基于智能臺(tái)區(qū)的配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及優(yōu)化高級(jí)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)

湯 毅，程樂峰，李正佳，余 濤，莫 蕓

?

基于智能臺(tái)區(qū)的配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及優(yōu)化高級(jí)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)

湯 毅1，程樂峰2，李正佳2，余 濤2，莫 蕓1

(1.廣州供電局有限公司番禺供電局，廣東 廣州 510000；2.蘇州華天國(guó)科電力科技有限公司，江蘇 蘇州 215000)

針對(duì)10 kV配電臺(tái)區(qū)普遍存在的自動(dòng)化程度低、運(yùn)行狀況無(wú)法遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)等問題，設(shè)計(jì)了智能臺(tái)區(qū)的配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及優(yōu)化高級(jí)分析系統(tǒng)，包括智能配電臺(tái)區(qū)、IDTT配電終端、通信網(wǎng)絡(luò)和主站建設(shè)。在智能配電臺(tái)區(qū)建設(shè)方面，通過對(duì)原有配電臺(tái)區(qū)的升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電臺(tái)區(qū)的基本監(jiān)測(cè)和分析功能，并進(jìn)一步設(shè)計(jì)了基于ZJP-II型配電終端的新型智能低壓配電臺(tái)區(qū)。重點(diǎn)闡述了IDTT智能配變終端的設(shè)計(jì)原理和主站的建設(shè)方案，總結(jié)了所設(shè)計(jì)系統(tǒng)具備的功能。該系統(tǒng)通過對(duì)臺(tái)區(qū)的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)臺(tái)區(qū)的負(fù)載率、可靠率、平衡率、負(fù)荷增長(zhǎng)趨勢(shì)等進(jìn)行分析，對(duì)臺(tái)區(qū)發(fā)生的故障做出及時(shí)的反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)配電臺(tái)區(qū)的智能化和精細(xì)化管理，為運(yùn)行管理單位進(jìn)行配電臺(tái)區(qū)升級(jí)改造提供了借鑒。

配電臺(tái)區(qū)；智能化；配電終端；測(cè)控技術(shù)；主站

0 引言

配網(wǎng)經(jīng)過十幾年的發(fā)展，一次、二次設(shè)備以及自動(dòng)化系統(tǒng)都基本運(yùn)行穩(wěn)定、成熟，但配網(wǎng)自動(dòng)化主要關(guān)注饋線自動(dòng)化、遠(yuǎn)程控制方面，對(duì)10 kV線路下的臺(tái)區(qū)運(yùn)行管理考慮較少，盡管許多臺(tái)區(qū)也安裝了一些智能設(shè)備(TTU)，對(duì)配電臺(tái)區(qū)進(jìn)行基本的在線監(jiān)測(cè)，但沒有從臺(tái)區(qū)運(yùn)行管理的角度實(shí)現(xiàn)對(duì)配電臺(tái)區(qū)的綜合分析、綜合管理和控制等功能[1-4]。文獻(xiàn)[5]對(duì)中心城市大型電自動(dòng)化實(shí)施方案進(jìn)行研究，并給出了大型案例應(yīng)用的基本成果，未涉及到10 kV以下的配電臺(tái)區(qū)的建設(shè)方案；文獻(xiàn)[6]則針對(duì)新型農(nóng)村低壓臺(tái)區(qū)變終端無(wú)功補(bǔ)償判據(jù)進(jìn)行了方案研究，研制了一套具有多功能、高集成和低成本等優(yōu)點(diǎn)的新型農(nóng)網(wǎng)臺(tái)變終端，并通過終端樣機(jī)和模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證了新判據(jù)方案的合理性和有效性；文獻(xiàn)[7]設(shè)計(jì)了一種采用GPRS無(wú)線通信的配電臺(tái)區(qū)監(jiān)測(cè)分析地理信息系統(tǒng)，但是主要實(shí)現(xiàn)的是對(duì)配電臺(tái)區(qū)的在線監(jiān)測(cè)和分析功能，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電臺(tái)區(qū)的綜合管理和監(jiān)控；文獻(xiàn)[8]設(shè)計(jì)了基于圖形界面的配電臺(tái)區(qū)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，圖形化的操作界面友好方便，但是系統(tǒng)功能也只停留在電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方面；文獻(xiàn)[9]則為計(jì)算低壓配電臺(tái)區(qū)理論線損和利用遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)提高管理線損水平，提出一種采用負(fù)荷電量計(jì)算低壓配電臺(tái)區(qū)理論線損的牛拉法，利用線路負(fù)荷曲線形狀系數(shù)與平均負(fù)荷電流的關(guān)系和三相負(fù)荷不平衡線損修正系數(shù)建立以臺(tái)區(qū)理論線損為變量的數(shù)學(xué)模型，可計(jì)算低壓臺(tái)區(qū)的理論線損，而且能夠?yàn)樽R(shí)別不明線損提供信息。

在智能臺(tái)區(qū)及其自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)方面，文獻(xiàn)[10]基于智能臺(tái)區(qū)的功能需求，設(shè)計(jì)了智能臺(tái)區(qū)故障定位保護(hù)系統(tǒng)、智能臺(tái)區(qū)系統(tǒng)和智能用戶管理系統(tǒng)在內(nèi)的三個(gè)部分，并對(duì)作為試驗(yàn)的傳統(tǒng)臺(tái)區(qū)的一、二次設(shè)備進(jìn)行改造，搭建了智能臺(tái)區(qū)的總體架構(gòu)，并做了效益分析，系統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)可供電網(wǎng)公司開展各種方案的制定研究提供數(shù)據(jù)支持，但所搭建的系統(tǒng)仍是傳統(tǒng)的臺(tái)區(qū)自動(dòng)化系統(tǒng)，未采用先進(jìn)的智能終端數(shù)據(jù)采集設(shè)備，也并未對(duì)舊的臺(tái)區(qū)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造的相關(guān)研究；文獻(xiàn)[11]對(duì)智能臺(tái)區(qū)統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)和配電智能終端技術(shù)進(jìn)行介紹，提出一種利用相間負(fù)荷調(diào)整型二級(jí)漏電保護(hù)器調(diào)整三相不平衡負(fù)荷的新技術(shù)，利用智能變終端計(jì)算三相電流不平衡值命令指定智能二級(jí)漏保護(hù)選相開關(guān)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)負(fù)載由負(fù)荷較重的相轉(zhuǎn)至負(fù)荷較輕的相，使得該低壓網(wǎng)絡(luò)的三相負(fù)荷始終處于接近最佳平衡的狀態(tài)，該方案在臺(tái)區(qū)改造后對(duì)臺(tái)區(qū)的三相負(fù)荷不平衡、電壓合格率、供電可靠性等方面有顯著提升，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維人員對(duì)臺(tái)區(qū)環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控，雖然效果明顯，但是只是實(shí)現(xiàn)了部分智能化的功能，在這方面，文獻(xiàn)[12]基于孟津農(nóng)網(wǎng)智能化項(xiàng)目實(shí)施及技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究，通過臺(tái)區(qū)用電信息采集、智能配電臺(tái)區(qū)建設(shè)、調(diào)配一體化和營(yíng)配調(diào)管理模式優(yōu)化等四個(gè)方面進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施，提供了孟津農(nóng)網(wǎng)的信息化、自動(dòng)化和互動(dòng)化水平；文獻(xiàn)[13]則針對(duì)農(nóng)村臺(tái)區(qū)電網(wǎng)營(yíng)銷配電調(diào)度管理模式優(yōu)化進(jìn)行了探討，建立農(nóng)村臺(tái)區(qū)電網(wǎng)綜合應(yīng)用的營(yíng)銷-配電-調(diào)度(營(yíng)配調(diào))管理優(yōu)化模式。

在智能臺(tái)區(qū)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控終端方面，文獻(xiàn)[14]開發(fā)了基于OMAPL138的智能臺(tái)區(qū)終端，不僅可提升終端整體性能，其片內(nèi)總線架構(gòu)也解決了CPU之間通訊瓶頸的問題；文獻(xiàn)[15-16]分別開發(fā)了基于μ C/OS的智能臺(tái)區(qū)監(jiān)控終端和智能用電綜合模擬平臺(tái)展示方案及實(shí)現(xiàn)方案，可有效管理臺(tái)區(qū)設(shè)備和運(yùn)行狀態(tài)，智能調(diào)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行設(shè)備，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)智能、經(jīng)濟(jì)和可靠運(yùn)行。

基于目前存在的問題，對(duì)配電臺(tái)區(qū)進(jìn)行智能化改造與建設(shè)，并構(gòu)建基于智能臺(tái)區(qū)的配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及優(yōu)化高級(jí)分析系統(tǒng)，能夠?qū)ε_(tái)區(qū)的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；對(duì)臺(tái)區(qū)的負(fù)載率、可靠率、平衡率、負(fù)荷增長(zhǎng)趨勢(shì)等進(jìn)行分析；對(duì)臺(tái)區(qū)發(fā)生的故障能夠做出及時(shí)的反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)配電臺(tái)區(qū)的智能化、精細(xì)化管理。

1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

智能臺(tái)區(qū)的配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及優(yōu)化高級(jí)分析系統(tǒng)主要包括智能配電臺(tái)區(qū)、IDTT配電終端、通信網(wǎng)絡(luò)和主站等部分，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

根據(jù)圖1，智能配電臺(tái)區(qū)的建設(shè)主要包括如下幾個(gè)方面內(nèi)容：

(1) 智能配電臺(tái)區(qū)的建設(shè)主要有對(duì)原有配電臺(tái)區(qū)進(jìn)行升級(jí)改造和采用新型智能綜合配電臺(tái)區(qū)兩種方式，主體為配電箱；

(2) IDTT智能配電終端位于配電箱內(nèi)，其集成度高、技術(shù)先進(jìn)、功能強(qiáng)大，用于配電變壓器工況監(jiān)測(cè)和用電管理；

(3) 通信網(wǎng)絡(luò)采用遠(yuǎn)程通信信道GPRS/CDMA的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)[17]，在GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)信息覆蓋的地區(qū)均可使用；

(4) 主站主要對(duì)配電臺(tái)區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、管理、控制和維護(hù)，其主要包括采集服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、工作站和Web服務(wù)器等。

2 智能配電臺(tái)區(qū)建設(shè)

2.1 對(duì)原有配電臺(tái)區(qū)的升級(jí)改造

基于目前配電臺(tái)區(qū)的現(xiàn)狀和需求，首先，考慮實(shí)現(xiàn)對(duì)配電臺(tái)區(qū)的基本監(jiān)測(cè)和分析功能(即對(duì)配電臺(tái)區(qū)電壓、電流、有功、無(wú)功、功率因數(shù)的監(jiān)測(cè)和分析)，采用已經(jīng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的壁掛式智能臺(tái)區(qū)監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)原有配電臺(tái)區(qū)的升級(jí)改造，如圖2所示。該方式投資小、性價(jià)比高。如果后期需要對(duì)配電臺(tái)區(qū)進(jìn)一步的升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)諸如智能開關(guān)通信、諧波監(jiān)測(cè)、計(jì)量、無(wú)功補(bǔ)償、集中抄表等功能，可依據(jù)實(shí)際情況分步實(shí)施，對(duì)原有已實(shí)現(xiàn)的功能沒有任何影響。這種改造方式安裝方便、施工簡(jiǎn)單，是目前臺(tái)區(qū)智能化升級(jí)改造主要采用的方案[17]。

圖2 原有配電臺(tái)區(qū)升級(jí)示意圖

2.2 基于ZJP-II的新型智能低壓配電臺(tái)區(qū)設(shè)計(jì)

若原有的智能配電箱無(wú)法滿足電力發(fā)展的需求，則需要對(duì)其進(jìn)行更新[16-17]，可采用已設(shè)計(jì)生產(chǎn)的ZJP-II配變終端，設(shè)計(jì)智能型低壓配電臺(tái)區(qū)。

該設(shè)計(jì)的智能配電臺(tái)區(qū)由智能保護(hù)開關(guān)、智能配變終端、總表、電容投切復(fù)合開關(guān)、無(wú)功補(bǔ)償電容等組成，具有緊湊型、集成化、智能化等特點(diǎn)。箱體采用不銹鋼材質(zhì)，工作溫度為-30°~+85°，并作防水、防塵、防潮等處理，具有較高的EMC指標(biāo)，以適應(yīng)強(qiáng)干擾的電磁環(huán)境[18-20]。其中，智能保護(hù)開關(guān)可實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)、過載保護(hù)和剩余電流保護(hù)，可實(shí)現(xiàn)重合閘功能，同時(shí)可輸出電流、電壓、功率因數(shù)、剩余電流等相關(guān)數(shù)據(jù)，具有可選通信接口，實(shí)現(xiàn)遙控開斷、定值遠(yuǎn)方管理功能。智能配變終端是現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸?shù)闹袠?，可采集低壓母線上的電壓、電流、有功、無(wú)功、功率因數(shù)等；可采集開關(guān)數(shù)據(jù)、電表數(shù)據(jù)；可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償，監(jiān)測(cè)柜門、計(jì)量門狀態(tài)；可實(shí)現(xiàn)故障信息主動(dòng)上送；可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和遠(yuǎn)程維護(hù)等，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)和后臺(tái)主站系統(tǒng)進(jìn)行信息交互，如圖3所示。

圖3 新型智能綜合配電臺(tái)區(qū)設(shè)計(jì)示意圖

3 智能配電終端設(shè)計(jì)

IDTT智能配變終端采用先進(jìn)的測(cè)控和GPRS/ CDMA等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，能方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)城、農(nóng)網(wǎng)配電臺(tái)區(qū)的信息的采集、處理和控制。終端集成度高，體積小，安裝方便，可集成到JP柜、箱式變、配電柜中。終端可對(duì)公用配電臺(tái)區(qū)的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和存儲(chǔ)，并根據(jù)電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償和電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)，并通過通信對(duì)低壓剩余電流斷路器數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和控制，通過載波通信進(jìn)行居民電表抄錄，同時(shí)，支持遠(yuǎn)程通信、遠(yuǎn)程軟件升級(jí)和總表抄錄等。

終端設(shè)計(jì)主要包括9個(gè)部分：主控處理模塊、通信模塊、進(jìn)線交采模塊、出線交采模塊、直流模擬量采集模塊、無(wú)功補(bǔ)償控制模塊、輸入輸出模塊、載波通信模塊和電源模塊，終端結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示，結(jié)合該圖，對(duì)其中幾個(gè)主要功能模塊介紹如下。

通信模塊通過GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)與主站通信，把終端的信息傳遞給主站，并執(zhí)行來(lái)自主站的命令。

交流采樣模塊分為進(jìn)線交采模塊和出線交采模塊，分別對(duì)進(jìn)線和出線的電壓、電流進(jìn)行采集，經(jīng)取樣電路分別取樣后，送至專用計(jì)量芯片，再將得到的基本參數(shù)傳送給處理模塊。處理模塊對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后保存在處理模塊的Flash芯片內(nèi)等待主站召測(cè)，同時(shí)處理模塊也執(zhí)行主站下發(fā)的命令。處理模塊還配備有標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口以及紅外接口，供現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)。

終端可對(duì)配變計(jì)量總表以及用戶電表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。配變計(jì)量總表由終端通過485接口直接抄讀，而用戶端的電表數(shù)據(jù)由采集器采集后通過載波送到終端，終端的載波通信模塊解調(diào)后將數(shù)據(jù)送至處理模塊解析。

圖4 IDTT型智能配電終端結(jié)構(gòu)圖

4 主站建設(shè)

主站以SCADA的功能為基礎(chǔ)，以C/S和B/S的混合模式為架構(gòu)，以電網(wǎng)邏輯圖結(jié)合地理信息圖為數(shù)據(jù)展現(xiàn)方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電臺(tái)區(qū)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、事項(xiàng)自動(dòng)報(bào)警、負(fù)荷越限報(bào)警、遠(yuǎn)程控制、參數(shù)管理、負(fù)荷分析、三相不平衡分析和供電質(zhì)量分析等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)配電臺(tái)區(qū)的智能化和精細(xì)化管理[21-22]。系統(tǒng)組成如圖5所示。

圖5 主站系統(tǒng)組成圖

主站系統(tǒng)的硬件配置包括：采集服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、工作站和Web服務(wù)器。整個(gè)系統(tǒng)采用冗余數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采集服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模的大小可采用單機(jī)、雙機(jī)熱備、集群等多種方式，系統(tǒng)基于分布式任務(wù)管理服務(wù)機(jī)制，采用負(fù)荷均衡技術(shù)。系統(tǒng)內(nèi)任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)故障均不會(huì)影響其他節(jié)點(diǎn)功能的實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)的性能可通過增加計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)就可以輕松地完成，系統(tǒng)的擴(kuò)容可通過人機(jī)界面進(jìn)行配置就可以實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)具有很好的穩(wěn)定性、可靠性和可擴(kuò)展性。

4.1 采集服務(wù)器

采集服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)和智能配變終端進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)規(guī)約的解析、原碼到工程值的轉(zhuǎn)換等數(shù)據(jù)采集任務(wù)，并根據(jù)需要，將解析后的數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器或者直接存儲(chǔ)到歷史數(shù)據(jù)庫(kù)供其他的服務(wù)分析和查詢。如果需要采集的智能配變終端很多，則采集服務(wù)器采用集群模式，按片區(qū)分別進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，然后匯總到服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)中[23-24]。

4.2 應(yīng)用服務(wù)器

應(yīng)用服務(wù)器完成的工作包括：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)判別、計(jì)算和采樣處理；歷史數(shù)據(jù)保存和檢索；告警的生成和事故的判斷；數(shù)據(jù)的各類統(tǒng)計(jì)和分析；報(bào)表的處理；基于基本數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)生成優(yōu)化運(yùn)行措施及改造方案。應(yīng)用服務(wù)器根據(jù)需要處理信息的大小、功能模塊的多少和客戶要求的性能等方面進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)展，如在大型系統(tǒng)中，配置服務(wù)器集群可快速實(shí)現(xiàn)各種分析和功能模塊的處理。

4.3 Web服務(wù)器和客戶端

根據(jù)技術(shù)的發(fā)展和用戶的實(shí)際需求，對(duì)配電臺(tái)區(qū)的監(jiān)控、管理逐漸由C/S模式轉(zhuǎn)變B/S模式，因此Web服務(wù)器的發(fā)布和互動(dòng)功能將實(shí)現(xiàn)工作員站和操作員站上需要實(shí)現(xiàn)的全部功能，使連接在MIS網(wǎng)的各Web客戶端根據(jù)授權(quán)通過IE等瀏覽器工具監(jiān)測(cè)配電臺(tái)區(qū)的實(shí)時(shí)、歷史信息，實(shí)現(xiàn)基于Web的控制和設(shè)置操作等[25]。

Web客戶端可實(shí)現(xiàn)：系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)和配置修改；電網(wǎng)一次接線圖等各類實(shí)時(shí)、非實(shí)時(shí)畫面和表格的顯示；實(shí)時(shí)遙測(cè)、遙信等數(shù)據(jù)的顯示；遙控和漏電參數(shù)設(shè)置、保護(hù)投退等操作，并記錄、打??；查看電網(wǎng)一次、二次設(shè)備參數(shù)、保護(hù)定值及其他相關(guān)信息；實(shí)時(shí)文字、聲音告警，事件順序記錄等告警信息的記錄和打印等。Web客戶端全功能的實(shí)現(xiàn)，方便了系統(tǒng)的維護(hù)、部署和用戶的使用。

4.4 短信貓

根據(jù)用戶定義，系統(tǒng)可將關(guān)鍵的臺(tái)區(qū)運(yùn)行信息，如配電臺(tái)區(qū)失電、超負(fù)荷等信息，及時(shí)通過短信貓以短信的方式發(fā)送到相關(guān)人員的手機(jī)上[26]，以便對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行故障做出及時(shí)響應(yīng)，提高對(duì)異常情況處理的時(shí)效性。

5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能概述

基于智能臺(tái)區(qū)的配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及優(yōu)化高級(jí)分析系統(tǒng)具備配電監(jiān)測(cè)功能、遠(yuǎn)程控制和維護(hù)功能、配變特性分析功能、負(fù)荷分析功能、告警功能、巡視到位監(jiān)測(cè)功能、報(bào)表功能、權(quán)限管理功能、互聯(lián)功能和配變智能終端維護(hù)功能等。這些功能的實(shí)現(xiàn)主要依據(jù)終端數(shù)據(jù)采集端子采集的低壓臺(tái)區(qū)用戶用電數(shù)據(jù)，包括電源側(cè)三相電壓(A/B/C)、進(jìn)線交采端三相電流、出線交采端1每路3相電流值、出線交采端2每路3相電流和出線交采端3每路3相電流等，還包括一些數(shù)字輸入DI(DI1~DI16、4個(gè)DI-)口數(shù)據(jù)、數(shù)字輸出DO告警RS485端口數(shù)據(jù)、電容器電流模擬量數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)端口數(shù)據(jù)和電容投切端口數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)可被智能配電終端實(shí)時(shí)采集，并通過GPRS/CDMA方式與主站系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，智能配電箱(柜)內(nèi)各電壓、電流數(shù)字端子與智能配電終端各端口連接，如圖6所示為智能配電終端各端子示意圖。

圖6 智能配電終端各端子示意圖

如圖7所示為配變終端開機(jī)界面，顯示信息包括終端名稱、硬件版本、軟件版本和終端信息等。按任意鍵進(jìn)入智能配變終端主菜單，包括6個(gè)一級(jí)菜單：測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)顯示、參數(shù)設(shè)置與查看、終端管理與維護(hù)、本地?zé)o功補(bǔ)償、智能電容器和智能斷路器。通過這6個(gè)一級(jí)菜單可實(shí)現(xiàn)終端交采及外接電表查看、終端及外接設(shè)備參數(shù)設(shè)置、終端信息查看及維護(hù)、無(wú)功補(bǔ)償參數(shù)設(shè)置及控制、外接智能電容器參數(shù)設(shè)置及狀態(tài)查看、外接剩余電流保護(hù)器狀態(tài)查看等功能，這些功能為智能臺(tái)區(qū)的配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及優(yōu)化高級(jí)分析系統(tǒng)的下述功能提供了豐富的用戶用電數(shù)據(jù)收集和狀態(tài)信息查看。

圖7 智能配變終端軟件界面

基于圖6和圖7，基于智能臺(tái)區(qū)的配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及優(yōu)化高級(jí)分析系統(tǒng)具備的主要功能可簡(jiǎn)述如下。

(1) 配電監(jiān)測(cè)功能

監(jiān)測(cè)臺(tái)區(qū)的三相電壓()、三相電流()、分相有功/無(wú)功、總有功/無(wú)功、功率因數(shù)、零序電流、配電箱門狀態(tài)、環(huán)境溫度、低壓開關(guān)狀態(tài)和漏電電流等，并計(jì)算和統(tǒng)計(jì)各個(gè)數(shù)據(jù)量的最大值、最小值以及出現(xiàn)的時(shí)間，并對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)以曲線、表格和報(bào)表等形式展示，如圖8、圖9和圖10所示。

以上數(shù)據(jù)的采集由智能配變終端采集并存儲(chǔ)。主站可實(shí)時(shí)召測(cè)智能配變終端采集的實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)，也可召測(cè)最近30日的歷史采樣數(shù)據(jù)。后臺(tái)召測(cè)終端的方式支持自動(dòng)定時(shí)召測(cè)、手動(dòng)召測(cè)和自動(dòng)補(bǔ)召3種方式。定時(shí)召測(cè)的時(shí)間由用戶設(shè)定，默認(rèn)為每5 min召測(cè)一次數(shù)據(jù)。用戶也可在任何時(shí)間從主站手動(dòng)召測(cè)當(dāng)前的數(shù)據(jù)。當(dāng)自動(dòng)定時(shí)召測(cè)歷史數(shù)據(jù)失敗時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)按照用戶設(shè)定的策略自動(dòng)補(bǔ)召，如補(bǔ)召失敗，則提供補(bǔ)召失敗清單。

圖8 三相電流日曲線圖

圖9 三相電壓日曲線圖

圖10 三相有功及總有功功率圖

Fig. 10 Diagram of three-phase active power and total active power

(2) 遠(yuǎn)程控制和維護(hù)功能

通過無(wú)線通信，主站可遠(yuǎn)程設(shè)置終端的各種運(yùn)行配置參數(shù)，可遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對(duì)終端程序的升級(jí)。通過終端的通信擴(kuò)展功能和智能開關(guān)通信，主站可實(shí)時(shí)讀取開關(guān)的狀態(tài)和保護(hù)是否動(dòng)作等信息，同時(shí)后臺(tái)的控制、設(shè)置命令經(jīng)終端轉(zhuǎn)發(fā)給開關(guān)，實(shí)現(xiàn)在授權(quán)允許下的遠(yuǎn)程開關(guān)分合閘，遠(yuǎn)程保護(hù)定值的限值設(shè)置和保護(hù)投退設(shè)置等[27]。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓出線的監(jiān)控管理、提高配電臺(tái)區(qū)運(yùn)行效率和降低維護(hù)費(fèi)用。

(3) 配變特性分析功能

監(jiān)視和管理所有配電變壓器的運(yùn)行狀況、跟蹤配變的負(fù)載變化以及對(duì)影響配變特性的主要指標(biāo)(不平衡率、電壓合格率、重載率、配變鐵損、銅損和零序電流等)進(jìn)行連續(xù)的橫向、縱向的特性跟蹤、顯示和分析，各項(xiàng)分析計(jì)算如下。

(a) 配電變壓器的電壓合格率

配電變壓器的電能質(zhì)量直接關(guān)系到用電用戶，而且是電壓波動(dòng)很大、線路損失較高和低壓供電半徑長(zhǎng)，造成了較大的電壓降，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：供電電壓10 kV及以下的三相供電電壓不能超過額定電壓的±7%，220 V電壓不能超過額定電壓的+7%和-10%，電壓偏高時(shí)，變壓器鐵損增加，電壓偏低時(shí)，變壓器銅損、線路損耗增加，因此電壓合格率直接影響到配電變壓器的優(yōu)化運(yùn)行[28]。配變分析功能可有效分析電壓合格率，合格時(shí)間，電壓最大值、最小值及其發(fā)生時(shí)間等。

(b) 配電變壓器三相負(fù)荷不平衡度

我國(guó)城鄉(xiāng)配電網(wǎng)中普遍存在三相不平衡，配變的三相不平衡運(yùn)行會(huì)造成部分變壓器運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)、變壓器故障率高、個(gè)別臺(tái)區(qū)電壓變化大，甚至燒損用戶設(shè)備。三相負(fù)荷不平衡度的定義為：相的最大負(fù)載減去三相的平均負(fù)載，再除以三相平均負(fù)載值，其計(jì)算公式為：

式中：A，B和C為三相相電流，，m為分相最大負(fù)載電流，p為三相平均負(fù)載電流。

通過該項(xiàng)功能可有效地分析三相不平衡程度、不平衡最大值、發(fā)生時(shí)間、嚴(yán)重不平衡總時(shí)間和嚴(yán)重不平衡時(shí)段，并生成統(tǒng)計(jì)圖表，為負(fù)荷調(diào)整提供依據(jù)。

(c) 配電變壓器的零序電流[29]

配電變壓器采用Y/Yn0接線，由于三相負(fù)載不平衡，零序電流可通過中性線與變壓器形成回路，產(chǎn)生變壓器附加損耗，導(dǎo)致變壓器溫升增加，危及變壓器安全和壽命，因此，配電變壓器在運(yùn)行過程中，中性線上的電流不能超過變壓器額定電流的25%，并且當(dāng)零序電流超限時(shí)，應(yīng)及時(shí)發(fā)出告警。

(d) 配電變壓器電流重載率

配網(wǎng)負(fù)荷直接影響到配電變壓器的安全和使用壽命，若其長(zhǎng)期過負(fù)載，則將引起配變繞組溫升增加和油溫升高，促使油質(zhì)變壞和絕緣降低，同時(shí)也促使線圈絕緣及鐵芯片間絕緣老化，從而縮短其壽命，甚至燒壞配電變壓器。

因此，通過統(tǒng)計(jì)配變的電流重載率可以反映變壓器的安全運(yùn)行情況[29]。規(guī)定A、B、C三相中任意一相電流超過電流重載閥值，則記為重載一次，這樣電流重載率定義為

式中：czz為電流重載率，zz為電流載重次數(shù)，ABC為三相電流綜采集點(diǎn)，電流重載率czz的閥值為配變額定電流的70%，即：thN×70%。

(e) 配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析[29, 30]

在配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行過程中，由于其有功損耗和無(wú)功消耗率都是隨著負(fù)載非線性變化，變化的非線性曲線始終存在一個(gè)最低點(diǎn)，稱為經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13462-1992《工礦企業(yè)電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行導(dǎo)則》提出了變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)和變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的優(yōu)選運(yùn)行段(即最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū))的概念，將變壓器的運(yùn)行區(qū)間劃分為最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)和最劣運(yùn)行區(qū)。

變壓器的運(yùn)行區(qū)間的確定方法[29-31]：最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)為：1.33β≤β≤0.75；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)為：β20.75最劣運(yùn)行區(qū)為：0≤β≤β2；其中，為配變的負(fù)載率，β為經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)，β=p0/p這樣根據(jù)配電變壓器處于各個(gè)運(yùn)行區(qū)的時(shí)間就可以評(píng)價(jià)配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況。

(f) 配電變壓器的空載損耗和負(fù)載損耗

在10 kV城鄉(xiāng)配電網(wǎng)中，變壓器主要損耗包括兩部分：空載損耗和負(fù)載損耗，這些損耗約占配網(wǎng)總損耗的50%，比例相當(dāng)高，不可忽略，尤其在用電低谷，負(fù)荷少，運(yùn)行電壓高，則空載損耗更大，十分不利于配電變壓器的優(yōu)化運(yùn)行。

因此，利用指標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)目標(biāo)配電變壓器指定的時(shí)間范圍內(nèi)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析、排序和比較，經(jīng)過這樣的操作后，配電變壓器的所有運(yùn)行指標(biāo)中的主成分進(jìn)行進(jìn)一步分析，找到影響配變的綜合主成分，從而可以得到對(duì)各臺(tái)配變的綜合指標(biāo)排序。

(4) 負(fù)荷分析功能

系統(tǒng)通過對(duì)采集的配變數(shù)據(jù)的分析，充分掌握負(fù)荷變化情況，及時(shí)調(diào)整電力營(yíng)銷策略，根據(jù)數(shù)據(jù)的可獲得程度和應(yīng)用的方便性，擴(kuò)展出比較適合負(fù)荷管理系統(tǒng)特性的負(fù)荷特性分析指標(biāo)加以應(yīng)用。

負(fù)荷特性分析包括負(fù)荷特性指標(biāo)和負(fù)荷曲線。常用的指標(biāo)有：最大負(fù)荷、最小負(fù)荷、平均負(fù)荷、負(fù)荷曲線和負(fù)荷率。各項(xiàng)指標(biāo)可以分為日、月、年度分析，包括：利用采集到的配變負(fù)荷信息，提供對(duì)配變負(fù)荷的欠負(fù)荷、重負(fù)荷、過負(fù)荷時(shí)間和次數(shù)的統(tǒng)計(jì)；對(duì)配變負(fù)荷進(jìn)行同比、環(huán)比分析；按供電局所轄供電所進(jìn)行臺(tái)區(qū)總負(fù)荷、平均負(fù)荷和區(qū)域負(fù)荷分析等，負(fù)荷分析圖如圖11所示。

圖11 負(fù)荷分析圖

(5) 告警功能

系統(tǒng)具有門禁告警、過負(fù)荷告警、過電流告警、過(欠)電壓告警、電壓(電流)三相嚴(yán)重不平衡告警、變壓器電壓斷(缺)相告警、零序電流偏大告警、漏電電流過大告警、終端故障告警、變壓器停電(上電)告警、遙測(cè)量超出指定的限值告警(如電流、電壓、溫度等)、通信通道不正常告警和系統(tǒng)進(jìn)程異常告警等。

告警的方式有圖形報(bào)警、文字報(bào)警和音響報(bào)警等；告警可打印，也可通過短信發(fā)送到相關(guān)人員的手機(jī)上。告警存儲(chǔ)到歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中，用戶可根據(jù)類型、區(qū)域、時(shí)間等條件進(jìn)行告警的查詢和打印。

(6) 巡視到位監(jiān)測(cè)功能

通過條碼或RFID標(biāo)簽，使用PDA或智能手機(jī)進(jìn)行條碼掃描定位，以此來(lái)監(jiān)測(cè)巡視人員在巡視過程中是否到變壓器、配電箱部位進(jìn)行巡視檢查[30-31]。并對(duì)巡視人員的巡視軌跡和到位時(shí)間進(jìn)行查看和回放，提高對(duì)配電設(shè)備巡視的管理能力和水平。

(7) 報(bào)表功能

系統(tǒng)支持兼容Excel的多種報(bào)表，可使用Excel模板生成用戶所需要的報(bào)表，使用方便，數(shù)據(jù)定義靈活，報(bào)表內(nèi)部具有統(tǒng)計(jì)、公式計(jì)算功能，支持圖表合一功能。常用的報(bào)表包括：臺(tái)區(qū)運(yùn)行數(shù)據(jù)報(bào)表、電流統(tǒng)計(jì)日?qǐng)?bào)、電流統(tǒng)計(jì)月報(bào)、電壓統(tǒng)計(jì)日?qǐng)?bào)、電壓統(tǒng)計(jì)月報(bào)、電流日?qǐng)?bào)、電壓日?qǐng)?bào)、電流月報(bào)、電壓月報(bào)、電度日?qǐng)?bào)、電度月報(bào)、有功功率日?qǐng)?bào)、無(wú)功功率日?qǐng)?bào)、功率因素日?qǐng)?bào)、自定義報(bào)表等。可對(duì)生成的報(bào)表進(jìn)行打印，也可將生成的報(bào)表導(dǎo)出為Excel文件進(jìn)行保存。

6 結(jié)論

本文通過設(shè)計(jì)智能臺(tái)區(qū)的配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及優(yōu)化高級(jí)分析系統(tǒng)，提出了低壓臺(tái)區(qū)配網(wǎng)升級(jí)改造方案，并設(shè)計(jì)了基于IDTT型配電終端的新型智能配電臺(tái)區(qū)，結(jié)合通信網(wǎng)絡(luò)和主站建設(shè)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)配電臺(tái)區(qū)的運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，完成配電監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制和維護(hù)、配變特性分析、負(fù)荷分析、告警、巡視到位監(jiān)測(cè)和報(bào)表等功能。該系統(tǒng)可對(duì)臺(tái)區(qū)的負(fù)載率、可靠率、平衡率和負(fù)荷增長(zhǎng)趨勢(shì)等進(jìn)行分析，對(duì)臺(tái)區(qū)發(fā)生的故障做出及時(shí)的反應(yīng)，解決了配電臺(tái)區(qū)自動(dòng)化程度低、運(yùn)行狀況無(wú)法遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)等問題，為運(yùn)行管理單位實(shí)現(xiàn)配電臺(tái)區(qū)的精細(xì)化管理提供科學(xué)、先進(jìn)的技術(shù)手段，具有一定的借鑒意義。

[1] 黃學(xué)良, 劉志仁, 祝瑞金, 等. 大容量變速恒頻風(fēng)電機(jī)組接入對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響分析[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2010, 25(4): 142-149.

HUANG Xueliang, LIU Zhiren, ZHU Ruijin, et al. Impact of power system integrated with large capacity of variable speed constant frequency wind turbines[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2010, 25(4): 142-149.

[2] 俞剛, 王輝東, 徐曉影, 等. 三相四線制臺(tái)區(qū)電網(wǎng)的狀態(tài)估計(jì)模型[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2013, 41(23): 79-84.

YU Gang, WANG Huidong, XU Xiaoying, et al. State estimation model for three-phase four-wire area load[J]. Power System Protection and Control, 2013, 41(23): 79-84.

[3] 國(guó)家電力監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì). GB/T 19963-2011風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定[S]. 北京: 中華人民共和國(guó)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局, 2011.

State Electricity Regulatory Commission of People’s Republic of China. GB/T 19963-2011 technical rule for connecting wind farm to power system[S]. Beijing: General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China, 2011.

[4] 沈兵兵, 吳琳, 王鵬. 配電自動(dòng)化試點(diǎn)工程技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用成效分析[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2012, 36(18): 27-32.

SHEN Bingbing, WU Lin, WANG Peng. Distribution automation project technical features and application results[J]. Automation of Electric Power Systems, 2012, 36(18): 27-32.

[5] 沈鄭毅, 劉天琪, 洪行旅, 等. 中心城市大型配電自動(dòng)化設(shè)計(jì)方案與應(yīng)用[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2012, 36(18): 49-53.

SHEN Zhengyi, LIU Tianqi, HONG Xinglü, et al. Design and application of center city distribution automation[J]. Automation of Electric Power Systems, 2012, 36(18): 49-53.

[6] 張志文, 張洪浩, 黃際元, 等. 新型農(nóng)網(wǎng)臺(tái)變終端無(wú)功補(bǔ)償判據(jù)方案的研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2012, 40(15): 116-121.

ZHANG Zhiwen, ZHANG Honghao, HUANG Jiyuan, et al. Research on reactive power compensation criterion program for a new type of rural power station transformer monitor and measurement terminal[J]. Power System Protection and Control, 2012, 40(15): 116-121.

[7] 李國(guó)慶, 張世棟, 張世明, 等. 基于組件的配電臺(tái)區(qū)監(jiān)測(cè)分析地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2009, 37(10): 102-105, 122.

LI Guoqing, ZHANG Shidong, ZHANG Shiming, et al. Design of distribution area monitoring geographic information system based on component[J]. Power System Protection and Control, 2009, 37(10): 102-105, 122.

[8] 李國(guó)慶, 王振浩, 李宏仲, 等. 基于圖形界面的配電臺(tái)區(qū)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 繼電器, 2004, 32(2): 49-52.

LI Guoqing, WANG Zhenhao, LI Hongzhong, et al. Design and implementation of distribution area power quality monitoring system based on the analysis of graphic interface[J]. Relay, 2004, 32(2): 49-52.

[9] 劉庭磊, 王韶, 張知, 等. 采用負(fù)荷電量計(jì)算低壓配電臺(tái)區(qū)理論線損的牛拉法[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2015, 43(19): 143-148.

LIU Tinglei, WANG Shao, ZHANG Zhi, et al. Newton- Raphson method for theoretical line loss calculation of low-voltage distribution transformer district by using the load electrical energy[J]. Power System Protection and Control, 2015, 43(19): 143-148.

[10] 黃龍. 智能臺(tái)區(qū)及其自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)建方案的研究與應(yīng)用[D]. 廣州: 華南理工大學(xué), 2013.

HUANG Long. Construction scheme and applications of smart distribution transformer region and its automation[D]. Guangzhou: South China University of Technology, 2013.

[11] 高甲勇. 關(guān)于農(nóng)村配電臺(tái)區(qū)的智能化研究[D]. 濟(jì)南: 山東大學(xué), 2014.

GAO Jiayong. Research on intelligent about the rural power distribution area[D]. Jinan: Shandong University, 2014.

[12] 任幼逢. 孟津農(nóng)網(wǎng)智能化項(xiàng)目實(shí)施及技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)研究[D]. 北京: 華北電力大學(xué), 2014.

REN Youfeng. Research on the implementation of rural power grid intelligent project and technical and economic evaluation of Mengjin[D]. Beijing: North China Electric Power University, 2014.

[13] 翟長(zhǎng)國(guó), 黃小鉥, 葉劍斌, 等. 農(nóng)村電網(wǎng)營(yíng)銷配電調(diào)度管理模式優(yōu)化的探討[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2012, 36(3): 101-105.

ZHAI Changguo, HUANG Xiaoshu, YE Jianbin, et al. Marketing-distribution-dispatch management model optimization for country grid[J]. Automation of Electric Power Systems, 2012, 36(3): 101-105.

[14] 岳仁超, 孫建東, 劉曉銘. 基于OMAPL138智能臺(tái)區(qū)終端的建設(shè)[J]. 自動(dòng)化與儀器儀表, 2014, 21(5): 44-45, 49.

YUE Renchao, SUN Jiandong, LIU Xiaoming. Constructionof smart distribution area terminal based on OMAPL138[J]. Automation & Instrumentation, 2014, 21(5): 44-45, 49.

[15] 任彬, 方斌斌. 基于μC/OS的智能臺(tái)區(qū)監(jiān)控終端設(shè)計(jì)[J]. 中國(guó)新技術(shù)產(chǎn)品, 2013, 19(21): 6.

REN Bin, FANG Binbin. Design of intelligent distribution area monitoring terminal based on μC/OS[J]. China New Technologies and Products, 2013, 19(21): 6.

[16] 邵瑾. 智能用電綜合模擬平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 北京:華北電力大學(xué), 2010.

SHAO Jin. Design and implementation of intelligent electricity consumption integrated simulation platform[D]. Beijing: North China Electric Power University, 2010.

[17] 趙江河, 陳新, 林濤, 等. 基于智能電網(wǎng)的配電自動(dòng)化建設(shè)[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2012, 36(18): 33-36.

ZHAO Jianghe, CHEN Xin, LIN Tao, et al. Distribution automation based on the smart grid construction[J]. Automation of Electric Power Systems, 2012, 36(18): 33-36.

[18] 姚致清, 趙倩, 劉喜梅. 基于準(zhǔn)同步原理的逆變器并網(wǎng)技術(shù)研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2011, 39(24): 123-126.

YAO Zhiqing, ZHAO Qing, LIU Ximei. Research on grid-connected technology of inverter based on quasi synchronous principle[J]. Power System Protection and Control, 2011, 39(24): 123-126.

[19] 白峪豪. 基于智能配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的城市配電網(wǎng)規(guī)劃[J]. 電網(wǎng)與清潔能源, 2015, 31(3): 79-83.

BAI Yuhao. Urban power distribution network planning based on smart distribution network critical technologies[J]. Power System and Clean Energy, 2015, 31(3): 79-83.

[20] 董開松, 謝永濤, 賈嶸, 等. 面向主動(dòng)式配網(wǎng)的微電網(wǎng)技術(shù)探究[J]. 高壓電器, 2015, 51(6): 97-100.

DONG Kaisong, XIE Yongtao, JIA Rong, et al. Research on microgrid technology for active distribution network[J]. High Voltage Apparatus, 2015, 51(6): 97-100.

[21] 陳新和, 趙維, 張興, 等. 智能配電臺(tái)區(qū)應(yīng)用功能及其配置[J]. 農(nóng)村電氣化, 2014, 21(2): 37-38.

CHEN Xinhe, ZHAO Wei, ZHANG Xing, et al. Intelligent power distribution area application function and its configuration[J]. Rural Electrification, 2014, 21(2): 37-38.

[22] 姚致清, 于飛, 趙倩, 等. 基于模塊化多電平換流器的大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)仿真研究[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2013, 33(36): 27-34.

YAO Zhiqing, YU Fei, ZHAO Qian, et al. Simulation research on large-scale PV grid-connected systems based on MMC[J]. Proceedings of the CSEE, 2013, 33(36): 27-34.

[23] 姚致清, 張茜, 劉喜梅. 基于PSCAD/EMTDC的三相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)仿真研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2010, 38(17): 76-81.

YAO Zhiqing, ZHANG Qian, LIU Ximei. Research on simulation of a three-phase grid-connected photovoltaic generation system based on PSCAD/EMTDC[J]. Power System Protection and Control, 2010, 38(17): 76-81.

[24] 郝思鵬, 鄒添天, 陳婷, 等. 農(nóng)網(wǎng)配電臺(tái)區(qū)智能監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)[J]. 電測(cè)與儀表, 2014, 51(23): 94-98.

HAO Sipeng, ZOU Tiantian, CHEN Ting, et al. Research and development of intelligent monitoring and control system of rural electric power distribution area[J]. Electrical Measurement & Instrumentation, 2014, 51(23): 94-98.

[25] 劉健, 趙樹仁, 張小慶. 中國(guó)配電自動(dòng)化的進(jìn)展及若干建議[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2012, 36(19): 6-10, 21.

LIU Jian, ZHAO Shuren, ZHANG Xiaoqing. The progress of the distribution automation in China and some suggestions[J]. Automation of Electric Power Systems, 2012, 36(19): 6-10, 21.

[26]劉健, 林濤, 趙江河, 等. 面向供電可靠性的配電自動(dòng)化系統(tǒng)規(guī)劃研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2014, 42(11): 52-60.

LIU Jian, LIU Tao, ZHAO Jianghe, et al. Study for power supply reliability of distribution automation system[J]. Power System Protection and Control, 2014, 42(11): 52-60.

[27]何衛(wèi)斌. 配電自動(dòng)化改造方案研究[D]. 北京: 華北電力大學(xué), 2012.

HE Weibin. Research on reform plan of distribution automation[D]. Beijing: North China Electric Power University, 2012.

[28] 李濤. 配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行決策措施的研究[D]. 上海: 上海交通大學(xué), 2007.

LI Tao. Study on decision making for economic operation in distribution system[D]. Shanghai: Shanghai Jiao Tong University, 2007.

[29]王曉勇. 配電自動(dòng)化系統(tǒng)中通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與組建[D]. 南京: 南京郵電大學(xué), 2013.

WANG Xiaoyong. Planning and construction of communication network in distribution automation system[D]. Nanjing: Nanjing University of Posts and Telecommunications, 2013.

[30] 劉東, 丁振華, 滕樂天. 配電自動(dòng)化實(shí)用化關(guān)鍵技術(shù)及其進(jìn)展[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2004, 28(7): 16-19.

LIU Dong, DING Zhenhua, TENG Letian. Distribution automation practical key technology and progress[J]. Automation of Electric Power Systems, 2004, 28(7): 16-19.

[31] 劉東, 丁振華, 滕樂天. 配電自動(dòng)化實(shí)用化關(guān)鍵技術(shù)及其進(jìn)展[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2004, 28(7): 16-19.

LIU Dong, DING Zhenhua, TENG Letian. Distribution automation practical key technology and progress[J]. Automation of Electric Power Systems, 2004, 28(7): 16-19.

(編輯 姜新麗)

Design of economic operation and optimization analysis system based on intelligent area power network

TANG Yi1, CHENG Lefeng2, LI Zhengjia2, YU Tao2, MO Yun1

(1. Panyu Power Supply Bureau of Guangzhou Power Supply Bureau Co., Ltd., Guangzhou 510000, China; 2. Suzhou Huatian Power Technology Co., Ltd., Suzhou 215000, China)

Aimed at problems such as low level of automation and failed remote monitoring operation status generally existed in 10 kV distribution network, an intelligent modification and construction scheme for distribution network is proposed and an advanced analysis system for economic operation and optimization of distribution network based on smart distribution area is developed, which mainly include smart distribution area, IDTT type of distribution terminal, communication network and main station construction. In respect of construction of smart distribution area, an upgrading and reconstruction scheme of original distribution area is given to realize basic monitoring and analysis function for it, and then further a new type of smart low voltage distribution area based on ZJP-II type of distribution terminal is designed. The design principle of IDTT smart distribution terminal and construction scheme of main station is elaborated, and the function of the proposed system is summarized. The system is designed for monitoring the operation of distribution area in real-time, and analyzing the load rate, reliability rate, balance rate and load growth trend of distribution area, then a timely response can be obtained to the faults of the station area, thus can realize comprehensive management and control of distribution area, and further realize its intelligent, refined and scientific management, which provides a reference for the operation and management unit to upgrade and transform the distribution area.

distribution area; intelligence; distribution terminal; measurement and control technology; main station

10.7667/PSPC151442

中國(guó)南方電網(wǎng)科技項(xiàng)目資助(K-GZM2014-140)

2015-08-16；

2015-10-10

湯 毅(1973-)，男，工程師，主要從事電力管理工作；E-mail: tangyi_pygdj@163.com 程樂峰(1990-)，男，通信作者，碩士，主要研究領(lǐng)域?yàn)榕渚W(wǎng)自動(dòng)化、電力系統(tǒng)分析分析、優(yōu)化與控制等；E-mail: chenglf_scut@163.com)；李正佳(1972-)，男，碩士，高級(jí)工程師，主要研究領(lǐng)域?yàn)殡娏νㄐ?、電力系統(tǒng)行業(yè)等。E-mail: zjli@huatianpower.com