2023年配电网自动化系统建设规划.doc

1 配电网自动化系统建设规划 1.1 概述 实现配电网自动化的各项功能是一件庞大的系统工程，涉及的相关环节众多，需要花费大量的人力物力。配网自动化对配电网一次系统、二次系统改造的工作量也非常大，一次性完成建设无论从时间还是经济上均有难度。做好配网自动化规划显得尤为重要。 一、技术原那么 配网自动化规划应遵循以下原那么： 〔1〕配网自动化规划应该与配电网架及配电设备规划相结合，配电设备需要具备适自动化的条件。 〔2〕配电网自动化建设必须始终以提高供电可靠性为主要目标，切忌盲目求全，主站建设以实现SCADA、馈线自动化〔FA〕为核心，根据实际情况适当建设高级应用功能。 〔3〕不应片面追求全面实现“三遥〞，对于不具备“三遥〞条件的区域可以先行建设“一遥〞或“二遥〞系统。 〔4〕通信网络建设宜采用主干通信网络和分支通信网络相结合的原那么。防止单个主干网络过于庞大，应以某个变电站或大型开闭所〔配电室〕供电半径范围为界限，便于维护与管理。 〔5〕系统建设预留标准接口，便于条件成熟时与相关自动化系统集成，综合利用、共享信息，防止自动化“孤岛〞现象。 二、建设前提条件 判断是否具备实施配网自动化的条件，首先要看外部需求情况。一般来讲，如果一个城市(主城区)人均GDP大于4万元、负荷密度大于20MW/km2，那么说明其社会经济开展已到了一定的水平，对电力依赖程度很大，对供电质量有较高的要求，应该考虑建设配网自动化。另外，还要看配电网一次网架、配电管理根底工作是否具备实施配网自动化的条件。如果一个城市的供电可靠率〔RS〕指标已到达99.9%〔AIHC约是8.2小时〕以上，那么说明该地区一次网架与管理根底已经比拟好了，需要通过应用配网自动化继续提高供电可靠性。 三、建设目标 配网自动化建设规划要有量化的目标，其中最主要的是供电可靠性改良目标：包括AIHC减少的时间、负荷转供缩短的时间、故障抢修缩短的时间等等。有了这些指标，才好确定系统应该怎么建、自动化覆盖率是多少等。如果没有量化指标的约束，往往会出现为自动化而自动化的现象，例如，不是根据对供电可靠性的奉献，而是看一个开关是否具备条件、改造工作量有多大来决定是否对其进行监控。 表 Error! Bookmark not defined. 配电网运行指标 项 目 当前指标 预期指标 最大负荷(MW) 年供电量(亿kWh) 线损率(%) 规划范围供电可靠率 (RS-1) (%) 用户平均停电时间(AIHC-1) (H/户) 用户平均停电次数〔AITC-1〕 综合电压合格率(%) 10kV线路倒闸操作次数(次/年) 10kV线路平均倒闸操作时间(小时/次) 10kV线路平均故障定位时间(小时/次) 10kV线路平均故障隔离时间(小时/次) 10kV线路平均转供电时间(小时/次) 四 配网自动化作用与经济效益分析 配网自动化的收益主要体现在减少用户停电损失上。用户减少的停电损失可用下式进行粗略地估算: 〔1〕 其中ρ是每少供1kWh电量给用户带来的经济损失，可通过用户调查确定[8]； E是配网自动化覆盖地区平均一小时的社会用电量，等于该地区全年社会用电量〔kWh〕除以一年的时间〔8760小时〕；ΔSAIDI是应用配网自动化后用户年均减少的停电小时数，包括减少故障停电时间与减少的开关倒闸操作停电时间。减少的故障停电时间，可根据馈线平均故障率、开关布点与监控覆盖情况估算出；而减少的倒闸操作停电时间可根据下式粗略估算出： 〔2〕 其中n是全地区平均每年开关倒闸操作的次数；η是站点遥控覆盖率；是平均每次遥控操作减少的停电时间数,一般在30分钟左右。 根据〔1〕式计算出的为用户减少的年均停电损失如果大于配网自动化总投资数的10%，那么说明配网自动化投资具有较高的投入产出比，在经济上是可行的。 五 管理维护 配网自动化涉及配网、通信、计算机、网络等多学科、多领域技术，需要多部门、多专业配合。为了有效推动配网自动化建设工作，必须成立相应的组织架构和合理配置人员，并进行专业化培训，提高专业水平，从而实现管理方式转变。建立和明确配网自动化建设的组织架构及职责分工、规划建设、运行维护、大修改造等工作流程或规章制度。 1.2 规划方案 一 监控覆盖范围与站点监控方式的选择 根据地区的行政级别、城市重要性、经济地位和负荷密度等条件将规划区分级划分为三级；根据各供电区规划开展定位或规划负荷密度指标将其划分为四类, 供电区域与规划标准的对应关系参见表2。 表2 地区级别与供电分区分类对照表 规划区行政级别 各级规划区所含供电区域的类型 一级：直辖市、省会城市、方案单列市 市中心区 〔A〕 市区 〔B〕 城镇 〔B或C〕 农村 〔C或D〕 二级：地级市〔自治州、盟〕 市中心区 〔A或B〕 市区 〔B〕 城镇 〔B或C〕 农村 〔D〕 三级：县〔县级市、旗〕 ---- ---- 城镇 〔B或C〕 农村 〔D〕 根据不同区域配网的特点和用户负荷等级类型，同时考虑一次设备现场条件的优劣来选择该节点是“一遥〞、“两遥〞还是“三遥〞点，其中“三遥〞为遥控、遥测、遥信；“二遥〞为遥测、遥信；“一遥〞为故障指示器的故障定位等遥信信息。此外，目前局部厂家型号的故障指示器具有电流测量功能，实现“二遥〞功能。 “三遥〞选点原那么 〔1〕能显著提高其供电可靠性的重要用户的节点。 〔2〕具备快速转供电条件及转供电能力的节点。 〔3〕具备实施条件及技术经济合理的节点。 “二遥〞选点原那么 〔1〕主干线路上的重要节点，以后可能升级为三遥点。 〔2〕综合考虑环网节点、负荷大小、线路距离等因素，合理选点。 〔3〕能使主站全面观察到配电网络的根本信息的节点。 “一遥〞选点原那么 〔1〕除“二、三遥〞外的有助于故障定位的节点。 〔2〕一次设备无法进行“二、三遥〞改造节点。 二、配网主站 配网自动化主站规划建设应遵循IEC61970/61968标准，采用开放式、分布式体系结构，应用分层的客户机/效劳器〔Client/Server〕模式。以配电线路监控、故障处理为核心。提供开放性接口，便于与配电GIS、CIS、MIS等系统交互信息以及集成第三方系统应用。 配网自动化主站包括效劳器、磁盘阵列、前置机、工作站、同步时钟以及系统网络等设备。系统规模可按以下原那么进行规划：1〕对于直辖市和省会城市或五年开展配网自动化实时信息接入数量大于50万点的供电企业，可按大型主站配置〔多前置多效劳器方式〕；2〕对于地级城市或配网自动化实时信息接入数量在10万到50万点之间的城市，可按中型主站配置〔多前置机双效劳器方式〕；3〕对于系统实时信息接入量小于10万点的城市，可按小型主站配置〔双前置机双效劳器方式〕。 系统功能规划应根据实际区域特点，决定系统应该实现的功能，大体包括以下四种类型：1〕SCADA功能主站；2〕SCADA、馈线自动化〔FA〕功能主站；3〕SCADA、馈线自动化〔FA〕功能、PAS〔网络拓扑、负荷预测、潮流分析、无功优化〕功能主站；4〕SCADA、馈线自动化〔FA〕功能、PAS、分布式电源接入、自愈控制功能主站〕。 三、配电子站 优先选择配电终端直接接入主站方式。对于配电终端数量庞大、终端与主站之间直接通信较为困难、需要实现数据分层传输的区域，可配置配电子站。配电子站选择安装在具备通信条件的变电站或大型开闭所〔配电室〕内，支持多种通信方式，可根据需要扩展监控功能。 四、配电终端 根据应用场所选择相应类型的配电终端，每种类型应统一结构、尺寸、配置、接线，制定统一的技术标准、结构设计标准、规约配置标准、信息取量标准和信息表标准，便于安装、调试、维护。 柱上开关类终端宜采用固定式结构，环网柜、开闭所〔配电室〕类终端宜采用插箱式结构，便于扩展。 选用采用工业级、低功耗产品，具有高可靠性和适应性，满足在恶劣环境运行的要求。 五、馈线自动化〔FA〕 综合考虑供电可靠率要求、网架结构、一次设备现状及通信条件等情况，合理选择馈线自动化应用模式，一般选择如下： 〔1〕供电可靠率要求高、满足故障情况下负荷转供要求、配电主站与终端之间通信通道性能满足遥控要求且开关设备具备电动操动机构的配电线路，可采用集中式全自动方式。 〔2〕供电可靠率要求高，但配电主站与配电终端之间通信通道性能不满足遥控要求或开关设备不具备电动操动机构的配电线路，可采用集中式半自动方式。 〔3〕供电可靠率要求高、满足故障情况下负荷转供要求且开关设备具备电动操动机构，但配电主站与配电终端不具备通信通道或通信通道性能不满足遥控要求的架空线路，可采用就地式重合器方式。 〔4〕供电可靠率要求高、满足故障情况下负荷转供要求且开关设备具备电动操动机构，配电终端之间具备对等通信条件的配电线路，可采用就地式智能分布式。 〔5〕供电可靠率要求一般，但故障易发的架空线路，宜采用就地式重合器方式。 六、通信系统 〔1〕主干通信网采用光纤网络，分支网采用光纤专网、GPRS、无线扩频、配电载波、等多种通信方式。 〔2〕对于光纤通信难以覆盖的区域，可采用GPRS、无线扩频、配电载波等方式接入。 〔3〕无线专网通信系统的频段使用应符合国家无线电管理的有关频率划分规定；宜选择符合国际标准、多厂家支持的宽带技术；无线信息接入应符合相关安全防护规定的要求，并有严格的安全防护策略。 〔4〕无线公网通信方式需要符合相关安全防护和可靠性规定要求，采用工业SIM卡，进行可靠的安全隔离和认证措施。