配网自动化技术现状及发展趋势-国网电力科学研究院沈兵兵(精)

配电自动化技术现状与发展趋势国网电力科学研究院沈兵兵配电分公司副总经理/教授级高工2009年9月目录配电自动化技术的研究和开发现状配电自动化技术的发展趋势配电自动化技术的研究规划配电自动化在智能电网中的作用配电自动化技术现状与发展趋势一、配电自动化技术研究和应用现状配电自动化技术现状与发展趋势国内配电自动化系统的三种类型配电自动化系统（DA）以馈线自动化（FA）为主的实时应用系统。国内第一轮配电自动化绝大多数试点项目都属于这类系统。调/配一体化系统将调度自动化和配电自动化合为一体的实时应用系统。最近几年各级供电企业的配电调度得到较多的应用，有较好的实用性。配电管理系统（DMS）实时应用和管理应用相结合，面向供电企业所辖的整个配电网的自动化及管理系统。工业发达国家的配电自动化项目基本属于这类系统。国内大中型供电企业已开始应用。配电自动化技术现状与发展趋势配调自动化（D-SCADA）统一的基本系统平台配电自动化（DA）变电站集控（SCC）AM/FM/GIS配电自动化技术现状与发展趋势调配一体化系统可做到：调/配一体化；调/配/集控一体化；调/配/集控/GIS一体化国网公司农电部重点科技项目——县级电网调/配/集控/GIS一体化系统（OPEN2000D），2006年获省部级科技进步二等奖。首先在双流县供电局饮用，现已在中小型供电企业得到较广泛的推广使用。配电自动化技术现状与发展趋势配电自动化管理系统（DMS）DMS=DSCADA+DA+DPAS+DWM其中：DWM=AM/FM/GIS+OMSOMS（停电管理系统）=TCM（故障报修管理）+SWITCHING（操作票和工作票管理）+WFM（现场工作管理）+MOBILE-COMPUTING（移动作业管理）新一代配电网自动化管理系统（OPEN-3200），获2007年国网公司科技进步一等奖和中国电力科学进步二等奖。在世行贷款项目——南京城区配电调度自动化项目中首先实施，现已在几个省会城市或大中城市得到应用。配电自动化技术现状与发展趋势四步自愈法：自愈控制系统将配电网的运行状态定义为紧急状态、恢复状态、异常状态、警戒状态和安全状态。四步自愈法的核心是：根据城市电网所处的运行状态，通过一定的控制策略实施相应的控制，使配电网从当前运行状态向一种更好的运行状态转移。紧急状态异常状态警戒状态恢复状态预防控制紧急控制校正控制恢复控制安全状态基于主站的自愈控制技术1.电压型就地控制馈线自动化的实现方式故障隔离和自动恢复送电由开关自身完成，不需要主站控制，因此在故障处理时对通信系统没有要求，所以投资省见效快；配电自动化技术现状与发展趋势馈线自动化采用就地、集中两种方式实现。其中，支线、幅射供电线路采用就地控制方式，局部范围内实现快速控制。配电主干环路采用集中控制的方式，通过主站系统协调，借助通信信息传输来实现控制；馈线自动化实现方式（续）3.光纤快速差动型(就地或集中)系统具备专用的保护信息通道，通过比较相连开关间流过的故障电流来快速隔离故障，可以通过主站，也可以通过局部范围内的通信共享来获取相关的信息来做出判断。2.电流型集中控制采用配电自动化主站系统，加配电测控终端的方式实现。由终端设备检测电流以判别故障类型，故障信息传送到主站，由主站确定故障区段，然后由主站系统发遥控命令控制开关动作，完成故障隔离并恢复非故障区供电。配电自动化技术现状与发展趋势配电自动化技术现状与发展趋势配电通信系统一般可以分为两个层次，分别为配电主站到配电子站（配电汇接站）通信网络，配电子站（配电汇接站）到配电终端设备的通信网络。其中，配电主站和配电子站（汇接站）的通信一般利用现有骨干光纤通信网；配电子站（汇接站）到配电终端的通信网络，一般采用光纤、载波、无线等，因地制宜。配电通信系统目前采用多种通信技术组合，包括光纤专网、无线专网、无线公网、中压配电线载波等。我们在配电载波技术和装置（PLC75系列）上取得突破，并在上海、福建、广东等地的电缆、尤其是混合线路上得到较广泛的使用。配电自动化的通信方式几种通信方式的比较通信电缆（双绞线）光纤通信无线电力线载波GPRS传输速率1Mpbs几个Gpbs几个Kpbs几个Kpbs115kpbs传输距离几个km适合长距离通信几个km几个km,可中继在GPRS网内不受限制可靠性可靠性：高噪音影响：小可靠性：高噪音影响：无可靠性：中等天气有些影响，也受其他因素影响相线耦合干扰大，可靠性：低利用电缆屏蔽层通信干扰小，可靠性：中等可靠性：中等同时通信数量过大时通信质量下降。成本便宜稍微贵些便宜较为便宜运行费用与数据量相关安装及维护不方便，涉及路面开挖、移杆等麻烦不方便，涉及路面开挖、移杆等麻烦方便较为方便，涉及耦合设备安装方便评价适宜于站内通信适合配电主干通信或新建线路预先埋设城市建筑影响较大，适宜于郊区和农村适合城市电缆供电系统适合不带控制的配电监测系统配电自动化技术现状与发展趋势前阶段配电自动化应用存在的问题对配网自动化的认识和定位不清楚，应用主体不明确，导致后期的应用没有具体的受益者。对配电自动化系统缺乏统一细致的规划，存在“盲人摸象”的现象，提不出完整而准确的需求。简单地将馈线自动化等同于配电自动化，只关注于局部区域的馈线自动化试点而没有立足对整个配电网实现科学管理，导致投入产出比很不明显。容易套用调度自动化的建设思路，过分强调实时应用，而没有针对配电信息量大面广的特点，忽视了对其它系统的相关数据利用和整合，造成配电系统的信息缺口很大，模型不完整，后期的应用无法实用化。GIS在配电建模上缺乏深入的研究，只满足了静态应用（即图资管理）而不能满足动态应用（如实时应用和分析计算）。配电自动化技术现状与发展趋势配电网架比较薄弱，一次设备存在缺陷，配电自动化应用基础不牢固。配电终端的稳定性、可控性、可维护性不够，尤其是抗恶劣环境和装置电源的性能有待提高。针对配电的通信技术不够成熟，通信手段和方式应用不恰当。配电自动相应的技术政策、标准、规范等出台很少，满足不了应用的需要，企业缺乏有强有力的部署和协调。配电自动化涉及供电企业内部的生产管理环节较多，因此存在管理体制对自动化系统的不适应，或者说是自动化系统对不同的管理体制的适应性不强。造成工作职责界定不清楚，运行管理工作跟不上，系统应用和数据维护工作很薄弱。前阶段配电自动化应用存在的问题（续）配电自动化技术现状与发展趋势二、配电自动化技术的发展趋势配电自动化技术现状与发展趋势配电自动化标准制定的现状配电自动化技术现状与发展趋势DL/T1080（即IEC61968）《电力企业应用集成配电管理的系统接口》（陆续发布中）DL/T721-2000《配电自动化系统远方终端》DL/T814-2002《配电自动化系统功能规范》（正在修订）Q/GDWxx-2007《城市配电网实用型配电自动化技术导则》（未下发，待批）《配电自动化技术导则》（制订中）《配电自动化建设与改造技术原则》（制订中）《配电网调控一体智能技术支撑系统功能规范》（待批）加快制定（或修订）配电自动化的建设导则、技术标准和规范，对配电自动化系统的构架、内容和建设模式等做出明确的定义和规定。供电企业应根据本地区配电系统的现状和发展规划以及本企业的实际需求，选择合适的配电自动化建设模式，做好总体设计和分步实施方案。遵循IEC61970和IEC61968标准，针对配电的特点定义CIM模型和相关系统间的接口，这是提高配电自动化系统实用性的关键所在。针对配电管理量大面广的特点，突出资源整合，将企业现有的各个与配电有关的计算机系统的数据（包括实时、准实时、非实时），通过信息交换总线（IEB）实现互连和共享，最大可能地扩大配电信息的覆盖面。重点设计和解决好DMS/SCADA和GIS之间的关联，尤其是在模型导入、图形交换、和拓扑合并要考虑周密，形成有效的互补。当前配电自动化的关注点配电自动化技术现状与发展趋势以配网调度为首要应用主体，着重解决配调的“盲调”现象；在全网拓扑的支持下，应具备具有配电特色的实用功能，例如，电源点追踪、接线分析、解合环潮流、区域潮流/负荷分析、配电线路/设备操作预演等。强调对配电数据的监测（实现两遥），慎重选择对配电设备的控制（实现三遥），做到投资省，见效快，用较短的时间实现对整个配电网（即全部配电设备）的科学管理。在提高配电终端的可靠性和耐用性的前提下增强其灵活性，可以方便地按需要配置和升级，支持多种通信方式；加强配电终端的自身处理能力，满足相对独立于主站的区域配电故障智能化处理的需要。考虑好配电自动化系统应用的扩展性和延伸性（尤其是与需方侧管理的结合）。例如实现与95598客服中心的关联，建立停电管理系统，把配电和用电的应用结合起来，缩短停电处理时间，提高客户满意度。应急机制的完善，提高抗自然灾害能力，如分布式电源的接入等。当前配电自动化的关注点（续）配电自动化技术现状与发展趋势实时信息：EMS、DSCADA、DA、PLMS……准实时信息：客户报修电话（TCM）、外勤巡视汇报（MC）非实时信息：基础资料（电网模型、设备信息、客户信息、人员信息）、停电计划、操作票、气象数据等配电自动化技术现状与发展趋势SCADA配电调度外勤巡视配电数据库操作票客户报修工作计划排除故障恢复送电事故处理DA（FA,SA）正常操作AM/FM/GIS配电自动化系统的信息来源客户来电接线员/自动电话系统故障分析系统报警/事件数据库抢修或生产任务派遣现场工作人员配电调度员故障数据库配电管理系统（DMS）能量管理系统EMS工作计划多媒体显示系统配电图形数据库用户信息数据库配电生产管理D-PMS统计报表客服CIS系统AM/FM/GIS-电网模型负荷管理系统LMS操作票配电自动化系统的信息流程配电自动化技术现状与发展趋势IEC61968（DL/T1080）标准为电力企业内部各应用系统间的信息共享提供了接口规范和实现机制。运用信息交换总线（IEB）可将若干个相对独立的、相互平行的应用系统/模块（信息孤岛）以松耦合机制整合起来，组成一个既各自独立又相互关联的高效应用体系。使其为配电的管理服务，也为后续的综合分析、辅助决策等高端应用创造必备的条件。配电自动化技术现状与发展趋势IEC61968标准和系统集成调度自动化系统EMS负荷管理系统PLMS配变监测系统DTM配电自动化系统DSCADA/DA故障报修系统TCM营销管理系统CIS生产管理系统PMIS地理信息系统AM/FM/GIS调度自动化系统EMS负荷管理系统PLMS配变监测系统DTM配电自动化系统DSCADA/DA故障保修系统TCM用电营销系统CIS生产管理系统PMIS地理信息系统AM/FM/GIS信息交换总线IEB配电系统接口方式的变革遵循61968标准的方式原先的接口方式三、配电自动化技术研究与应用规则配电自动化技术现状与发展趋势以覆盖全部配电设备为基本考虑以信息资源综合利用为重要手段以配电调度/生产指挥为应用主体以提高配电管理水平为主要目的构建配电自动化系统的原则和目标配电自动化技术现状与发展趋势1.完全符合国际标准的系统构架和数据模型2.可以对超量实时数据进行准确可靠的处理3.具备基于配电拓扑的分析应用和实用功能4.针对配网调度和故障抢修的“停电管理系统”5.采用信息交换总线实现与相关系统的互联6.各种通信方式综合应用支持配电信息传输先进配电自动化的主要特征配电自动化技术现状与发展趋势强调监测慎选控制突出管理分步到位力求实用配电自动化系统的配置和实施原则配电自动化技术现状与发展趋势配电自动化系统的五种建设模式（1）配电自动化技术现状与发展趋势简易型1）系统简介简易型配电自动化系统是基于就地检测和控制技术的一种系统。它采用故障指示器获取配电线路上的故障信息，由人工现场巡视故障指示器翻牌信号获得故障定位，也可利用GSM等无线通信方式将故障指示信号上传到相关的主站，由主站来判断故障区段；在一次设备具备条件的情况下，采用重合器或配电自动开关，通过开关之间的时序配合就地实现故障的隔离和恢复供电。2