配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的研究

馮伯陽(yáng)

【摘 要】隨著配電自動(dòng)化系統(tǒng)引入了配電網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集與控制、地理信息系統(tǒng)等后其發(fā)展就邁入了配網(wǎng)智能化階段。文中基于此分析了FTU技術(shù)、CSDA配電中心技術(shù)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)，這一研究電網(wǎng)信息化發(fā)展具有一定的意義。

【關(guān)鍵詞】配網(wǎng)自動(dòng)化；配電網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集與控制；FTU技術(shù)；CSDA配電中心

0.引言

隨著配電自動(dòng)化系統(tǒng)引入了配電網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集與控制、地理信息系統(tǒng)等后其發(fā)展就邁入了配網(wǎng)智能化階段。本文正是在這一發(fā)展背景下，探討了配電網(wǎng)自動(dòng)化的相關(guān)技術(shù)，這一研究電網(wǎng)信息化發(fā)展具有一定的意義。

1.FTU技術(shù)分析

CSDA中應(yīng)用的FTU在適應(yīng)配電自動(dòng)化技術(shù)形勢(shì)的同時(shí)，應(yīng)用了更多的智能化設(shè)計(jì)。應(yīng)用的FTU不但能實(shí)現(xiàn)RTU功能和控制分段開(kāi)關(guān)，還優(yōu)化了饋線的保護(hù)、監(jiān)測(cè)、質(zhì)量分析、接地保護(hù)等。具體來(lái)講其應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)有：總線不出芯片、多重閉鎖、自檢性能、良好溫度特性的備用電源、先進(jìn)的工藝與結(jié)構(gòu)、智能化的局部控制算法 。國(guó)內(nèi)的配網(wǎng)電網(wǎng)在不同地區(qū)對(duì)一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、自動(dòng)化具有很大的不同，而發(fā)展應(yīng)用的FTU的靈活性、實(shí)用性是配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，下面將具體分析FTU技術(shù)特點(diǎn)。

1.1饋線自動(dòng)化管理與保護(hù)

國(guó)內(nèi)電網(wǎng)自動(dòng)化研究有兩大熱點(diǎn)方向：配電自動(dòng)化、變電站綜合自動(dòng)化，與變電站綜合自動(dòng)化發(fā)展成果喜人的不同的是，配電自動(dòng)化與變電站自動(dòng)化的結(jié)合一直是一個(gè)難的技術(shù)方向，而FTU實(shí)現(xiàn)與饋線保護(hù)融合，饋線開(kāi)閉完成了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的底線單元，也實(shí)現(xiàn)了配電自動(dòng)化的核心單元，CSDA中應(yīng)用的在FTU原型開(kāi)發(fā)研制CSF106裝置，具備了完整意義上的FTU、典型的饋線線路保護(hù)、具有局部的主站功能、具有通信節(jié)點(diǎn)管理功能。CSF106的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了FTU與饋線自動(dòng)化管理與保護(hù)的有機(jī)融合，對(duì)配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展有著深遠(yuǎn)的意義。

1.2故障隔離與恢復(fù)供電

故障隔離通常是通過(guò)饋線分段器多次重合或者在線路保護(hù)應(yīng)用通信實(shí)現(xiàn)的故障隔離，應(yīng)用的FTU采用的是全線速斷式故障隔離、恢復(fù)供電的智能設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中基于斷路器的智能控制應(yīng)用了網(wǎng)絡(luò)化高速光纖通信形式，發(fā)展了智能保護(hù)算法、面保護(hù)原理完成了全線速斷切除故障，和非故障區(qū)域的恢復(fù)，這一設(shè)計(jì)會(huì)進(jìn)一步的提高配電站的可靠性。

1.3分布式小電流接地保護(hù)

國(guó)內(nèi)的配電網(wǎng)大部分采用的都是小電流的接地系統(tǒng)，一旦發(fā)生單相接地系統(tǒng)故障時(shí)，盡管還能運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，但還是可能發(fā)生PT燒毀等事故，故明確接地點(diǎn)對(duì)饋線系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行極為重要，當(dāng)前的小電流接地的成功率達(dá)不到三分之一，而應(yīng)用的FTU由于其具備較高的測(cè)量精度，這使得小電流接地保護(hù)可得到任一點(diǎn)FTU的特征值實(shí)現(xiàn)分析比較，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明這一設(shè)計(jì)對(duì)于故障點(diǎn)的查詢效果明顯。

1.4分布式無(wú)功電壓

分布式無(wú)功電壓的監(jiān)控對(duì)于改進(jìn)穩(wěn)態(tài)電壓以及降低網(wǎng)損作用明顯，這對(duì)于配網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益顯然很有意義，當(dāng)前的接地補(bǔ)償?shù)葻o(wú)功補(bǔ)償設(shè)備在配網(wǎng)中占據(jù)了很大空間，實(shí)現(xiàn)他們的最優(yōu)控制是配電自動(dòng)化的一項(xiàng)基本內(nèi)容，當(dāng)前的應(yīng)用的CSF107系列饋線自動(dòng)化終端，不僅能由配電自動(dòng)化SCADA系統(tǒng)的并聯(lián)補(bǔ)償電容器優(yōu)化控制高級(jí)應(yīng)用程序?qū)﹄娙萜鹘M進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化，并且裝置本身還能在通信不正?；虿痪邆渫ㄐ艞l件下對(duì)電容器組進(jìn)行就地的實(shí)時(shí)投切控制，以保證在不同負(fù)荷條件下的電壓質(zhì)量和減少網(wǎng)損的目的，CSF107系列饋線自動(dòng)化終端的電壓/無(wú)功控制策略采用就地和集中兩種控制方式，并同時(shí)發(fā)揮了各自優(yōu)勢(shì)，還結(jié)合最優(yōu)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)并聯(lián)補(bǔ)償電容器的實(shí)時(shí)最優(yōu)經(jīng)濟(jì)效益。

1.5瞬時(shí)性故障識(shí)別功能的FTU

繼電保護(hù)中瞬時(shí)與永久故障的鑒別一直以來(lái)是配網(wǎng)中的關(guān)鍵問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了許多有價(jià)值的新原理、新思想來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。然而，這些原理的應(yīng)用都依賴(lài)于豐富的測(cè)量功能，至今并不能完全確保識(shí)別的正確性。在高壓系統(tǒng)中，由于重合閘的廣泛應(yīng)用以及對(duì)輸電可靠性的要求，在線識(shí)別瞬時(shí)性故障的可行性很小，但在配電系統(tǒng)中，對(duì)于有些不使用自動(dòng)重合閘的系統(tǒng)，識(shí)別出瞬時(shí)性故障對(duì)于快速恢復(fù)供電具有重要意義。 識(shí)別瞬時(shí)性故障的原理有兩方面：其一是利用線路故障前后的精確采樣數(shù)據(jù)，采用微分方程及最小二乘法計(jì)算故障電弧上的電壓，以此區(qū)分瞬時(shí)性故障；其二是利用測(cè)量開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)開(kāi)關(guān)前后的兩側(cè)電壓的變化情況區(qū)分瞬時(shí)性故障。FTU可以利用自身的豐富的測(cè)量功能，在線分析出發(fā)生瞬時(shí)性故障的可能性，為調(diào)度后臺(tái)提供參考。

2.CSDA配電中心技術(shù)分析

CSDA配電中心由多臺(tái)計(jì)算機(jī)構(gòu)成全分布式體系結(jié)構(gòu)，其軟件設(shè)計(jì)具有如下技術(shù)特點(diǎn)：面向電力系統(tǒng)大對(duì)象設(shè)計(jì)，使配電網(wǎng)模型的建立，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系的生成，數(shù)據(jù)庫(kù)建立，接線圖生成都非常清晰，有利于功能擴(kuò)充，以及與EMS，MIS的連接；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為核心設(shè)計(jì)；消息驅(qū)動(dòng)機(jī)制；控件技術(shù)與多媒體應(yīng)用；獨(dú)有的前置通信設(shè)計(jì)；跨平臺(tái)、完全開(kāi)放式軟件設(shè)計(jì)，符合IEC相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

3.數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)分析

數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SupervisoryControlAndDataAcquisition，SCADA）是配電自動(dòng)化的核心，其實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)各站的數(shù)據(jù)顯現(xiàn)到監(jiān)控屏上，能讓調(diào)度員清晰的實(shí)現(xiàn)調(diào)度與感知能力。SCADA中特點(diǎn)有：應(yīng)用的FTU智能化算法，改進(jìn)了配網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、抗干擾能力，提高了精度；開(kāi)發(fā)了小電流接地智能架構(gòu)，解決了小電流接地的技術(shù)問(wèn)題；實(shí)現(xiàn)了智能開(kāi)關(guān)技術(shù)，用了標(biāo)準(zhǔn)的主站支持系統(tǒng)。

4.小結(jié)

在網(wǎng)絡(luò)、通信等信息技術(shù)的推動(dòng)下，電力系統(tǒng)的自動(dòng)化正在從自發(fā)的島自動(dòng)化向統(tǒng)一的、系統(tǒng)化的綜合自動(dòng)化發(fā)展。綜合自動(dòng)化的發(fā)展是自下而上的，它首先源于電力系統(tǒng)的保護(hù)、測(cè)控單元的信息化，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了變電站綜合自動(dòng)化。

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