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配电自动化

2019-08-03 20:37 来源: 震仪

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  配电自动化是指以配电网一次网架和设备为基础,综合利用计算机、信息及通信等技术,并通过与相关应用系统的信息集成,实现对配电网的监测、控制和快速故障隔离,为配电管理系统提供实时数据支撑。通过快速故障处理,提高供电可靠性;通过优化运行方式,改善供电质量、提升电网运营效率和效益。

  在20世纪50年代以前,英、美、日等发达国家开始利用人工方式进行操作和控制配电变电站及线年代初期,时限顺序送电装置得到应用,该装置用于自动隔离故障区间,加快查找馈线年代,电子及自动控制技术得到发展,西方国家提出了配电自动化系统的概念,各种配电自动化设备相继被开发和应用,如智能化自动重合器、自动分段器及故障指示器等,实现了局部馈线年代,进入了系统监控自动化阶段,实现了包括远程监控、故障自动隔离及恢复供电、电压调控、负荷管理等实时功能在内的配电自动化技术,但也由于计算机技术的限制,当时的配电自动化系统多限于单项自动化系统。

  80年代后期至90年代,进入了配电网监控与管理综合自动发展阶段,配电自动化受到广泛关注,地理信息系统技术有了很大的发展,开始应用于配电网的管理,形成了离线的自动绘图及设备管理系统、停电管理系统等,并逐步解决了管理的离线信息与实时SCADA/DA系统的集成问题。在一些发达国家,出现了涉及配电自动化领域的系统设备厂家及其各具特色的配电自动化产品。

  进入21世纪以来,随着计算机技术的迅猛发展,欧美等发达国家提出了高级配电自动化及智能化电网的概念,把配电自动化提升到了一个新的高度。新技术的发展要求配电网具有互动化、信息化、自动化特征,同时具备接纳大量分布式能源的能力,配电网开始向智能化方向发展。

  配电自动化主要分为以下5种类型:简易型、实用型、标准型、集成型、智能型。

  (1)简易型和实用型配电自动化只适用于配电网结构比较简单,自动化要求不高,投资相对较低,功能相对比较简单的场合,在智能配电网中没有太大的使用价值。

  (2)标准型配电自动化系统具备主站控制的FA功能,初步具备智能化的特点。它对通信系统要求较高,一般需要采用可靠、高效的通信手段,配电一次网架应该比较完善且相关的配电设备具备电动操作机构和受控功能。该类型系统的主站具备完整的SCADA功能和FA功能。另外,它与上级调度自动化系统和配电GIS应用系统要实现互联,以获得丰富的配电数据,建立完整的配网模型,可以支持基于全网拓扑的配电应用功能。它主要为配网调度服务,同时兼顾配电生产和运行管理部门的应用。

  (3)集成型是在标准型的基础上,通过信息交换总线或综合数据平台技术将企业里各个与配电相关的系统实现互联,最大可能地整合配电信息、外延业务流程、扩展和丰富配电自动化系统的应用功能,全面支持配电调度、生产、运行以及用电营销等业务的闭环管理,同时也为供电企业的安全和经济指标的综合分析以及辅助决策提供服务。

  (4)智能配电自动化系统是在传统配电自动化系统基础上,扩展对于分布式电源微网以及储能装置等设备的接入功能,实现智能自愈的馈线自动化功能以及与智能用电系统的互动功能,并具有与输电网的协同调度功能以及多能源互补的智能能量管理分析软件功能。

  配电自动化的基本功能可分为运行自动化功能和管理自动化功能两方面。数据采集与监控、故障自动隔离及恢复供电、高压及无功管理、负荷管理、自动读表等,称为配电网运行自动化功能;设备管理、检修管理、停电管理、规划及设计管理、用电管理等,称为配电网管理自动化功能。

  (1)数据采集与监控。数据采集与监控又称为SCADA,是远动“四遥”(遥测、遥信、遥控、遥调)功能的深化和扩展,使调度员能够从主站系统计算机界面上,实时监视配电网设备运行状态,并进行远程操作和调节。SCADA是配电自动化的基础功能。

  (2)故障自动隔离及恢复供电。国内外中压配电网广泛采用“手拉手”环网供电方式,并利用分段开关将线路分段。在线路发生永久故障后,该功能自动定位线路故障点,断开故障点两侧的分段开关,隔离故障区段,恢复非故障线路的供电,以缩小故障停电范围,加快故障抢修速度,减少停电时间,提高供电可靠性。

  (3)高压及无功管理。该功能通过高级应用软件对配电网的无功进行全局优化,自动调整变压器分接头档位,控制无功补偿设备的投切,以保证供电电压合格、线损最小。由于配电网结构很复杂,并且不可能收集到完整的在线及离线数据,实际上很难做到真正意义上的无功分布优化,因而更多的是采用现场自动装置,以某控制点(通常是补偿设备接入点)的电压及功率因数为控制参数,就地调整变压器分接头档位、投切无功补偿电容器。

  (4)负荷管理。该功能监视用户电力负荷状态,并利用降压减载、对用户可控负荷周期性投切、故障情况下拉闸限电三种控制方式削峰、填谷、错峰,改变系统负荷曲线的形状,以提高电力设备利用率,降低供电成本。

  传统的负荷管理主要是供电企业控制用户的负荷,而在需求侧管理下,供电企业不再是单方面的管理用户负荷,而是调动需方积极性,根据用户不同用电设备的特性、用电量并结合天气情况及建筑物的供暖特性,依据市场化的电价机制,如分时电价、论质电价等,对用户负荷及其经营的分布式发电资源进行直接或间接控制,供需双方共同进行供电管理,以节约电力、降低供电成本、推迟电源投资、减少电费支出,形成双赢局面。

  (5)自动读表。自动读表是通过通信网络,读取远方用户电能表的有关数据,并对数据进行存储、统计及分析,生成所需报表和曲线,支持分时电价的实施,并加强对用户用电的管理和服务。

  (1)设备管理。配电网包括大量的设备,遍布于整个供电区域,传统的人工管理方式与不能满足日常管理工作的需求。设备管理功能在地理信息系统平台上,应用自动绘图工具,以地理图形为背景绘出并可分层显示网络接线、用户位置、配电设备及属性数据等,支持设备档案的计算机检索、调阅,并可查询、统计某区域内设备数量、负荷、用电量等。

  (2)检修管理。该功能在设备档案管理的基础上,制订科学的检修计划,对检修工作票、倒闸操作票、检修过程进行计算机管理,提高检修水平和工作效率。

  (3)停电管理。该功能对故障停电、用户电话投诉以及计划停电处理过程进行计算机管理,能够减少停电范围,缩短停电时间,提高用电服务质量。

  (4)规划及设计管理。配电自动化系统对配电网规划所需的地理、经济、负荷等数据进行集中存储、管理,并提供负荷预测、网络拓扑分析、短路电流计算等,不仅可以加速配电网设计过程,而且还可使最终得到的设计方案经济、高效、低耗。

  (5)用电管理。该功能对用户信息及其用电申请、电费缴纳等进行计算机管理,提高业务处理效率及服务质量。

  配电自动化作为智能配电网发展的重要组成部分,是提高供电可靠性、提升优质服务水平以及提高配电网精益化管理水平的重要手段,是配电网现代化、智能化发展的必然趋势。建设配电自动化系统具有以下主要意义:

  (1)提升配电网的运行水平与供电可靠性。在正常运行工况下,通过对配电线路及设备的实时监控,优化运行方式,解决配电网“盲调”的现状;在事故情况下。通过系统的故障查询及定位功能,快速查出故障区段及异常情况,实现故障区段的快速隔离及非故障区段的恢复送电,尽量减少停电面积和缩短停电时间,提升配电网的供电可靠性。

  (2)提升配电网电能质量水平。配电自动化系统能够实现对配电网方式进行灵活调整,从而消除线路负荷畸重与畸轻同时存在的现象,进而提高用户电压合格率,提高电能质量。

  (3)为配电网规划及技术改造提供基础数据。配电自动化系统能够记录并积累配电网运行的实际数据,为配电网的规划和技术改造提供依据。

  (4)提升对分布式光伏等新能源的消纳能力。分布式光伏等新能源接入的电压等级一般为10kV和380V,属于配电自动化系统管理的范畴,通过配电自动化对分布式电源的实时监视,可实现分布式发电与电网的协调运行控制,最大程度避免分布式发电接入对电网运行的不利影响,提升对分布式光伏等新能源的消纳能力。

  (5)提高企业劳动生产率。通过配电自动化手段,大大减轻了过去繁杂的现场巡视、检查、操作等工作,减轻了工作人员统计、记录、查找、分析等劳动强度,快速完成业务报表、供电方案等日常工作,大幅度提高工作效率,实现供电企业的减人增效,提高了供电企业的生产效率。现供电企业的减人增效,提高了供电企业的生产效率。

  (6)提高供电氽业服务水平。配电自动化系统实现了配电网故障的快速定位、排除,线路切换、负荷转带等正常操作的时间也大为缩短,极大地减少用户的停电时间,从而切实提高供电可靠率,提高了客户供电服务水平。

  (1)配电自动化规划应根据城市电网发展及运行管理需要,按照因地制宜、分层分区管理的原则制定。

  (2)配电自动化的建设应遵循统筹兼顾、统一规划、优化设计、局部试点、远近结合、分步进行的原则实施;配电自动化应为建设智能配电网创造条件。

  (3)配电自动化的功能应与城市电网一次系统相协调,方案和设备选择应遵循经济、实用的原则,注重其性价比,并在配电网架结构相对稳定、设备可靠、一次系统具有一定的支持能力的基础上实施。

  (4)配电自动化的实施方案应根据应用需求、发展水平和可靠性要求的不同分别采用集中、分层、就地自动控制的方式。

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