配電網(wǎng)自動化技術(shù)的研究

馮伯陽

【摘 要】隨著配電自動化系統(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)配電自動化技術(shù)形勢的同時，應(yīng)用了更多的智能化設(shè)計。應(yīng)用的FTU不但能實現(xiàn)RTU功能和控制分段開關(guān)，還優(yōu)化了饋線的保護、監(jiān)測、質(zhì)量分析、接地保護等。具體來講其應(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、先進的工藝與結(jié)構(gòu)、智能化的局部控制算法 。國內(nèi)的配網(wǎng)電網(wǎng)在不同地區(qū)對一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、自動化具有很大的不同，而發(fā)展應(yīng)用的FTU的靈活性、實用性是配電網(wǎng)自動化技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，下面將具體分析FTU技術(shù)特點。

1.1饋線自動化管理與保護

國內(nèi)電網(wǎng)自動化研究有兩大熱點方向：配電自動化、變電站綜合自動化，與變電站綜合自動化發(fā)展成果喜人的不同的是，配電自動化與變電站自動化的結(jié)合一直是一個難的技術(shù)方向，而FTU實現(xiàn)與饋線保護融合，饋線開閉完成了變電站自動化系統(tǒng)的底線單元，也實現(xiàn)了配電自動化的核心單元，CSDA中應(yīng)用的在FTU原型開發(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、具有局部的主站功能、具有通信節(jié)點管理功能。CSF106的應(yīng)用實現(xiàn)了FTU與饋線自動化管理與保護的有機融合，對配電網(wǎng)自動化技術(shù)發(fā)展有著深遠的意義。

1.2故障隔離與恢復供電

故障隔離通常是通過饋線分段器多次重合或者在線路保護應(yīng)用通信實現(xiàn)的故障隔離，應(yīng)用的FTU采用的是全線速斷式故障隔離、恢復供電的智能設(shè)計。設(shè)計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)展了智能保護算法、面保護原理完成了全線速斷切除故障，和非故障區(qū)域的恢復，這一設(shè)計會進一步的提高配電站的可靠性。

1.3分布式小電流接地保護

國內(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，盡管還能運轉(zhuǎn)一段時間，但還是可能發(fā)生PT燒毀等事故，故明確接地點對饋線系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運行極為重要，當前的小電流接地的成功率達不到三分之一，而應(yīng)用的FTU由于其具備較高的測量精度，這使得小電流接地保護可得到任一點FTU的特征值實現(xiàn)分析比較，實踐經(jīng)驗表明這一設(shè)計對于故障點的查詢效果明顯。

1.4分布式無功電壓

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

1.5瞬時性故障識別功能的FTU

繼電保護中瞬時與永久故障的鑒別一直以來是配網(wǎng)中的關(guān)鍵問題，國內(nèi)外學者提出了許多有價值的新原理、新思想來解決這個問題。然而，這些原理的應(yīng)用都依賴于豐富的測量功能，至今并不能完全確保識別的正確性。在高壓系統(tǒng)中，由于重合閘的廣泛應(yīng)用以及對輸電可靠性的要求，在線識別瞬時性故障的可行性很小，但在配電系統(tǒng)中，對于有些不使用自動重合閘的系統(tǒng)，識別出瞬時性故障對于快速恢復供電具有重要意義。 識別瞬時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算故障電弧上的電壓，以此區(qū)分瞬時性故障；其二是利用測量開關(guān)斷開時開關(guān)前后的兩側(cè)電壓的變化情況區(qū)分瞬時性故障。FTU可以利用自身的豐富的測量功能，在線分析出發(fā)生瞬時性故障的可能性，為調(diào)度后臺提供參考。

2.CSDA配電中心技術(shù)分析

CSDA配電中心由多臺計算機構(gòu)成全分布式體系結(jié)構(gòu)，其軟件設(shè)計具有如下技術(shù)特點：面向電力系統(tǒng)大對象設(shè)計，使配電網(wǎng)模型的建立，網(wǎng)絡(luò)拓撲關(guān)系的生成，數(shù)據(jù)庫建立，接線圖生成都非常清晰，有利于功能擴充，以及與EMS，MIS的連接；實時數(shù)據(jù)庫為核心設(shè)計；消息驅(qū)動機制；控件技術(shù)與多媒體應(yīng)用；獨有的前置通信設(shè)計；跨平臺、完全開放式軟件設(shè)計，符合IEC相關(guān)國際標準。

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）是配電自動化的核心，其實現(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)度員清晰的實現(xiàn)調(diào)度與感知能力。SCADA中特點有：應(yīng)用的FTU智能化算法，改進了配網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、抗干擾能力，提高了精度；開發(fā)了小電流接地智能架構(gòu)，解決了小電流接地的技術(shù)問題；實現(xiàn)了智能開關(guān)技術(shù)，用了標準的主站支持系統(tǒng)。

4.小結(jié)

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

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