配電系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展分析

1、配電系統(tǒng)自動(dòng)化的開(kāi)展分析摘要：隨著我國(guó)電力工業(yè)的開(kāi)展，含配電系統(tǒng)自動(dòng)化在內(nèi)的城網(wǎng)建立改造和電力市場(chǎng)已提上了日程。當(dāng)前，配電系統(tǒng)自動(dòng)化正從傳統(tǒng)的“多島自動(dòng)化走向綜合優(yōu)化的系統(tǒng)集成。與此同時(shí)，正在啟動(dòng)的發(fā)電市場(chǎng)展示了向配電市場(chǎng)開(kāi)展的前景?，F(xiàn)僅就上述開(kāi)展可能對(duì)配電系統(tǒng)自動(dòng)化產(chǎn)生的影響進(jìn)展了分析和討論。關(guān)鍵詞：配電系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)集成電力市場(chǎng)abstrattheurbannetrknstrutandrefrinludingdistributinsysteautatinhasbeenputntheagendaalngiththedevelpingfeletriperindustry.atpresentth

2、etraditinal“islandsautatinfperdistributinsysteisvingtardssysteintegratin,intheeantie,thedevelpingprspetfperdistributinarketisshnbyurrentlystartedperarket.theptentialeffetsndistributinsysteautatinausedbythedevelpingtrendsentinedabveareanalyzedanddisussed.keyrdsdistributinsysteautatin;systeintegratin;

3、perarket當(dāng)前我國(guó)電力工業(yè)的開(kāi)展，已進(jìn)入一個(gè)新的歷史階段。電力的供求關(guān)系從過(guò)去長(zhǎng)期缺電走向緩和，某些地區(qū)甚至出現(xiàn)了供大于求。國(guó)家電力公司的成立，標(biāo)志著從過(guò)去的政府管理轉(zhuǎn)向“公司化改組、商業(yè)化運(yùn)營(yíng)、法制化管理。為了適應(yīng)當(dāng)前形勢(shì)，使我國(guó)電力工業(yè)走上可持續(xù)開(kāi)展的道路，結(jié)合我國(guó)情況，同時(shí)啟動(dòng)了含配電系統(tǒng)自動(dòng)化在內(nèi)的城網(wǎng)建立改造和開(kāi)放的發(fā)電市常國(guó)際上，各式各類(lèi)含發(fā)電配電在內(nèi)的電力市場(chǎng)正在興起，國(guó)內(nèi)外的開(kāi)展，對(duì)配電系統(tǒng)自動(dòng)化的開(kāi)展，既帶來(lái)了機(jī)遇也帶來(lái)了挑戰(zhàn)。1配電系統(tǒng)自動(dòng)化開(kāi)展中的兩個(gè)問(wèn)題當(dāng)代的配電系統(tǒng)自動(dòng)化，開(kāi)展過(guò)程中面臨著兩個(gè)問(wèn)題：這就是配電系統(tǒng)自動(dòng)化如何從傳統(tǒng)的“多島自動(dòng)化走向系統(tǒng)集成；以及如

4、何考慮電力市場(chǎng)的開(kāi)展可能對(duì)配電系統(tǒng)自動(dòng)化產(chǎn)生的影響。基于單項(xiàng)自動(dòng)化林立的配電系統(tǒng)“多島自動(dòng)化，如圖1所示(虛線表示有關(guān)系統(tǒng)之間互不相連或有縫集成，陰影灰度表示各個(gè)自動(dòng)化島)。圖1配電系統(tǒng)“多島自動(dòng)化fig.1islandsautatinfdistributinsyste考慮電力市場(chǎng)開(kāi)展、走向系統(tǒng)集成的配電系統(tǒng)綜合自動(dòng)化示于圖2。圖2配電系統(tǒng)綜合自動(dòng)化fig.2integratedautatinfdistributinsyste圖中，系統(tǒng)集成的綜合自動(dòng)化共有3個(gè)信息層次：實(shí)時(shí)層、管理層、網(wǎng)際層。陰影局部的管理層，接于內(nèi)聯(lián)網(wǎng)(intranet)，通過(guò)因特網(wǎng)(internet)與網(wǎng)際層通信。配電系統(tǒng)

5、“多島自動(dòng)化與顧及電力市場(chǎng)開(kāi)展的綜合自動(dòng)化相比，其主要不同可概括如表1所示。表1“多島自動(dòng)化與綜合自動(dòng)化的比擬比擬工程“多島自動(dòng)化綜合自動(dòng)化集成度單項(xiàng)自動(dòng)化林立的“多島自動(dòng)化綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)的配電系統(tǒng)自動(dòng)化集成方式多島自動(dòng)化的有縫集成各有關(guān)子系統(tǒng)之間的無(wú)縫集成負(fù)荷管理基于方案用電的負(fù)荷控制(拉閘限電)面向電力市場(chǎng)的負(fù)荷管理(不停電管理)電量計(jì)費(fèi)離線經(jīng)營(yíng)的電量計(jì)費(fèi)管理面向電力市場(chǎng)的電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)能量交易離線的壟斷經(jīng)營(yíng)機(jī)制基于內(nèi)聯(lián)網(wǎng)/因特網(wǎng)的開(kāi)放能量交易系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)、信道和圖形用戶界面基于內(nèi)聯(lián)網(wǎng)/因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)、信道和閱讀器用戶界面地理信息系統(tǒng)離線使用提供在線(含上網(wǎng))效勞ds應(yīng)用軟件不涉及市

6、場(chǎng)交易問(wèn)題需與能量交易系統(tǒng)配合2從多島自動(dòng)化走向系統(tǒng)集成圖1所示的配電系統(tǒng)“多島自動(dòng)化，包括以下一些單項(xiàng)自動(dòng)化：sada/ds系統(tǒng)，負(fù)荷控制系統(tǒng)，電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)/管理信息系統(tǒng)，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，環(huán)網(wǎng)故障定位、隔離和恢復(fù)供電系統(tǒng)。這些單項(xiàng)自動(dòng)化，以信息專(zhuān)用、功能單一和互不相連為特征。早期這種單項(xiàng)自動(dòng)化不多時(shí)，問(wèn)題還不突出。隨著這種單項(xiàng)自動(dòng)化分別自行開(kāi)展和數(shù)量不斷增加，勢(shì)必帶來(lái)功能互相重疊、信息未能共享、通道不能公用等弊端。當(dāng)然，有些單項(xiàng)自動(dòng)化利用計(jì)算機(jī)通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通過(guò)接口和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的有縫集成，就象過(guò)去一些調(diào)度中心把在線運(yùn)行的sada和離線管理的is通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信關(guān)連在

7、一起那樣。但這種有縫集成系統(tǒng)參與信息共享時(shí)的運(yùn)行效率、使用程度和方便性將有所降低。80年代末90年代初興起的開(kāi)放系統(tǒng)構(gòu)造(sa)和有關(guān)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、用戶界面和通信的各種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無(wú)縫集成提供了可能，這也是配電系統(tǒng)“多島自動(dòng)化走向系統(tǒng)集成的基矗配電系統(tǒng)自動(dòng)化的系統(tǒng)集成，不僅是有關(guān)系統(tǒng)的互連，重要的是實(shí)現(xiàn)了信息的共享、功能的互補(bǔ)、通道的公用等。和多島自動(dòng)化信息專(zhuān)用、功能單一和互不相連不同，圖2所示的配電系統(tǒng)綜合自動(dòng)化，以信息共享、功能綜合和無(wú)縫集成為其特征。系統(tǒng)集成的核心是分層次的信息共享，其信息流向管理如圖3所示。圖3配電系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的數(shù)據(jù)流向與管理fig.3datafland

8、itsanageentfdistributinsysteintegratedautatin圖中，實(shí)時(shí)層和管理層的共享信息分別存于有關(guān)效勞器中并統(tǒng)一管理。實(shí)時(shí)層和管理層的信息交換，只能在效勞器之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換器進(jìn)展。其中：網(wǎng)際層是通過(guò)intranet/internet和管理層互相通信。網(wǎng)際層所需共享的實(shí)時(shí)信息只能由管理層控制轉(zhuǎn)發(fā)，并使用防火墻進(jìn)展信息過(guò)濾，確保管理層的平安運(yùn)行。管理層含管理信息系統(tǒng)(is)、地理信息系統(tǒng)(gis)、能量交易系統(tǒng)(ets)等。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換器和實(shí)時(shí)層建立信關(guān)，定時(shí)接收管理層所需共享的實(shí)時(shí)信息，并嚴(yán)格控制信息的反向傳送，確保實(shí)時(shí)層的高度平安。實(shí)時(shí)層那么包括sada/l/

9、ds、變電站自動(dòng)化、環(huán)網(wǎng)控制、電量計(jì)費(fèi)等實(shí)時(shí)運(yùn)行的在線系統(tǒng)。至于各系統(tǒng)內(nèi)部有關(guān)單元以及各個(gè)系統(tǒng)之間的通信，只能因地制宜地采用多種通信方式。如某配網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)如表2所示。表2某配網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)序號(hào)通信端點(diǎn)通信方式1配電平臺(tái)上級(jí)調(diào)度光纜2配電平臺(tái)變電站自備專(zhuān)用 線3變電站級(jí)間隔級(jí)光纜4配電平臺(tái)電度表無(wú)線 撥號(hào)5配電平臺(tái)銀行市話撥號(hào)6配電平臺(tái)is網(wǎng)絡(luò)交換器7is內(nèi)聯(lián)網(wǎng)/因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)交換器8變電站環(huán)網(wǎng)ftu雙絞線/無(wú)線電3開(kāi)展中的配電系統(tǒng)自動(dòng)化圖2所示的配電系統(tǒng)綜合自動(dòng)化中，各有關(guān)系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)信息共享、功能互補(bǔ)和通道公用，并顧及到電力市場(chǎng)開(kāi)展可能帶來(lái)的影響呢?3.1sada/l/ds平臺(tái)sada/l/ds平

10、臺(tái)是配電系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的核心和根底，它除了完成sada/l/ds功能外，如圖2所示還承當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)的縱向(實(shí)時(shí)層)和橫向(管理層)的集成任務(wù)。由于系統(tǒng)中引入了功能較強(qiáng)的變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)，sada中除傳統(tǒng)的功能外，還增加了一些擴(kuò)展的sada功能，如保護(hù)的遠(yuǎn)方監(jiān)視、投切和定值修改，故障錄波數(shù)據(jù)的搜集等。當(dāng)然，假如配網(wǎng)的規(guī)模較小，由變電站負(fù)責(zé)的環(huán)網(wǎng)控制，也可改由主站的sada/l/ds平臺(tái)來(lái)完成。這里，與電力市場(chǎng)開(kāi)展有關(guān)的負(fù)荷控制和管理，正面臨新的挑戰(zhàn)：長(zhǎng)期缺電期間，對(duì)用戶限電拉閘施行方案用電的負(fù)荷控制，應(yīng)及時(shí)轉(zhuǎn)移到用戶不感到停電的負(fù)荷管理(l)上來(lái)。當(dāng)代的負(fù)荷管理，主要是按事先編制好的負(fù)荷管理方

11、案，通過(guò)饋線降壓減載，或按編組周期輪流短時(shí)啟停用戶的可控負(fù)荷(空調(diào)、熱水器等)，來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶不感到停電的負(fù)荷管理。此外，還應(yīng)積極開(kāi)展基于分時(shí)電價(jià)的需方用電管理(ds)，用以調(diào)動(dòng)需方的積極性來(lái)參與負(fù)荷管理。供方負(fù)荷管理與需方用電管理相結(jié)合，必將有力地改善配電系統(tǒng)的負(fù)荷曲線，并為隨后電力市場(chǎng)的開(kāi)展打下基矗l負(fù)荷管理功能與電力供需關(guān)系和電力市場(chǎng)進(jìn)程有關(guān)，涉及到對(duì)原有負(fù)荷控制系統(tǒng)的利用和改造，以及和具有需量控制功能的數(shù)字電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)相配合等問(wèn)題。但無(wú)論是沿用原有的負(fù)荷控制終端、或是與新建的電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)相結(jié)合，主站均和sada/ds集成在一起，以適應(yīng)電力市場(chǎng)開(kāi)展的變化，而不象傳統(tǒng)的負(fù)荷控制那樣分開(kāi)獨(dú)立運(yùn)行

12、。ds應(yīng)用軟件方面，除傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓欀?、?fù)荷預(yù)報(bào)、配電潮流、短路分析、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、故障恢復(fù)控制、操作票、投訴熱線處理等外，還把負(fù)荷計(jì)費(fèi)管理、電力市場(chǎng)等應(yīng)用包括了進(jìn)來(lái)，統(tǒng)一優(yōu)化管理，受權(quán)分工使用。當(dāng)然，系統(tǒng)的無(wú)縫集成并不排擠通過(guò)接口和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、接入現(xiàn)有而又可用的老系統(tǒng)，以保護(hù)原有投資。待該老系統(tǒng)淘汰后，再更新為符合開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。3.2變電站綜合自動(dòng)化傳統(tǒng)的變電站自動(dòng)化，系由本地監(jiān)控的自動(dòng)裝置和與調(diào)度聯(lián)絡(luò)的rtu遠(yuǎn)動(dòng)裝置所組成。當(dāng)代的變電站自動(dòng)化，隨著計(jì)算機(jī)、通信和數(shù)字信號(hào)處理(dsp)技術(shù)的開(kāi)展，已進(jìn)入到自動(dòng)遠(yuǎn)動(dòng)、測(cè)量控制保護(hù)功能集成并隨一次設(shè)備分分布置，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班的綜合自動(dòng)化階段，顯示

13、出系統(tǒng)集成的高效益。如圖2所示，這種由中央單元、i/單元、保護(hù)單元和環(huán)網(wǎng)控制功能所組成的變電站綜合自動(dòng)化，除了承當(dāng)遠(yuǎn)方監(jiān)控?zé)o人值班變電站的任務(wù)外，還在配網(wǎng)控制中心和中壓環(huán)網(wǎng)之間兼起二級(jí)主站的作用，轉(zhuǎn)發(fā)雙方信息并控制中壓環(huán)網(wǎng)的故障定位、隔離和恢復(fù)供電功能。應(yīng)該注意，這種取消大控制室設(shè)計(jì)、分分布置的變電站綜合自動(dòng)化，大大節(jié)約電纜用地等基建投資；但室外分分布置的i/和保護(hù)單元，應(yīng)符合有關(guān)抗震抗電磁干擾的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并能在高溫低寒高濕(-40+85，相對(duì)溫度95%)的惡劣環(huán)境下正常運(yùn)行。當(dāng)然，常規(guī)的有人值班變電站，同樣也可以通過(guò)變電站rtu接入配電自動(dòng)化系統(tǒng)。3.3環(huán)網(wǎng)故障定位、隔離和恢復(fù)供電系統(tǒng)和許多

14、配電自動(dòng)化裝置類(lèi)似，環(huán)網(wǎng)故障定位、隔離和恢復(fù)供電系統(tǒng)也經(jīng)歷了從免通信的單項(xiàng)自動(dòng)化向帶通信的綜合自動(dòng)化開(kāi)展的過(guò)程。免通信的環(huán)網(wǎng)故障識(shí)別和恢復(fù)控制系統(tǒng)，可由一定數(shù)量的負(fù)荷分段開(kāi)關(guān)(無(wú)切斷短路電流才能)和控制分段開(kāi)合的控制器組成。正常時(shí)固定開(kāi)環(huán)點(diǎn)運(yùn)行，兩側(cè)供電。故障時(shí)，靠故障側(cè)變電站饋線保護(hù)動(dòng)作跳閘，各段開(kāi)關(guān)無(wú)壓釋放。變電站斷路器重合成功后，各段開(kāi)關(guān)按事先整定的時(shí)限依次重合試投。如為永久性故障，當(dāng)投到故障段后變電站饋線保護(hù)將再次動(dòng)作跳閘，重復(fù)試投過(guò)程。但此時(shí)故障段業(yè)已測(cè)明，僅合到故障段前為止。故障段后至開(kāi)環(huán)點(diǎn)的恢復(fù)供電，那么從開(kāi)環(huán)點(diǎn)檢測(cè)到對(duì)側(cè)線路失壓進(jìn)展重合開(kāi)場(chǎng)，以相反的方向和一樣的原那么來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)

15、環(huán)網(wǎng)故障段的隔離，和非故障段的自動(dòng)恢復(fù)供電。這種單項(xiàng)自動(dòng)化裝置的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)通信要求。但除功能單一和信息未能共享外，本身還存在整定復(fù)雜、不能一次定位、開(kāi)關(guān)試投次數(shù)較多、恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)、線路攝取的“冷負(fù)荷較大等問(wèn)題。和變電站綜合自動(dòng)化類(lèi)似，帶通信的環(huán)網(wǎng)故障識(shí)別和恢復(fù)控制系統(tǒng)，控制分段開(kāi)關(guān)的開(kāi)合，稱(chēng)為饋線終端裝置ftu的控制器具有支持sada的功能。除了故障時(shí)依靠遠(yuǎn)動(dòng)功能免除試投實(shí)現(xiàn)一次定位、隔離和自動(dòng)恢復(fù)供電外，正常時(shí)還兼有搜集環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電工信息、控制分布電容投切、以及合理選擇開(kāi)環(huán)點(diǎn)用以降低網(wǎng)損等功能。3.4多功能數(shù)字分時(shí)電度表系統(tǒng)常規(guī)的分時(shí)電度表，是專(zhuān)為電量計(jì)費(fèi)而設(shè)計(jì)的，用處比擬單一，一般不具備通信條

16、件。隨著計(jì)算機(jī)、通信和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用的普及，導(dǎo)致了當(dāng)代多功能數(shù)字分時(shí)電度表的問(wèn)世。這種可以遠(yuǎn)方通信的多功能數(shù)字分時(shí)電度表，除了具有分時(shí)電度表的功能外，還能和配電控制中心配合，搜集帶時(shí)標(biāo)的用戶電工信息、傳送電量計(jì)費(fèi)信息、具有竊電報(bào)警、負(fù)荷控制、液晶顯示、長(zhǎng)期存儲(chǔ)等功能。在電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中，表計(jì)本身還可兼作數(shù)據(jù)集中器使用，大大簡(jiǎn)化電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的構(gòu)成。電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)是開(kāi)拓電力市場(chǎng)的一項(xiàng)根底性設(shè)施。通過(guò)電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的建立，應(yīng)一改正去壟斷經(jīng)營(yíng)時(shí)期供方查表、用戶繳費(fèi)、逾期罰款的單向聯(lián)絡(luò)形式。城網(wǎng)建立改造中，正在進(jìn)展量大面廣的“一戶一表建立。無(wú)論從當(dāng)前的“商業(yè)化運(yùn)營(yíng)或今后的“配電市潮來(lái)看，都應(yīng)盡可能地考慮

17、到計(jì)費(fèi)信息的雙向通信(大中用戶遠(yuǎn)方讀表和中小用戶智能卡)以及和銀行結(jié)算的關(guān)系問(wèn)題?！巴对V熱線處理是供方和廣闊用戶建立雙向聯(lián)絡(luò)的又一渠道。因此，進(jìn)展低壓線路和一戶一表的建立改造時(shí)，一二次系統(tǒng)應(yīng)統(tǒng)一優(yōu)化設(shè)計(jì)，以期建立一個(gè)面向用戶(含物業(yè)管理)分級(jí)分片雙向通信的聯(lián)絡(luò)機(jī)制，進(jìn)步供電效勞程度。3.5管理信息系統(tǒng)基于自動(dòng)繪圖和設(shè)備管理(a/f/gis)，含變電、配電、用電、檢索、決策、以及辦公自動(dòng)化(a)等在內(nèi)的管理信息系統(tǒng)(is)，早期是作為離線管理系統(tǒng)而獨(dú)立運(yùn)行的。如今，a/f已開(kāi)展成為一個(gè)獨(dú)立的地理信息系統(tǒng)(gis)軟件產(chǎn)業(yè)，支持包括電力系統(tǒng)特別是配電系統(tǒng)在內(nèi)的具有空間數(shù)據(jù)的行業(yè)開(kāi)發(fā)各種應(yīng)用。隨著信

18、息產(chǎn)業(yè)的開(kāi)展，電力行業(yè)進(jìn)入了由實(shí)時(shí)信息提供管理效勞、管理信息(包括地理信息)支持實(shí)時(shí)應(yīng)用的新階段，甚至開(kāi)展了sada/gis系統(tǒng)。近年來(lái)，is趨于向sa標(biāo)準(zhǔn)以及日益普及的intranet/internet靠攏，且大有以?xún)?nèi)聯(lián)網(wǎng)取代is之勢(shì)，以便與電力市場(chǎng)的開(kāi)展接軌。因?yàn)?，今后電力市?chǎng)的交易，將不再是大廳交易，而是基于intranet/internet、以閱讀器為特征的、稱(chēng)之為電子商務(wù)的網(wǎng)絡(luò)交易。傳統(tǒng)上的管理信息系統(tǒng)(is)，以專(zhuān)用網(wǎng)、專(zhuān)用信道和圖形用戶界面為其特征，顯然不適于提供電力交易使用。這又是考慮電力市場(chǎng)開(kāi)展時(shí)所提出的一個(gè)挑戰(zhàn)：是使傳統(tǒng)的管理信息系統(tǒng)和今后的交易信息系統(tǒng)并行開(kāi)展，或是對(duì)現(xiàn)有的is進(jìn)展改造、使之適應(yīng)今后電力市場(chǎng)的開(kāi)展。事實(shí)上，一些面臨發(fā)電市場(chǎng)壓力的網(wǎng)省級(jí)調(diào)度中心，已經(jīng)按后者行事并已改造就緒了。4結(jié)語(yǔ)(1)當(dāng)代的配電系統(tǒng)自動(dòng)化正從“多島自動(dòng)化走向系統(tǒng)集成，并受到電力市場(chǎng)開(kāi)展的影響。(2)“多島自動(dòng)化是以單項(xiàng)自動(dòng)化為根底，由少到多各自平行開(kāi)展。系統(tǒng)集成的綜合自動(dòng)化，是以整體綜合優(yōu)化為根底，力求信息共享、功能互補(bǔ)，并隨技