论文部分内容阅读
【摘 要】在电力市场环境下,对配电自动化系统的经济性要求将会提高,配电自动化各种功能之间的协调性要求增强,对信息的需求加大,从而对配电自动化功能的集成及综合提出了更为严格的要求。
【关键词】配电自动化；技术
一、配电自动化概念
配电自动化（DA）是一项集计算机技术、数据传输、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统，其目的是提高供电可靠性，改进电能质量，向用户提供优质服务，降低运行费用，减轻运行人员的劳动强度。在工业发达国家中，配电系统自动化受到了广泛的重视，美国、日本、德国、法国等国家的配电系统自动化，已经形成了集变电站自动化、馈线分段开关测控、电容器组调节控制、用户负荷控制和远方抄表等系统于一体的配电网管理系统（DMS），其功能已多达140余项。
二、系统功能
1、系统运行监视和控制
监视界面显示整个电力监控系统的网络图，动态刷新各电气设备的实时运行参数和运行状态，并且支持现场设备的远程控制功能。监控系统的画面根据现场实际状况进行组态。
2、电能质量监视和分析
对整个监控系统范围内的电能质量和电能可靠性状况进行实时的监视。实时监视系统电压偏差、频率偏差、不平衡度、功率因数、谐波含量，电压闪变，等电能质量问题，评估电能质量是否符合标准。记录扰动时的波形，作为电能质量分析和故障分析的依据。
3、功率因数监视和控制
实时监测电网功率因数补偿的效果，智能无功补偿电容器快速补偿系统无功缺额，通过校正系统功率因数来提高电网能效。
4、高精度的电能计量
使用高精度、多时段、双向计量的智能测控仪表，精确测量用户电能消耗，为电能使用管理、优化负荷分配、提高电能使用效率提供重要数据。
5、电能消耗统计和分析
系统为用户提供了综合的电能和需量统计报表功能，用户也可以定制符合需求的电能统计功能，包含不同用电设备在不同费率时段的电量消耗，可以按照日、月、季度、年的时间段进行统计和记录，并可以查询、显示和打印。
6、预防性电气火灾监视
连续监视用电设备泄露电流的变化、线缆接头温度的变化，为配电设备的预防性维护提供依据，有效预防电气火灾的发生，保障用户财产的安全。
7、报警和事件管理
系统在电能质量事件发生、设备状态改变、电网扰动、电气故障时触发并记录报警。系统报警时自动弹出报警画面并进行语音提示，同时可以将报警信息通过Email、手机短信等方式通知相关人员。
8、历史数据管理
系统基于SQL server数据库完成历史数据管理，所有实时采样数据、事件顺序记录(SOE)等均可保存到历史数据库。能够自定义需要查询的参数，查询的时间段或选择查询最近更新的记录数，显示并绘制成曲线图。
9、报表管理
可基于系统已有模板，或自定义新的模板生成报表。可以手动或根据预设时间表定时生成，或通过事件触发生成xml格式报表。例如：电能消耗统计报表、电能趋势报表等。报表能通过Email或HTML格式进行发送、手动打印或自动打印。
10、用户权限管理
用户权限管理能够防止未经许可的操作，保障系统安全稳定运行。用户可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统维护管理提供可靠的安全保障。
11、第三方通讯功能
支持工业OPC接口，可作为OPC服务器为其他程序提供数据（如DCS系统，BA系统），也可作为OPC客户端，从其他系统获取数据。系统兼容常用配电领域规约IEC60870-5-101,IEC60870-5-103,CDT等，可以兼容所有Modubs协议的第三方设备。
12、支持Web客户端
系统提供Web服务，客户端可以在办公室等其他场所通过IE浏览器查看电力监控现场画面、查阅电能消耗统计报表等。
三、新时期配电系统综合自动化面临的问题
1.配电管理应面对的问题
电力市场环境下的配电管理系统必须在以下几方面加以提高和改进
(1)具有电能质量监测评价的功能。电力市场环境下对电能质量的广泛关注迫使配电公司建立有效的电能质量监测手段。但如果专门建立一套监测系统将花费很大的一次投资及运行维护费用,势必加大供电企业的成本。因此,理想的办法是把电能质量监测作为配电系统综合自动化的一项功能,开发出考虑电能质量监测的配电SCADA系統和相应的分析软件来对各种电能质量问题进行系统的分析。做到共用信息通道、共用数据库系统等,从而实现对电能质量的经济有效的实时在线监测和分析处理。供电公司可以通过所监测到的信息检验其电能质量的状况和决定应该采取的措施。
(2)必须对部分高级应用分析软件加以改进以适应电力市场需求,并且真正实用化。负荷预测:市场环境下由于峰谷电价、分时电价及实时电价的推行,尤其是在实行需求侧竞价后,负荷的随机性增大,增加了负荷预测难度,负荷预测软件必须适应这种变化。无功优化与电压调整:传统的无功优化是在满足电压约束的条件下以网损最小为目标的,在电力市场环境下,无功优化及电压调整涉及到用户供电的质量问题,而不同的供电质量应该有不同配电电价,因此优化的目标将以收益最大为目标。故障恢复与网络重构:在电力市场环境下故障恢复及网络重构目标也转变为收益最大。
(3)提高和加强信息系统集成化及应用功能综合化的力度。为降低供电成本,必须打破以往各单项自动化工程相互独立、功能重叠的弊端,将配网自动化系统的信息进行集成,对其功能进行重组与综合。实现SCADA系统与CIS系统的一体化设计、融合现有的CIS系统、线损管理系统、可靠性管理系统及生产MIS系统,实现一体化的配电管理系统。
2.用户自动化应面对的问题
(1)在零售竞争电力市场模式下,由于开放了零售竞争,允许需求侧竞价,这就要求配电网络运营商有相应的技术手段对配电网络阻塞进行有效管理。而利用配自动化系统完成这一任务将是经济有效的选择。
(2)具有分时电价、实时电价信息发布及计量与结算功能。在电力市场环境下,为充分运用电价的调节功能,采用分时电价、实时电价手段调整用户及系统的负荷曲线、降低高峰提高系统容量负载率,降低配电网的建设入运行成本(包括提高系统容量负载率、减少及延缓基建投资、过负荷损耗等)。而分时电价、实时电价必须有相应的技术手段支持。因此,可以将分时电价、实时电价信息发布及计量与结算作为配电系统综合自动化的一项基本功能,可以大大提高自动化系统综合效益。
3.配电自动化面临的问题
(1)高度可靠和快速反应的变电站、馈线自动化系统。在电力市场环境下,为了保障终端用户的供电可靠性,自动化系统不仅要求能够正确判断故障、隔离及恢复故障,而且要求加大对自动化系统的投资,增加快速、可靠的开关及控制装置,尽量减少对用户的停电次数和停电时间。同时,因配电网故障必须中断部分负荷供电时,应能快速自动识别重要用户,优先保障其供电。
(2)为了适应市场环境下的竞争需要,SCADA系统的功能应该是强大的,特别是对重要用户的监控更应该作到准确、可靠、灵敏。否则会给配电公司带来较大的损失,这种损失包括对用户的真接停电和造成社会影响的间接损失。
(3)实现SCADA与GIS一体化设计,达到SCADA和GIS数据一体化、功能一体化、界面一体化,实现从GIS中自动提取SCADA需要的网络结构和属性数据及由SCADA系统向GIS提供配电实时运行数据。
(4)采用可扩展综合型的配电自动化终端(CDAU)。为满足电力市场对电能质量的监测及实时电价信息的发布要求,实现综合信息的采集及控制,尽可能减少现场终端的数量及降低系统的复杂性,应考虑采用可扩展功能的综合型配电自动化终端。该终删除了具有通常的功能外,还具有电能质量监测、实时电价信息发布、故障录波及部分仪表功能。
【关键词】配电自动化；技术
一、配电自动化概念
配电自动化（DA）是一项集计算机技术、数据传输、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统，其目的是提高供电可靠性，改进电能质量，向用户提供优质服务，降低运行费用，减轻运行人员的劳动强度。在工业发达国家中，配电系统自动化受到了广泛的重视，美国、日本、德国、法国等国家的配电系统自动化，已经形成了集变电站自动化、馈线分段开关测控、电容器组调节控制、用户负荷控制和远方抄表等系统于一体的配电网管理系统（DMS），其功能已多达140余项。
二、系统功能
1、系统运行监视和控制
监视界面显示整个电力监控系统的网络图，动态刷新各电气设备的实时运行参数和运行状态，并且支持现场设备的远程控制功能。监控系统的画面根据现场实际状况进行组态。
2、电能质量监视和分析
对整个监控系统范围内的电能质量和电能可靠性状况进行实时的监视。实时监视系统电压偏差、频率偏差、不平衡度、功率因数、谐波含量，电压闪变，等电能质量问题，评估电能质量是否符合标准。记录扰动时的波形，作为电能质量分析和故障分析的依据。
3、功率因数监视和控制
实时监测电网功率因数补偿的效果，智能无功补偿电容器快速补偿系统无功缺额，通过校正系统功率因数来提高电网能效。
4、高精度的电能计量
使用高精度、多时段、双向计量的智能测控仪表，精确测量用户电能消耗，为电能使用管理、优化负荷分配、提高电能使用效率提供重要数据。
5、电能消耗统计和分析
系统为用户提供了综合的电能和需量统计报表功能，用户也可以定制符合需求的电能统计功能，包含不同用电设备在不同费率时段的电量消耗，可以按照日、月、季度、年的时间段进行统计和记录，并可以查询、显示和打印。
6、预防性电气火灾监视
连续监视用电设备泄露电流的变化、线缆接头温度的变化，为配电设备的预防性维护提供依据，有效预防电气火灾的发生，保障用户财产的安全。
7、报警和事件管理
系统在电能质量事件发生、设备状态改变、电网扰动、电气故障时触发并记录报警。系统报警时自动弹出报警画面并进行语音提示，同时可以将报警信息通过Email、手机短信等方式通知相关人员。
8、历史数据管理
系统基于SQL server数据库完成历史数据管理，所有实时采样数据、事件顺序记录(SOE)等均可保存到历史数据库。能够自定义需要查询的参数，查询的时间段或选择查询最近更新的记录数，显示并绘制成曲线图。
9、报表管理
可基于系统已有模板，或自定义新的模板生成报表。可以手动或根据预设时间表定时生成，或通过事件触发生成xml格式报表。例如：电能消耗统计报表、电能趋势报表等。报表能通过Email或HTML格式进行发送、手动打印或自动打印。
10、用户权限管理
用户权限管理能够防止未经许可的操作，保障系统安全稳定运行。用户可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统维护管理提供可靠的安全保障。
11、第三方通讯功能
支持工业OPC接口，可作为OPC服务器为其他程序提供数据（如DCS系统，BA系统），也可作为OPC客户端，从其他系统获取数据。系统兼容常用配电领域规约IEC60870-5-101,IEC60870-5-103,CDT等，可以兼容所有Modubs协议的第三方设备。
12、支持Web客户端
系统提供Web服务，客户端可以在办公室等其他场所通过IE浏览器查看电力监控现场画面、查阅电能消耗统计报表等。
三、新时期配电系统综合自动化面临的问题
1.配电管理应面对的问题
电力市场环境下的配电管理系统必须在以下几方面加以提高和改进
(1)具有电能质量监测评价的功能。电力市场环境下对电能质量的广泛关注迫使配电公司建立有效的电能质量监测手段。但如果专门建立一套监测系统将花费很大的一次投资及运行维护费用,势必加大供电企业的成本。因此,理想的办法是把电能质量监测作为配电系统综合自动化的一项功能,开发出考虑电能质量监测的配电SCADA系統和相应的分析软件来对各种电能质量问题进行系统的分析。做到共用信息通道、共用数据库系统等,从而实现对电能质量的经济有效的实时在线监测和分析处理。供电公司可以通过所监测到的信息检验其电能质量的状况和决定应该采取的措施。
(2)必须对部分高级应用分析软件加以改进以适应电力市场需求,并且真正实用化。负荷预测:市场环境下由于峰谷电价、分时电价及实时电价的推行,尤其是在实行需求侧竞价后,负荷的随机性增大,增加了负荷预测难度,负荷预测软件必须适应这种变化。无功优化与电压调整:传统的无功优化是在满足电压约束的条件下以网损最小为目标的,在电力市场环境下,无功优化及电压调整涉及到用户供电的质量问题,而不同的供电质量应该有不同配电电价,因此优化的目标将以收益最大为目标。故障恢复与网络重构:在电力市场环境下故障恢复及网络重构目标也转变为收益最大。
(3)提高和加强信息系统集成化及应用功能综合化的力度。为降低供电成本,必须打破以往各单项自动化工程相互独立、功能重叠的弊端,将配网自动化系统的信息进行集成,对其功能进行重组与综合。实现SCADA系统与CIS系统的一体化设计、融合现有的CIS系统、线损管理系统、可靠性管理系统及生产MIS系统,实现一体化的配电管理系统。
2.用户自动化应面对的问题
(1)在零售竞争电力市场模式下,由于开放了零售竞争,允许需求侧竞价,这就要求配电网络运营商有相应的技术手段对配电网络阻塞进行有效管理。而利用配自动化系统完成这一任务将是经济有效的选择。
(2)具有分时电价、实时电价信息发布及计量与结算功能。在电力市场环境下,为充分运用电价的调节功能,采用分时电价、实时电价手段调整用户及系统的负荷曲线、降低高峰提高系统容量负载率,降低配电网的建设入运行成本(包括提高系统容量负载率、减少及延缓基建投资、过负荷损耗等)。而分时电价、实时电价必须有相应的技术手段支持。因此,可以将分时电价、实时电价信息发布及计量与结算作为配电系统综合自动化的一项基本功能,可以大大提高自动化系统综合效益。
3.配电自动化面临的问题
(1)高度可靠和快速反应的变电站、馈线自动化系统。在电力市场环境下,为了保障终端用户的供电可靠性,自动化系统不仅要求能够正确判断故障、隔离及恢复故障,而且要求加大对自动化系统的投资,增加快速、可靠的开关及控制装置,尽量减少对用户的停电次数和停电时间。同时,因配电网故障必须中断部分负荷供电时,应能快速自动识别重要用户,优先保障其供电。
(2)为了适应市场环境下的竞争需要,SCADA系统的功能应该是强大的,特别是对重要用户的监控更应该作到准确、可靠、灵敏。否则会给配电公司带来较大的损失,这种损失包括对用户的真接停电和造成社会影响的间接损失。
(3)实现SCADA与GIS一体化设计,达到SCADA和GIS数据一体化、功能一体化、界面一体化,实现从GIS中自动提取SCADA需要的网络结构和属性数据及由SCADA系统向GIS提供配电实时运行数据。
(4)采用可扩展综合型的配电自动化终端(CDAU)。为满足电力市场对电能质量的监测及实时电价信息的发布要求,实现综合信息的采集及控制,尽可能减少现场终端的数量及降低系统的复杂性,应考虑采用可扩展功能的综合型配电自动化终端。该终删除了具有通常的功能外,还具有电能质量监测、实时电价信息发布、故障录波及部分仪表功能。