目前使用的诸如零序电流法、零序功率法、音频信号注入法、高次谐波监测分析法等单相故障选线或检出装置，现

28、场应用均不够理想。有些方法如零序功率检测法还大量增设中性点接地的电压互感器，这又增加了新的不安全因素。当前正在研究开发的小波变换法、 消弧接地系统的残流增量法和多种参数综合分析比较法等很有可能突破这个难点，应抓紧试验研究。有的提出利用变电站单相接地选线装置，先选出接地线路，然后通过远方操作倒换联络、分段开关的方法，对用户进行不停电找故障段。这对简化配电开关处的一次设备、提高供电可靠性会很有帮助。5.2 关于断线故障的检出问题调查中不少单位反映， 配电线使用了架空绝缘导线后的单相断线故障有所增加。有资料介绍使用绝缘导线最早的日本，其断线事故曾占整个配电线路事故的623%。因此应将断线故障列为配电

29、线的一种故障形式进行监测和隔离。虽利用现有 FTU 产品，实现这项功能并不困难，但尚未见到这项功能的现场试验。5.3 关于国产柱上自动开关问题全面推行配电系统自动化，柱上自动开关用量巨大，故其可靠性、价格将会是配电自动化发展的制约因素。目前，进口开关价格太高，而国产开关的机构、绝缘性能又很难使人放心，因此应着力开发研究。5.4 关于评价经济效益问题实施配电自动化确实可以改善供电质量，提高供电可靠率、降低线损(包括发现窃电)、平衡负荷（削峰填谷、三相负荷平衡）、减人增效、提高劳动生产率、更好地为用户服务、推迟电网建设等等，使供用双方都受益，并可大大提高供电企业的现代化管理水平。但在电价机制与可靠

30、率等质量指标挂钩和意外停电赔偿损失机制建立之前，很难得出产出大于投入的结论。5.5 亟待制定相关的标准和规范通过标准规范的制定，更好地解决配电系统自动化要做什么、怎么做，使标准统一、规范统一、规约统一，也使设备通用，软、硬件兼容，做到资源充分利用、信息最大可能的共享。6 结论(1)就地控制模式的馈线自动化，无论从技术上、经济上、实用性还是发展上讲名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 都是不理想的，不宜在城市电网中应用。

31、(2)鉴于我国城市电网年平均对用户停电时间中，75% 左右的还是预安排停电，且中性不接地或经消弧线圈接地系统中的单相接地故障的检出问题还没完全解决，故只为提高供电可靠率目的建设配电自动化，投入很大而收效很少；而规划建设实时配电自动化 (DA)与基于 GIS 的配电管理系统 (DMS)相结合的配电系统自动化，实用性强，有着 “ 立竿见影 ” 的效果，且符合电力市场化运营和信息技术的代的发展方向。(3)建设 DA/DMS 基本功能模式的配电系统自动化，必须搞好自动化系统、通信系统、一次电网结构规划，自理好与相关系统的关系，最大程度地实现资源共同、信息共享、防止形成“ 孤岛” 和返工浪费。(4)要继

32、续研究解决小电流接地系统的单相接地故障、断线故障的检出技术， 以及国产自动化开关的可靠性等问题，尽快组织制定相关的技术规范。参考文献1 电力可靠性管理中心.电力可靠性管理年报.1998(73) ，1999(82),2000(89). 2 王明俊，于尔铿，刘广一.配电系统自动化及其发展M.北京：中国电力出版社，1998，1. 3 王英男，赵庆杞 .大型供电企业实现信息一体化的基本途径J.电网技术， 2000，24(9). 4 董京营，张晶，高国芳，等 .荷泽地区配网线损实时监测系统技术方案C.配电网自动化分专委会第二届学术研讨会议论文集，昆明，2000. 5 牛培峰，等 .配电管理及配电自动化系统实施中的关键问题J.电网技术， 2000，24(11). 6 吕春泉，贾伟 .供电可靠性向低压网络扩延的研究及其实现J.电网技术， 2000，24(3). 7 上海市区供电局.城市配电网绝缘化研讨.全国供电企业第四次技术管理研讨会资料汇编， 1995，(1).名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -