配電自動化系統(tǒng)

第5章配電SCADA系統(tǒng)的組織中國礦業(yè)大學信電學院概述電力系統(tǒng)的復雜性和重要性使得其離不開監(jiān)視和控制。傳統(tǒng)的監(jiān)控義務(wù)運用模擬屏〔Mimicboard〕實現(xiàn)，屏上有一個系統(tǒng)接線圖，展現(xiàn)了系統(tǒng)的概貌。上面是儀表指示燈等，從現(xiàn)場采集的各種信號被送到接線圖對應的部件上，從模擬屏上可以直接查看系統(tǒng)的實時情況。這種方法簡單直觀，但是本錢太高，維護不方便，功能有限，當系統(tǒng)增大時需求很大的空間來增建模擬屏。同時隨著模擬屏的增大，其直觀性也逐漸消逝。中國礦業(yè)大學信電學院中國礦業(yè)大學信電學院中國礦業(yè)大學信電學院中國礦業(yè)大學信電學院隨著計算機技術(shù)的開展，用計算機屏幕來顯示系統(tǒng)的接線圖、實時情況變得真實可行。SCADA系統(tǒng)就是在這樣一個開展過程中的產(chǎn)物。SCADA——“SupervisoryControlAndDataAcquisition〞，監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集。SCADA采集安裝在各個配電設(shè)備處的終端單元上報的實時數(shù)據(jù)，并使調(diào)度員可以在控制中心遙控現(xiàn)場設(shè)備。包括數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處置、遠方監(jiān)控、報警處置、歷史數(shù)據(jù)管理以及報表生成等功能。中國礦業(yè)大學信電學院SCADA普通由中央監(jiān)控系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、現(xiàn)場執(zhí)行設(shè)備等三部分組成。SCADA系統(tǒng)簡單表示圖中國礦業(yè)大學信電學院電力系統(tǒng)的SCADA技術(shù)是從電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)開展而來的。1965年美國東北發(fā)生了一次大的停電事故，這使許多電力公司認識到，僅僅依托遠動安裝在模擬盤上顯示信息曾經(jīng)無法滿足復雜電網(wǎng)的平安運轉(zhuǎn)的要求。因此在電力系統(tǒng)中開場把計算機運用到平安分析評價方面，從而導致了電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)——SCADA的出現(xiàn)，這是電網(wǎng)調(diào)度自動化的一個平臺。中國礦業(yè)大學信電學院利用SCADA系統(tǒng)，調(diào)度員可以掌握電網(wǎng)當前的運轉(zhuǎn)工況以及開展趨勢，給電網(wǎng)調(diào)度帶來很大的方便。另外利用SCADA系統(tǒng)采集的實時信息可以對電力系統(tǒng)的擾動進展快速的分析計算，從而預測跳閘的后果；可以開發(fā)在線潮流計算、系統(tǒng)仿真、校正控制等高級功能軟件。電力系統(tǒng)電能的消費包括發(fā)電、變電、輸電、配電等幾個環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)的電能設(shè)備〔發(fā)電機、變壓器、輸電線、電網(wǎng)饋線以及各種開關(guān)、刀閘和隔離設(shè)備、用戶用電設(shè)備等〕共同構(gòu)成了電力網(wǎng)。中國礦業(yè)大學信電學院電力網(wǎng)又可以分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)。與之相對應的SCADA系統(tǒng)也可以分為輸電SCADA系統(tǒng)〔TSCADA〕和配電SCADA系統(tǒng)〔DSCADA〕。電力系統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)最初只是在輸電系統(tǒng)進展開發(fā)。隨著配電自動化的實施，SCADA系統(tǒng)逐漸被援用到配電網(wǎng)的監(jiān)控中，雖然配電SCADA起步較晚，而且功能和輸電根本一樣，但是并不意味著可以照搬輸電的SCADA。相反，配電的SCADA系統(tǒng)比輸電的SCADA系統(tǒng)更為復雜，具有其獨特性：中國礦業(yè)大學信電學院配電SCADA的特點1、配電網(wǎng)普通是樹狀構(gòu)造，不僅有集中在變電所的設(shè)備，還有大量分布于饋線沿線的設(shè)備〔如柱上變壓器、開關(guān)等〕，數(shù)據(jù)分散、點多、每一點信息量較少，采集信息比輸電網(wǎng)困難；2、配電網(wǎng)設(shè)備較多，數(shù)據(jù)量普通要比輸電網(wǎng)多出一個數(shù)量級；3、配電網(wǎng)的操作頻度及缺點頻度遠比輸電網(wǎng)多，因此采集的信息應該能反響配電網(wǎng)的缺點，例如短路缺點前后的電壓和電流；中國礦業(yè)大學信電學院4、配電網(wǎng)是三相不平衡網(wǎng)絡(luò)，而輸電網(wǎng)是三相平衡網(wǎng)絡(luò)，因此無論在計算上還是在SCADA圖形監(jiān)視上，都不盡一樣；5、對于配電網(wǎng)而言，需求有建立在SCADA系統(tǒng)之上的具有缺點隔離才干及恢復供電才干的自動操作軟件；6、配電網(wǎng)因其點多面廣，配電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)對通訊系統(tǒng)提出了比輸電網(wǎng)更高的要求；7、配電網(wǎng)直接銜接用戶，由于用戶的增容、拆遷、改動等緣由，使得配電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)的創(chuàng)建、維護、擴展任務(wù)量非常大。中國礦業(yè)大學信電學院配電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)的義務(wù)配電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)是配電網(wǎng)自動化的根底。作為電力系統(tǒng)自動化系統(tǒng)的一個底層模塊，配電SCADA肩負著幾項重要的義務(wù)：向配電網(wǎng)的調(diào)度、管理人員提供配電網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)、信息，方便他們了解配電網(wǎng)的實時情況和負荷變化的趨勢；為各種電力系統(tǒng)自動化高級功能軟件提供準確、及時的信息，從而實現(xiàn)對配電網(wǎng)乃至整個電網(wǎng)的優(yōu)化控制、調(diào)度、缺點預測和排除，提高供電質(zhì)量、供電的可靠性和平安性；用遠方遙控替代手工操作，提高任務(wù)效率，減輕運轉(zhuǎn)、操作、維護人員的勞動強度。中國礦業(yè)大學信電學院配電SCADA系統(tǒng)的功能從功能上看，配電網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)大致一樣，主要實現(xiàn)“四遙〞功能，即：遙信：采集配電網(wǎng)的各種開關(guān)設(shè)備的實時形狀，經(jīng)過配電網(wǎng)的信道送到監(jiān)控計算機。遙測：采集配電網(wǎng)的各種電能〔如電流、電壓、用戶負荷、電度等〕的實時數(shù)值，經(jīng)過配電網(wǎng)的信道送到監(jiān)控計算機。遙控：操作人員經(jīng)過監(jiān)控計算機發(fā)送開關(guān)開合命令，經(jīng)過配電網(wǎng)信道傳到達現(xiàn)場，使現(xiàn)場的執(zhí)行機構(gòu)操作開關(guān)的開合，到達給用戶送電、停電等目的。遙調(diào)：操作人員經(jīng)過監(jiān)控計算機或者高級監(jiān)控程序自動發(fā)送參數(shù)調(diào)理命令，經(jīng)過配電信道傳送到現(xiàn)場，使現(xiàn)場的調(diào)理機構(gòu)對特定的參數(shù)進展調(diào)理，到達負荷大小、電壓、功率因數(shù)調(diào)理等目的。中國礦業(yè)大學信電學院此外，配電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)也同樣要給監(jiān)控、操作人員提供畫面，要給電力系統(tǒng)其它高級管理軟件提供數(shù)據(jù)共享的接口。中國礦業(yè)大學信電學院配電SCADA系統(tǒng)組織的根本內(nèi)容SCADA包括配網(wǎng)進線監(jiān)控、配電變電站自動化、饋線自動化、配變巡檢及低壓無功補償四個組成部分。1、配電網(wǎng)進線監(jiān)控進線監(jiān)控普通完成對來自主變電站的向該配電網(wǎng)供電的線路的開關(guān)位置、維護動作信號、母線電壓、線路電流、有功和無功功率以及電能量的監(jiān)控。中國礦業(yè)大學信電學院2、饋線自動化(FeederAutomation，F(xiàn)A)是指在正常情況下，遠方實時監(jiān)控饋線分段開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)的形狀和饋線電流、電壓情況，并實現(xiàn)線路開關(guān)的遠方合閘和分閘操作以優(yōu)化配網(wǎng)的運轉(zhuǎn)方式，從而到達充分發(fā)揚現(xiàn)有設(shè)備容量的目的；在缺點時獲取缺點信息．并自動判別和隔離饋線缺點區(qū)段以及恢復對非缺點區(qū)域的供電，從而到達減小停電面積和縮短停電時間的目的；在單相接地等異常情況下，對單相接地域段的查找提供輔助手段。中國礦業(yè)大學信電學院3、開閉所和配電變電站自動化開閉所和配電變電站白動化(SubstationAutomation，簡稱SA)。完成對配網(wǎng)中配電開閉所、小區(qū)變的開關(guān)位置、維護動作信號、小電流接地選線情況、母線電壓、線路電流、有功和無功功率以及電能量的遠方監(jiān)控、開關(guān)遠方控制、變壓器遠方有載調(diào)壓等。4、配變巡檢及低壓無功補償對配電網(wǎng)中箱式變電站、變臺等的參數(shù)進展遠方監(jiān)控和低壓補償電容器的自動投切利遠方投切等。中國礦業(yè)大學信電學院配電網(wǎng)進線監(jiān)控的內(nèi)容一個區(qū)域的中壓配電網(wǎng)不是孤立的，該地域的主變電站(如110kV變電站等)的中壓出線為配電網(wǎng)提供電源．因此必需對這些主變電站的相應出線進展監(jiān)控，此外為了準確把握主變的剩余容量，三繞組變壓器的三側(cè)電氣參數(shù)均應采集。對于一個由假設(shè)干座110kV變電站供電的配電網(wǎng)，詳細地有：中國礦業(yè)大學信電學院配電網(wǎng)進線監(jiān)控的內(nèi)容1．遙測①主變電站中供應該配電網(wǎng)的一切l(wèi)0kV線路的電流、有功功率和無功功率；②主變10kV側(cè)的電流、有功功率和無功功率；③對于三繞組變：主變35kV側(cè)兩相電流、有功功率和無功功率；④中壓母線電壓。2．遙信主變電站中供應該配電網(wǎng)的一切10kV線路開關(guān)的位置；10kV母線分段開關(guān)和主變10kV側(cè)開關(guān)的位置；維護動作信號；異常信號。3．遙控主變電站中供應該配電網(wǎng)的一切10kV線路開關(guān)合閘／分閘。4．電能主變電站中供應該配電網(wǎng)的一切l(wèi)0kV線路的有功電能和無功電能。中國礦業(yè)大學信電學院配電網(wǎng)進線監(jiān)控的兩個方式為了減少設(shè)備反復投資，配電自動化系統(tǒng)應充分利用地域電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的通道和設(shè)備，普通可以來取以下兩種方式方式1方式2主要特征通過地調(diào)SCADA系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)獲得所需信息通過主變電站的一發(fā)兩收RTU獲得所需信息所需資源地調(diào)SCADA系統(tǒng)須：具有轉(zhuǎn)發(fā)功能；和配電自動化控制中心有通道主變電站的RTU應具有一發(fā)兩收功能，并且為配電自動化控制中心留有專門的通道主要優(yōu)點對主變電站的RTU沒有特殊要求，也不需要在主變電站為配電自動化控制中心留有專門的通道可以對主變電站中為該配電網(wǎng)供電的進線開關(guān)進行遙控主要缺點不便對主變電站中為該配電網(wǎng)供電的進線開關(guān)進行遙控，地調(diào)SCADA系統(tǒng)須留有向配電自動化控制中心有的轉(zhuǎn)發(fā)工作站和通道對主變電站的RTU有特殊要求，且必須在主變電站為配電自動化控制中心留有專門的通道中國礦業(yè)大學信電學院配電變壓器監(jiān)控柱上配電變壓器、箱式變和用戶變電所的自動化監(jiān)控是類似的，普通應具有如下功能：以重要箱式變監(jiān)控為例(普通采用公用通道)遙測：①箱式變低壓出線三相總電流、有功功率、無功功率和功率因數(shù)；②箱式變各低壓出線三相電流、有功功率、無功功率和功率因數(shù)；③箱式變低壓出線三相電壓。遙信：①箱式變高壓進線負荷開關(guān)的位置；②箱式變低壓出線開關(guān)的位置；③缺點指示器功作信號；④異常信號；⑤補償電容器的投切情況。遙控：①箱式變高壓進線負荷開關(guān)合閘/分閘；⑦箱式變低壓出線開關(guān)合閘／分閘；③無功電壓綜合控制啟動/停役；④重合閘啟動/停役。電能：箱式變低壓出線有功電能和無功電能。中國礦業(yè)大學信電學院缺點處置：缺點跳閘后根據(jù)缺點指示器動作信號判別缺點區(qū)域、恢復健全區(qū)域正常供電。負荷管理：根據(jù)配電網(wǎng)的負荷平衡程度合理選擇箱式變的電源。報警功能：電壓過高或過低、過電流或缺點報警功能。電壓無功綜合控制：根據(jù)網(wǎng)上電壓和無功參數(shù)，經(jīng)過實時地對一組電容器的自動投切來實現(xiàn)。抄表集中轉(zhuǎn)發(fā)功能。對時功能。事件順序記錄(SOE)功能。停電后仍維持任務(wù)功能。中國礦業(yè)大學信電學院構(gòu)造配電SCADA系統(tǒng)應進展的任務(wù)1〕10kV線路的分段、聯(lián)絡(luò)開關(guān)能具備電動分合閘，并分別裝設(shè)FTU單元；2〕10kV配變應裝設(shè)TTU單元；3〕開閉所與配電變電站內(nèi)應裝設(shè)RTU，或微機綜合維護測控安裝；4〕10kV進線監(jiān)控由地調(diào)或區(qū)調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)；5〕市區(qū)供電局設(shè)置基于計算機網(wǎng)絡(luò)的配電SCADA系統(tǒng)；6〕合理選擇通訊方式，滿足實時性數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅?〕對分散的測控點，可設(shè)置區(qū)域任務(wù)站。中國礦業(yè)大學信電學院配電SCADA系統(tǒng)的體系構(gòu)造中國礦業(yè)大學信電學院配電自動化的混合通訊方式中國礦業(yè)大學信電學院配電SCADA系統(tǒng)的功能與特點DMS的SCADA系統(tǒng)特點：1〕系統(tǒng)采用開放式平臺組成，具有方便靈敏的圖形界面，運用多窗口技術(shù)顯示各種圖形；2〕可接納GIS的地理圖形數(shù)據(jù)，組成SCADA地理接線圖；3〕具有網(wǎng)絡(luò)拓撲分析才干，采用不同顏色和圖標以區(qū)分線路能否帶電、能否接地；4〕支持變電站綜合自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)維護投切和監(jiān)視、維護定值選擇及缺點錄波、測距數(shù)據(jù)的搜集等功能。中國礦業(yè)大學信電學院配電SCADA功能〔1〕數(shù)據(jù)采集：遙測、遙信，根據(jù)RTU等采集信息，在屏幕上以圖形、列表等方式顯示電網(wǎng)運轉(zhuǎn)工況。報警〔Alarm〕：設(shè)備過負荷、越限、斷路器事故跳閘時發(fā)出警報〔預警、告警〕。事件順序記錄SOE擾動后追想PDR〔PostDisturbanceReview)：記錄事故前后一段時間間隔的重要實時數(shù)據(jù)。遠方控制和遠方調(diào)整計算〔Calculation〕趨勢曲線〔Trend〕和棒圖〔Bargraph〕中國礦業(yè)大學信電學院配電SCADA功能〔2〕歷史數(shù)據(jù)存儲〔History〕和制表打印〔Report〕事件記錄〔EventLog〕時鐘〔Clock〕模擬盤接口〔MapboardInterface〕支持無人值班的變電站綜合自動化動態(tài)線路著色地理接線圖：經(jīng)過GIS系統(tǒng)為SCADA系統(tǒng)提供作為背景畫面的地理圖。中國礦業(yè)大學信電學院SCADA采集信息顯例如子－廠站單線圖中國礦業(yè)大學信電學院SCADA采集信息顯例如子－廠站單線圖部分放大中國礦業(yè)大學信電學院SCADA采集信息顯例如子－棒圖適宜顯示機組出力，電壓等數(shù)據(jù)。中國礦業(yè)大學信電學院SCADA采集信息顯例如子－曲線適宜顯示某個量的變化趨勢，如系統(tǒng)負荷、頻率、電壓等。中國礦業(yè)大學信電學院1.漢中市配電SCADA系統(tǒng)市區(qū)主要由3座110kV變電站〔東郊變、西郊變、鑫源變〕和1座35kV變電站。公網(wǎng)配變總?cè)萘?350kVA，城區(qū)負荷比較密集，現(xiàn)有10kV線路9條，呈輻射狀供電網(wǎng)絡(luò)。在實施市區(qū)配電自動化工程當中．允分思索了配電自動化系統(tǒng)(DAS)與MIS系統(tǒng)的銜接問題，并允分利用了供電局地調(diào)所的資源，到達了經(jīng)濟而且適用的目的。典型配電SCADA系統(tǒng)的組織中國礦業(yè)大學信電學院中國礦業(yè)大學信電學院根本原那么根據(jù)地理分布，劃分為4個區(qū)域。站點多，將分散的測控點先集結(jié)成假設(shè)干個點，再上傳。市區(qū)配電網(wǎng)分布比較集中。測控點到區(qū)域站：屏蔽雙絞線〔必要時加中繼〕區(qū)域站到控制中心：3個在110KV站內(nèi)，可借助原有的數(shù)據(jù)傳輸通道。1個在市區(qū)電業(yè)局，屏蔽雙絞線FTU、TTU區(qū)域任務(wù)站中國礦業(yè)大學信電學院配電開閉所：與控制中心采用屏蔽雙絞線加中繼小區(qū)變、箱變、配變：公用網(wǎng)。用戶：具有遠方抄表功能的電度表，低壓配電線載波通訊到配變。中國礦業(yè)大學信電學院控制中心在供電局建立配電自動化控制中心并兼有市區(qū)調(diào)度中心功能，實現(xiàn)H市35kV變電站、市區(qū)10kV配電網(wǎng)、H市主變電站的35kV和10kV出線監(jiān)控以及重要用戶負荷監(jiān)控。在H市供電局和市區(qū)電力局之間(相距4km)架設(shè)8芯單模光纖，并設(shè)置交換機構(gòu)成1000M光纖網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)管理信息網(wǎng)的銜接。在兩地的銜接光纜中辟出兩芯配以光收發(fā)安裝構(gòu)成市區(qū)電力局至供電局的實時數(shù)據(jù)通道。中國礦業(yè)大學信電學院子站與終端利用H市區(qū)配電網(wǎng)比較集中的特點，采用架設(shè)屏蔽雙絞線的方式構(gòu)成區(qū)域中各測控對象(包括柱上開關(guān)、重要小區(qū)變、重要箱式變和柱上公網(wǎng)配電變壓器)到配電子站的分支通訊線路。對于傳輸間隔較長的分支采均中繼方式延伸間隔，最長傳輸間隔可以到達4km。對于普通小區(qū)變、普通箱式變和柱上專線配電變壓器采用公用網(wǎng)和配電自動化系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)。中國礦業(yè)大學信電學院子站與主站4個配電子站中有三個位于110kv變電站中，可以借助相應110kV變電站到H市供電局的數(shù)據(jù)傳輸通道實現(xiàn)這些配電子站與配電自動化控制中心的聯(lián)絡(luò)；另一個配電子站設(shè)置在市區(qū)電力局，經(jīng)過專門架設(shè)的光纖數(shù)據(jù)通道實現(xiàn)市區(qū)電力局配電子站與配電自動化控制中心的聯(lián)絡(luò)。市區(qū)的6座10kV配電開閉所間隔市區(qū)電力局均較近，采用架設(shè)屏蔽雙絞線并加中繼的方式集結(jié)在市區(qū)電力局．然后經(jīng)過光纖數(shù)據(jù)通道實現(xiàn)這些配電開閉所與配電自動化控制中心的聯(lián)絡(luò)。中國礦業(yè)大學信電學院在各配電開閉所內(nèi)分別安放RTU對其進展測控；在各重要小區(qū)變、重要箱式變和柱上公網(wǎng)配電變壓器處分別安故TTU對其進展測控；在普通小區(qū)變、普通箱式變和柱上專線配電變壓器處分別安放MTU對其進展測控；在各10kV柱上開關(guān)處分別安放FTU對其進展測控。10kV主變電站的10kV側(cè)信息經(jīng)過與市地調(diào)數(shù)據(jù)交換獲得。中國礦業(yè)大學信電學院在各配電子站，分別設(shè)置FTU集結(jié)器(FTU—HUB)和TTU集結(jié)器(TTU—HUB)各一臺。FTU—HUB和TTU—HUB分別經(jīng)過各自的信道和配電自動化控制中心通訊。配電開閉所內(nèi)的RTU那么先集結(jié)到市區(qū)局，然后經(jīng)過光纖數(shù)據(jù)通道和配電自動化控制中心通訊。中國礦業(yè)大學信電學院中國礦業(yè)大學信電學院2．銀川城區(qū)配電SCADA系統(tǒng)現(xiàn)有根底：YC市的城區(qū)配電網(wǎng)的特點是網(wǎng)絡(luò)主要集中于2kmx3km的地理范圍內(nèi)，因此有能夠采取一些特殊的方法，以較低的代價構(gòu)成有效且可靠的通訊網(wǎng)絡(luò)和電源供應戰(zhàn)略。城區(qū)配電網(wǎng)的主要饋線換上了具有電動操作機構(gòu)的真空開關(guān)，開閉所和小區(qū)變大多是新投設(shè)備，因此具有實現(xiàn)自動化的根底。重要的開閉所和小區(qū)變共有30余座，主干線路的分段開關(guān)約有100余臺。假設(shè)將這些站點均直接納入自動化系統(tǒng)中，那么由于站點太多，不僅呵斥后臺計算機網(wǎng)絡(luò)組織困難，而且為將這些站點的信息傳送到控制中心，也必需建立大量的主干通訊通道，呵斥過大的投資