配网自动化环网控制系统方案标准

一、技术方案说明尊敬的玉溪供电局领导及专家：关于贵局所属10kV配网自动化建设项目所需配电自动化终端装置（FTU），我公司特提供施耐德电气公司产品—T200I方案供参考。该产品系施耐德公司专业开发的开关站远控专用设备，通过与SCADA主站配合，实现主干线路和分支线路故障发生故障隔离非故障段恢复供电全过程。装置具有以下特点：■先进的嵌入式控制板使系统总线不出模块,实时性、可靠性进一步提高。自主版权的大规模专用集成电路应用使系统集成度大为提高，系统更加安全可靠。■独具特色模块化设计，将通讯板、控制板、接口板模块化集成在一块总线板上，使系统既功能强大又简洁、可靠、灵活。■强大完善的通讯手段，ADSL、ATM、PCM、ISDN、DDN等数据专线,光纤，无线电,10KV电力载波及PSTN市话线路。■便捷的中文人机交互界面，可方便的进行参数设置、实时数据显示、SOE事项和故障事项查看、信道及系统状态监视、本地遥控等操作。■配合主站系统可进行远程维护，以实现远方故障诊断、参数整定，版本升级。■支持多电源输入，主备电源零时延切换。■具有最小的现场维护量，无需现场二次接线。所有接线均为插拔连接，且具有防误插错功能。【注意】：1）.每台户外开关站配设一台T200I，可根据控制开关数量分期配置硬件规模。2).除通讯设备，不需其它辅助设备。报价单位：昆明港汕南方开关有限公司2007年3月7日二、关于配网自动化环网控制系统方案设计第一部分概述1.实施配电自动化系统的必要性随着城市电力事业的发展，各行各业以及居民生活用电量、供电可靠性、供电质量的不断提高；《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管理的需要，实施配电系统自动化的要求也越来越迫切。配电网作为电力系统发电、变电、输电、配电、用电的重要组成部分，其重要性日渐提高。城市配网是主要负荷中心，具有用电量大、负荷密度高，对电能的质量和供电的可靠性要求较高等特点，近年来的城网改造使得城网配电供电网架结构得到了很大的改善，相当部分的线路具备了负荷转供能力。配电网络的重构有了一次设备做基础，配网自动化因而具备了实施的条件。配电网的覆盖范围越来越大，结构各种各样，同时用户对可靠性的要求越来越高，如何快速定位配电网的故障、迅速隔离并及时完成非故障区域的恢复供电，成为配电网发展的工作重点。配电网自动化的实现将从根本上促进供电可靠性的提高。实施配电自动化是城市建设和城网建设的需要。其意义在于：提高供电质量和供电可靠性提高配电工作管理水平和工作效率提高配电设备的管理水平优化网络结构，降低线损，提高经济效益提高对用户投诉的响应速度，改进故障时对用户的应答能力提高为用户服务水平和用户的满意程度，树立供电企业的服务形象配电自动化系统不仅仅是数据采集与监控的自动化，更是工作方式的自动化，在提高全员工作效率的同时，能够有效提高电力企业的管理现代化水平。2.配电自动化目标配电自动化从整体而言分为一次网架、终端设备、通讯系统和主站系统四个部分。这之中一次网架是自动化建设的基础，终端设备、通讯系统和主站系统配电主站（配调中心）配电集控站配电小区主站配电集控站配电集控站配电小区主站FTURTUFTURTU…………RTU/FTU是完成对一次网架监控、数据分析、优化建设的辅助系统。（1）多电源供电：使接入10kV公用线路上的用户具有两个以上电源供电的可能性，其中应使2/3及以上的用户享有N-1可靠性准则的能力。（2）对配网设备运行状况进行远方监视和检测。（3）对实现手拉手或有备用电源的线路，故障发生时，能自动隔离故障区段，并自动恢复对非故障区段的供电。（4）具备接受远方命令完成网络重构和负荷转供的能力。（5）与其他系统进行信息交换，资源共享，支持配网运行有关的管理过程。配网自动化一次设备，通信设备和自动化设备应满足相关的标准要求。第二部分配电自动化系统的组成配电自动化系统应面向城网配电自动化设计，充分考虑配电自动化系统实施的层次结构。系统采用分层的Client-Server方式构成，用多服务器结构完成功能扩展，配以客户端支持，将SCADA、DAS、GIS等功能集于一体，形成完整的自动化系统。同时系统提供开放接口，支持与MIS等系统的互连。系统从整体上分配电主站、配电集控站、配电小区主站三个层次。完整的城市配电自动化系统的层次构架示意如下：配电主站运行于配调中心，描述城市完整的配电网信息；配电集控站相当于配网的集控中心，通常作为配电小区主站的信息集中点（信息桥）；配电小区主站一般负责一个片区内开闭所/开关站的配电自动化实施。图中粗线表示以计算机网络方式连接，细线表示使用电力通信通道等连接方式。在通讯条件允许的情况下，可以使用光纤等高速通道（需要的时候能够转换成计算机网络）。计算机网络的远程连接其主干通道可采用光纤。具体采用的连接方式将在通信系统中进行说明。配电主站、配电集控站、小区主站均内置故障定位、故障隔离和故障自动恢复功能。本着就地处理的原则，主站主要负责全局性的统筹（主站的故障恢复一般是系统提供方案由调度员确认后执行），小区主站则可对控制范围内的设备进行自动控制。3.配电主站配电主站系统从系统配置上讲规模较大，功能设置也很全面，是配电自动化系统的完整实现。相对而言，配电集控站和配电小区主站是配电主站系统的一个缩影。3.1.系统配置配电主站的典型配置如下图所示：配调工作站主服务器Web服务器前置工控机/通讯服务器前置机柜RTU（FTU）至MIS系统报表工作站20:15:20路由器至地调系统GIS服务器大屏幕测试服务器和测试工作站构成测试组机房工作站机房工作站数据库服务器磁盘阵列3.1.1.双备冗余结构为满足配电自动化系统的高可靠性要求，系统的数据库服务器、主处理服务器和其它有特殊要求的关键设备，如通讯服务器、智能通道接口装置等，均设计为双倍冗余结构，在故障情况下可以自动切换。相应的系统的软件功能模块也采用双机（可多机）热备运行，互为备用，确保系统的运行率。3.1.2.系统节点说明本节中说明的节点，如果在集控站或配电小区主站中有同名项，其含义与本节陈述相同。数据库服务器：采用国际通用的大型关系型数据库系统SQLSERVER作为数据库服务器，主要功能是配置、管理、协调配网描述数据、实时数据和历史数据的存储，为工作站和配网分析软件提供数据支持。磁盘阵列：为配网描述数据和历史数据提供高可靠性数据存储、共享和管理功能。具有增加存取速度、更有效的利用磁盘空间和自动提供数据的冗余备份的特点，而且存储共享不再占用数据库服务器系统资源，大大提升了数据库服务器性能。在系统配置磁盘阵列的情况下，数据库配置成集群（Cluster）方式运行。主处理服务器：主处理服务器是系统实时运行的核心部分。主处理服务器上运行实时数据分析处理模块和事项服务器模块。为保证系统处理的连续性，使用两台高性能的服务器互为热备。在配电集控站一级的系统中，主服务器可以与数据库服务器合并运行。配调工作站：可配置多台的配调工作站作为系统的用户操作端提供给配电调度员使用。主要在其上完成的功能有：图形方式的数据查看、遥控操作、数据设置操作、挂牌操作等。配调工作站一般需要较高的图形显示能力（配电网范围大、数据多，需要使用高分辨率的大屏幕进行数据展示）。报表工作站：报表工作站完成报表模板的制作、报表的定时生成、打印等功能。报表工作站的报表生成等功能按运行需要可以配置成自动启动或人工启动。一般在报表工作站上配备打印机。3.2.软件系统主站的软件系统由操作系统/平台软件和应用软件系统的各模块组成。操作系统软件/平台软件：MicrosoftWindows2000/MicrosoftWindowsNT4.0Server/StationMicrosoftSQLServer2000EnterpriseEditionMicrosoftOffice地理信息平台远程维护软件应用系统软件模块包括：软总线通讯服务器软件（含智能卡驱动软件）数据处理/拓扑分析服务器软件绘图填库软件数据库编辑软件人机会话软件WEB发布软件4.配电集控站系统配置图：配调工作站主服务器前置工控机/通讯服务器前置机柜RTU（FTU）报表工作站20:15:20路由器至配电主站GIS工作站机房工作站如图示，系统采用较小的规模完成配电自动化功能。相对于配电主站，主要变动在于系统数据库设置。可根据系统实际规模的大小确定具体配置情况。5.配电小区主站配电小区主站控制范围一般设定在一个开闭所/开关站内，即便有与其他站互连的情况，也应该通过通讯把需要的信息固定到局部。配电小区主站除完成数据采集功能之外，还需要根据采集的运行数据完成对故障的隔离及恢复，以此提高供电可靠性。配电小区主站信息可根据整个配电系统的构成情况上报到配电分站或配电主站。5.1.小区主站计算机系统配电小区主站的计算机系统规模较小，一般由1-2台工业控制机及相应的外围硬件设备构成。典型配置情况：为节省空间，可使用带液晶显示屏的工控机。系统本身可不接网络，但具备网络接入能力。可选择安装一台调制解调器（Modem）。容量方面：小区主站的计算机系统能够接入多至16路的RTU/FTU通道，足以完成指定范围内的信息的接收和处理。小区主站信息通过电力的通信通道或光纤等设备连接到配电集控站或配电主站。同时，小区主站可以接受从上级站下发的控制命令完成对所管辖范围内开关等设备的遥控及校时。如果小区主站系统启用了自动控制执行的DA分析功能，则如果主站需要通过小区主站下发对RTU/FTU的控制命令，必须首先通知小区主站闭锁DA功能，在遥控结束后解锁。特别说明：：本方案中讲述的配电自动化系统包括从配调中心集控站小区主站等三级的完全实现。可根据配网系统规模情况，配置配电自动化系统级数，例如当配网规模较小时，可将集控站与小区主站合为一级，与配调中心直接通信。机柜工控机1工控机2接口箱等其他设备各种类型的通道RTUsFTUs6.通讯系统通信系统的建设是配电自动化系统的关键。配电自动化系统需要借助于有效而可靠的通信手段，将控制中心（本方案中指配电中心主站系统和小区式配电主站）的控制命令准确地传送到为数众多的远方终端，并且将反映远方设备运行情况的数据信息及时、准确地收集到控制中心。另一方面，由于配网自动化系统采用分布实施的方式，通信系统还应完成从FTU与所属配变TTU的通信，即终端间的通信。6.1.通信系统选择6.1.1.通信方式的选择随着通信技术发展，目前可选的通信手段很多，可用于配电网自动化的通讯方式有：配电线载波通讯（DLC）、脉动控制技术、工频控制技术、邮电网电话线、光纤通信、有线电视通道、现场总线和RS-485、无线通讯系统、无线扩频通信。这些通讯方式各有各的长处与短处，适用环境也不相同。因此根据所实施的配电自动化系统的具体情况选用恰当的通信方式是十分重要的。根据《配电系统自动化规划设计导则》中对通讯的要求，《导则》说明“新建电缆网络中，其通讯媒介应优先考虑使用光纤系统，一般使用光纤单环网系统。对可靠性要求较高的场合，可使用星型结构或具有自愈能力的光纤双环网系统。”光纤通讯是以光波作为信息载体，以光导纤维作为传输介质的先进的通讯手段。目前随着许多关键部件的技术问题的解决，光纤通讯技术已经成熟，光纤及光设备的制遥成本也在大幅度地下降，并且已在电力系统中广泛应用。于其他通信技术相比光纤通信有以下的优点：1）传输频带很宽，通信容量大，多模光纤的传输容量一般在140Mbit/s以下，而单模光纤的传输容量在140Mbit/s以上。2）传输损耗小，适合长距离传输，其中工作波长为0.8~0.9m，中继距离短于10km，工作波长为1.0~1.6m传输距离可大于100km，工作波长为2.0m以上,中继距离可达1000km以上。3）光纤的体积小，重量轻，可绕性强，敷设方便。4）光纤的传输载体为光，不易受电磁干扰，保密性好，无漏信号和串音干扰，而且不受故障停电的影响。因此，采用光纤通讯可实现配电网中各个FTU和RTU高