智能配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)在世園會中的應用

梁茜，薛斌，白

（1.西安供電局，陜西 西安 710032；2.西北電網(wǎng)有限公司，陜西西安 710032）

智能配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)在世園會中的應用

梁茜1，薛斌2，白1

（1.西安供電局，陜西 西安 710032；2.西北電網(wǎng)有限公司，陜西西安 710032）

智能電網(wǎng)是將先進的傳感量測技術、信息通信技術、分析決策技術和自動控制技術與能源電力技術以及電網(wǎng)基礎設施高度集成而形成的新型現(xiàn)代化電網(wǎng)[1]。

智能電網(wǎng)的智能化主要體現(xiàn)在[1]：

1）可觀測。采用先進的傳感量測技術，實現(xiàn)對電網(wǎng)的準確感知。

2）可控制?？蓪τ^測對象進行有效控制。

3）實時分析和決策。實現(xiàn)從數(shù)據(jù)、信息到智能化決策的提升。

4）自適應和自愈。實現(xiàn)自動優(yōu)化調(diào)整和故障自我恢復。

智能配電網(wǎng)（Smart Distribution Grid,SDG）是智能電網(wǎng)中具有新技術多、與傳統(tǒng)電網(wǎng)區(qū)別大的一個重要組成部分，對于實現(xiàn)智能電網(wǎng)建設的整體目標有著舉足輕重的作用[2]。在靈活、可靠、高效的配電網(wǎng)網(wǎng)架結構和高可靠性、高安全性的通信網(wǎng)絡的基礎上，具備靈活自適應的故障處理和自愈功能，可滿足高滲透率的分布式電源和儲能元件接入的要求，滿足用戶提高電能質量的要求[1]。

配電自動化（Distribution Automation,DA）技術與智能配電網(wǎng)有著密切的聯(lián)系，是實現(xiàn)對整個智能配電網(wǎng)實時監(jiān)測與控制的有效途徑。因此，充分提高配電自動化技術，對于推動智能配電網(wǎng)技術的發(fā)展、建設堅強智能電網(wǎng)具有十分重要的意義[3]。

1 配電自動化

配電自動化（DA）指利用現(xiàn)代計算機、通信與信息技術，將配電網(wǎng)的實時運行、電網(wǎng)結構、設備、用戶以及地理圖形等信息集成，構成完整的自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運行及事故情況下的監(jiān)測、保護、控制、用電和配電管理的自動化、信息化、互動化[4]。主要包括運行自動化和管理自動化，其中涵蓋了實時數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控（Supervisory Control And Data Acquisition,SCADA）、饋線自動化（Feeder Automation,FA）、 地 理 信 息 系 統(tǒng)（Geographic Information System,GIS）等多方面內(nèi)容[5]，主要用于提高供電質量、用戶服務質量和配電網(wǎng)管理效率[6]。

2 世園會系統(tǒng)

世園會智能配電網(wǎng)由監(jiān)控中心和7座10kV開閉所組成。園區(qū)內(nèi)采用雙環(huán)網(wǎng)供電模式，由110kV香胡灣變和世園變供電。目前的運行方式為7座開閉所由世園變主供，香胡灣變作為備用電源。

3 世園會配電自動化系統(tǒng)架構

圖1 世園會配電自動化系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)圖Fig.1 Network of distribution automation system in Xi’an EXPO

世園會智能配電網(wǎng)系統(tǒng)的架構分為主站層和終端設備層，通過遠程客戶端在調(diào)度中心實現(xiàn)對世園會配網(wǎng)主站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)維護和實時監(jiān)控。通信模式直接采用光纖以太網(wǎng)接收后上送至主站系統(tǒng)。

智能配電網(wǎng)主站層位于園區(qū)內(nèi)監(jiān)控中心，實施對智能配電網(wǎng)系統(tǒng)的管理。主站層是整個配電網(wǎng)監(jiān)控和管理系統(tǒng)的核心層，主要負責對配電網(wǎng)進行整體及有效的管理。在現(xiàn)有的一、二次設備配置的基礎上，通過經(jīng)濟、實用的數(shù)據(jù)采集和控制手段，利用成熟的網(wǎng)絡通信技術，實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)7個智能環(huán)網(wǎng)單元的信息采集和監(jiān)控、均衡負荷、故障快速定位、自動隔離及恢復的智能自愈功能，保證整個配電系統(tǒng)處于最優(yōu)化運行狀態(tài)。

圖2 配電自動化系統(tǒng)結構配置圖Fig.2 Structure of distribution automation system

終端設備層主要實現(xiàn)對園區(qū)內(nèi)7個智能環(huán)網(wǎng)測控單元的數(shù)據(jù)采集，分別采集線路和負荷開關信息，并利用光纖接入主站，經(jīng)由交換機和服務器，將信息發(fā)送到監(jiān)控中心的配調(diào)工作站。

4 世園會配電自動化管理系統(tǒng)

4.1 系統(tǒng)平臺

配電網(wǎng)自動化管理系統(tǒng)（Distribution Management System,DMS）是一個信息集成及綜合利用系統(tǒng)，對配電各項日常工作進行流程化管理。系統(tǒng)主要包括：實時數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控（SCADA）、饋線自動化（FA）、與多系統(tǒng)的縱向及橫向集成、網(wǎng)絡分析應用、負荷管理及控制、停電管理（OMS）等[7]。

4.2 實時數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控（SCADA）

監(jiān)控中心運用智能配電自動化管理系統(tǒng)中的SCADA功能，對園區(qū)內(nèi)配電網(wǎng)的運行情況進行監(jiān)測和控制。包括實時監(jiān)測園區(qū)總負荷情況、各開關站負荷分布情況，負荷變化曲線、各開關站運行狀態(tài)、電壓變化等情況。還可以查看數(shù)據(jù)報表、查詢歷史故障信息，以及實現(xiàn)對所有開關的遙控操作。

4.3 饋線自動化(FA)

饋線自動化（FA）是配電線路的自動化，它是指從變電站的變壓器二次側出線口到線路上的負荷之間的配電線路。根據(jù)配電網(wǎng)絡拓撲現(xiàn)狀，世園會采用了電流集中型饋線自動化模式，利用配電自動化系統(tǒng)的遠程監(jiān)控功能，實現(xiàn)饋線自動化。系統(tǒng)由安裝在智能環(huán)網(wǎng)單元上的監(jiān)控終端、通信網(wǎng)及控制主站3部分組成。故障發(fā)生后，智能配電網(wǎng)主站根據(jù)監(jiān)控終端送上來的信息進行故障定位，自動或手動隔離故障點，恢復非故障區(qū)域的供電。

在故障處理中，系統(tǒng)提供了自動方式和人機交互方式。選擇交互方式，系統(tǒng)會迅速做出故障判斷，提供處理方案，為實際操作提供有效依據(jù)。假如選擇自動方式，系統(tǒng)將自動完成這些操作。

圖3 故障處理決策方式Fig.3 Strategy of fault processing

通過系統(tǒng)模擬方式，舉例說明系統(tǒng)對故障的自動處理過程。

圖4 故障處理過程模擬Fig.4 Simulation of fault processing

若系統(tǒng)某處發(fā)生故障，處理過程將分為3步：

1）查找故障。系統(tǒng)顯示世園變I母出線保護跳閘，世園變I母出線保護信號、世園南門開和創(chuàng)意開的4個聯(lián)絡開關信號均告警，由此系統(tǒng)將故障定位在創(chuàng)意開與長安塔開之間的聯(lián)絡線路上。

圖5 查找故障Fig.5 Fault location

2）隔離故障。系統(tǒng)將斷開創(chuàng)意開和長安塔開之間的2個聯(lián)絡開關，從而將故障隔離出來。

圖6 隔離故障Fig.6 Fault isolation

3）恢復非故障區(qū)域供電。通過合上世園變I母出線開關和系統(tǒng)開環(huán)點，即游客中心開至香胡灣變I母的聯(lián)絡開關，使故障的上游區(qū)域由世園變供電，下游區(qū)域則由香胡灣變供電。

圖7 恢復非故障區(qū)域供電Fig.7 Recovery of non fault area power supply

為了檢驗功能的可靠性，利用此系統(tǒng)的仿真狀態(tài)界面，模擬出園區(qū)內(nèi)可能發(fā)生的各種故障情況，系統(tǒng)均能迅速隔離，正確動作。

5 結語

目前，世園會智能配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的全面運行，不僅保證了配電網(wǎng)正常運行，而且成功實現(xiàn)了智能配電網(wǎng)的智能化。自動化系統(tǒng)具備了嚴密監(jiān)控、快速自愈的功能，以及事故時的監(jiān)測、保護、控制。同時將故障損失降到最低，處理時間降至最短，減少運行維護費用和各種損耗，提高電網(wǎng)供電可靠性，為世園會提供了優(yōu)質的電力服務，為配電自動化系統(tǒng)工程積累了實用的經(jīng)驗，也為西安智能配電網(wǎng)的發(fā)展起到了積極的推動作用。

[1]劉振亞.智能電網(wǎng)技術[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]余貽鑫.面向21世紀的智能配電網(wǎng)[J].南方電網(wǎng)技術，2006,2（6）：14-16.

YU Yi-xin.The Smart Distribution Grid Facing 21st Century[J].South China Power Grid Technology,2006,2(6):14-16.

[3]徐丙垠，李天友，薛永端.智能配電網(wǎng)與配電自動化[J].電力系統(tǒng)自動化，2009,33（17）：38-41.

XU Bing-yin,LI Tian-you,XUE Yong-duan.Smart Distribution Grid and Distribution Automation[J].Automation of Electric Power Systems,2009,33（17）：38-41.

[4]金湘力.GPS對時功能在電力自動化中的應用 [J].電力科學與工程，2010，26（4）：41-44.

JIN Xiang-li.Practice of Transformer Substation Automated System on GPS Comparing the Time Function[J].Electric Power Science and Engineering,2010,26（4）：41-44.

[5]張敏，崔琪，吳斌.智能配電網(wǎng)饋線自動化發(fā)展及展望[J].電網(wǎng)與清潔能源，2010，26（4）：41-43.

ZHANG Min,CUI Qi,WU Bin.Development and Prospect of Intelligent Distribution Network Feeder Automation[J].Power System and Clean Energy.2010,26（4）：41-43.

[6]李天友，金文龍，徐丙垠.配電技術[M].北京：中國電力出版社，2008.

[7]陳竟成，張學松，于爾鏗.配電管理系統(tǒng)（DMS）及其應用功能[J].電力系統(tǒng)自動化，1999，23（18）:45-48.

CHEN Jing-cheng,ZHANG Xue-song,YU Er-keng.Distribution Management System and Its Application Function[J].Automation of Electric Power Systems,1999，23（18）:45-48.

白 （1985—），女，本科，助理工程師，現(xiàn)從事配電網(wǎng)自動化專業(yè)工作。

Application of Distribution Automation System in EXPO2011

LIANG Qian1，XUE Bin2，BAI Jing1
（1.Xi’an Power Supply Bureau,Xi’an 710032,Shaanxi Province,China；2.Northwest China Grid Company Limited,Xi’an 710032,Shaanxi Province,China）

This paper introduces the concept and functions of distribution automation,and analyzes the construction of distribution automation system in International Horticultural Exposition 2011.Based on the investigation of distribution management system,the paper explores the application of SCADA and feeder automation in EXPO2011distribution automation system.

smart distribution grid;distribution automation,SCADA;feeder automation

從配電自動化的定義、功能入手，介紹了在世園會智能配電網(wǎng)中，配電自動化系統(tǒng)的結構，并在分析配電網(wǎng)自動化管理系統(tǒng)平臺的基礎上，深入探討了配電SCADA和饋線自動化在世園會配電自動化系統(tǒng)中的應用。

智能配電網(wǎng)；配電自動化；SCADA；饋線自動化

1674-3814（2011）12-0049-04

TM 734

B

2011-10-20。

梁 茜（1985—），女，碩士，助理工程師，現(xiàn)從事配電網(wǎng)自動化專業(yè)工作；

薛 斌（1982—），男，碩士，工程師?，F(xiàn)從事電力系統(tǒng)調(diào)度工作；

（編輯 董小兵）