配电系统监控自动化技术探讨-毕业设计

福建电力职业技术学院毕业设计（论文）配电系统监控自动化技术探讨班级:10（3）电力1班学号:201001103434姓名:朱振国专业:发电厂及电力系统指导老师:黄红荔摘要自从中国开始进行改革开放时，自动化技术就开始走进大家的生活，自动化技术简单的说就是通过弱电系统来控制强电系统，因强电系统如果操作错误时对人会造成一定的伤害，而弱电系统恰恰弥补了这个缺陷，同时弱电系统可以在远方进行控制强电系统，可以减少人力资源，同时简单、方便、可靠性强，大大的提高了企业各方面的效率。随着我国国民经济的飞速发展城市现代化进程加快城市，电力负荷增加对电力的依赖越来越强城市和农网改造已基本完成一次网架的强壮必然要求提高配电网自动化运行水平并实现配电管理现代化。我国配电自动化系统正是在这一背景下逐步发展起来的。电力用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高，电压波动和短时的停电都会造成巨大的损失。因此，需要结合电网改造在配电网中实现配电自动化，以提高配电网的管理水平，为广大电力用户不间断的提供优质电能。论文分析了配网自动化系统的特点，并通过对配电网自动化系统的整体结构的设计研究，给出了鼓楼配电网自动化系统的具体设计与应用。本文研究的是系统的总体结构设计以及配网测控终端设备单元、配电测控终端的基本功能、配电子站、配电主站、通讯方式；给出了系统的总体规划、线路规划、通信规划、主站系统规划、配变监测规划；给出了配调SCADA、馈线自动化（FA）、配网高级应用（DPAS）功能设计化；结合鼓楼供电公司的实际情况对通信网络以及配电网自动化和调度自动MIS等系统的应用接口进行了设计等。按照设计的方案，鼓楼供电公司配网自动化系统已建成并投入了生产运行，取得了较明显的成效，该系统为也为配网自动化在其他供电企业的应用起到了示范作用。关键词：供电配网自动化设计监控发展趋势目录摘要................................................................2第1章绪论............................................................41.1选题意义41.2本文的主要内容51.3论文研究框架5第2章理论综述........................................................62.1配网自动化系统总体结构62.2配网测控终端单元62.3配电子站82.4配电主站8第3章配电自动化系统总体设计..........................................93.1建设对象及现状分析93.2总体建设方案93.3实施规划93.4技术依据103.5系统设计计划达到的主要技术指标10第4章配电自动化系统工程应用与实施...................................134.1设计原则134.2规划方案134.3系统功能规划214.4工程实施26结论...................................................................28致谢...................................................................29参考文献...............................................................30第1章绪论1.1选题意义今天的社会是21世纪，自动化技术与我们每个人悉悉相关，同时我们每天都在使用它、接触它，自从国民经济的高速发展和改革开放的深入，电力用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高，电压波动和短时的停电都会造成巨大的损失。因此，需要结合电网改造在配电网中实现配电自动化，以提高配电网的管理水平，为广大电力用户不间断的提供优质电能。配电网系统在电力系统中是一个非常重要的，电力系统的电压等级有3、6、10、35、60、110、220、330、500、750、1000kv，而配电系统是10kv以内的电压等级，配网自动化是西方发达国家70年代提出的概念，目前在日本、欧美已得到了充分发展。国内也有了很多的尝试，但主要集中在城市。对于配电自动化，《配电系统自动化设计导则》中针对其特点给出了很确切的定义：“利用现代电子、计算机、通信及网络技术，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，实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、控制、用电荷配电管理的现代化”。配电自动化系统（DAS）在纵向结构分属于配电管理系统（DMS），横向与110KV变电站综合自动化、调度自动化、电力MIS等紧密关联。从目前实施的需求和现状看，配电网自动化实行的模式应是SCADA与GIS合一，“营配合一”，且与地调、电力MIS等紧密集成的系统。每个系统都有一定的功能，配电系统也不例外，配电网自动化系统的功能应包括配电网络的数据采集与控制（SCADA），馈线自动化（FA，即故障定位、隔离、非故障区段的供电恢复）、负荷管理、地理信息系统（AM/FM/GIS）、配电应用分析（PAS）等。配网自动化系统的特点是：信息量大；在线分析和离线管理紧密结合；应用分析和终端设备紧密结合；一次设备和二次设备紧密结。配网自动化系统的优点和建设的必要性：（1）配电自动化系统可以极大地提高供电可靠性、缩短故障时间、改善电压质量，以最优电压提供给用户，并可减轻运行人员的劳动强度。（2）可以使运行人员经常地掌握配电系统的状态（如系统的构成，开关的开合状态，负荷电流，事故发生的情况等）。（3）可以使配电系统在停电时，包括事故停电和施工停电，能够显示停电的状况，计算停电后恢复送电的方法，并自动进行开关的操作，从而使配电系统的运行和维护合理化，并可迅速处理用户和系统的一切反应。（4）可以提高整个配电系统的管理水平，提高工作效率，改善用户服务水平。1.2本文的主要内容由于配电网自动化系统的结构庞大，所涉及的领域复杂，本文仅以鼓楼供电公司配网自动化系统工程建设为背景，主要针对鼓楼区公司配电网自动化系统目前主要关注的几个部分进行研究，并完成鼓楼配电网自动化系统的应用设计。1.3论文研究框架绪论理论综述配电自动化系统总体设计建设对象及现状分析技术依据、技术指标配电自动化系统工程应用与实施图1-1研究框架总体建设方案、实施规划第2章理论综述2.1配网自动化系统总体结构现行的配电网自动化系统多采用分层分布式体系结构，主要由三部分组成：主站层、配网子站层、配网测控端设备层。主站层是配网自动化系统监控及信息管理层。配网子站层是区域工作站层。配电网测控终端设备层是整个配电网自动化系统的的基础，其主要完成户外柱上开关、环网开关柜、箱式变电站、配电变压器、配网开闭所、配网小室等各种信息的采集处理及监控功能。2.2配网测控终端单元目前的远方测控终端主要包括馈线远方终端、配电变压器远方终端、配电自动化远方终端。一、配网测控终端设备（一）馈线远方终端馈线远方终端包括FTU（FeederTerminalUnit）和DTU（DistributionTerminalUnit）。FTU安装在配电网馈线回路的柱上、开关规等处，DTU安装在开闭所、配电所等处，具有遥信、遥测、遥控和故障电流检测功能。（二）配变远方终端配电主站调度自动化系统其他系统配电子站开闭所远方终端测控终端配变监测终端馈线监测终端通信系统配网自动化系统图2-1配网自动化系统结构示意图TTU（TransformerTerminalUnit）是应用于配电变压器的各种运行参数采集、测量的远方终端。二、测控终端的基本功能（一）三遥遥测（YC）。遥测往往又分为重要遥测、次要遥测、一般遥测和总加遥测等，遥测功能常用于：①变压器的有功和无功采集；②线路的有功功率采集；③母线电压和线路信号电流采集；④温度、压力、流量等采集；⑤频率采集；⑥主变压器油温采集和其他模拟信号量采集。遥信（YX）。一般采用无源触点方式，即某一路遥信量的输入就是一对继电器的触点，或者是闭合，或者是断开。通过YX端子板将继电器触点的闭合或断开转换成低电平或高电平信号送入子站处理。遥控（YK）。一般采用无源触点方式，要求其正确动作率大于99.99%。所谓YX的正确动作率是指其不误动作的概率，一般拒动不认为是不正确。遥控功能常用于断路器、柱上开关等的分、合和电容器、电抗器的投切以及其他可以采用继电器控制的功能。（二）事件顺序记录（SOE）事件顺序记录的一项重要指标是时间分辨率。分辨率可分为站内和站间两种。SOE的站内分辨率，是指在同一子站（RTU）内，顺序发生一串事件后，两事件间能够辨认的最小时间。SOE的站内分辩率一般要求小于5ms。其分辨率的大小取决于子站的时钟精度和获取事件的方法，这是对子站的性能要求。SOE的站间分辨率，是指各子站（RTU）之间顺序发生一串事件后，两事件间能够分辨的最小时间，这取决于系统时钟的误差及通道延迟的计量误差等。SOE的站间分辨率一般要求小于10ms，这是对整个自动化系统的性能要求。（三）系统时钟校对配电子站（FTU）间SOE分辨率是一项系统指标，它要求各子站/FTU的时钟与高度中心的时钟严格同步。目前，采取的措施有：用全球定位系统GPS提供的时间频率同步对时，有效的保证SOE分辨率指标。这种方法需要在各站的站间点安放GPS接收机、天线及放大器，并通过通信口和子站等相连。采用软件对时，SC1801、CDT、DNP、IEC104、IEC101等通信规约提供了软件对时手段。软件对时由于受到通信速率的影响，需要采取修正措施。采用软件对时的方法不需要增加硬件设备。（四）自恢复和自检测配电子站、FTU，DTU等作为配电自动化的数据采集单元，必须确保保持持续稳定地完成和SCADA的通信，上报当前采集情况并接收主站系统下达的各项命令。但子站、FTU，DTU处于一个具有强大电磁干扰“跑飞’或通信瞬时中断等异常情况，若不加特殊处理，均有可能造成子站、FTU死机，因此要求子站、FTU，DTU在遇到上述情况时，要在较短的时间内自动恢复，重新开始执行程序。（五）通信功能通信要求子站、FTU，DTU能将采集到的信息上报并接受上一级设备的命令。通信应具有支持多种规约及多种通信信道的功能。（六）故障检测功能应具有故障信号捕捉能力，并具备故障区域的定位、隔离和非故障区域恢复供电能力。2.3配电子站配电子站的主要功能是负责管理其附近的环网柜、开闭所等配电站端监控设备，完成数据采集、当地监控等功能、将实时数据处理后转发至配电主站，并具备馈线监控的扩展功能。2.4配电主站配电主站主要实现配网控制中心的各种监视、控制、管理功能。包括配电SCADA功能，各种数据量的采集、数据传输、数据加工、控制操作、事件报告等基本功能；地理信息系统（GIS）、各中高级应用软件（PAS）和需方管理功能。第3章配电自动化系统总体设计3.1建设对象及现状分析鼓楼供电公司系福州供电公司所辖的区级供电公司，鼓楼公司实施配网自动化项目的范围为鼓楼区供电公司城区供电区域，鼓楼城区主要由铜盘变、福飞变2座变电所供电，鼓山变与铜盘变电所天峰线实现联络，本次建设的对象涉及10KV线路共5条。其中铜盘变电所提供3条，分别为左海线、省军区线、天峰线；福飞变电所提供1条，为屏山公园线路：鼓山变电所提供一条，为鼓岭站线。形成1个手拉手及一个三电源网。10KV配电线路均为架空线路，线路间存在一定的联络关系原联络开关都为油开关。因此，本方案根据负荷的重要程度和数量对原分段进行调整并增加新的分段，原油开关更换为真空配电自动化开关。3.2总体建设方案根据鼓楼区线路的实际情况和公司对配电管理的实际需求，考虑建设较完整的配网自动化系统，由馈线自动化、管理主站、通信系统（光纤通信）和配电变压器监测（初步为10台）等构成，并考虑将来的发展。采用保护型FTU断路器方案；沿线路敷设通信光缆组成双环自愈网接入配网主站；在局大楼设