配电系统自动化的几个概念

第15卷　第2期

1999年6月陕西水力发电JOURNAL OF SHAANXI WATER POWER Vo l. 15　No. 2Jun. 1999文章编号:1002-1876(1999) 02-0025-04

配电系统自动化的几个概念

刘　健1, 倪建立1, 邓永辉2

(1. 西北电业职工大学, 西安710054; 2. 国家电力公司科技局, 北京100031)

摘　要:本文讨论配电系统自动化包含的内容, 描述了配电自动化系统、配电网SCA DA 系统、配电管理系统、馈线自动化、配电地理信息系统和需方管理等概念, 并从电力生产的五个环节的角度, 论述了配电系统自动化和输电系统自动化的关系。关键词:配电自动化系统; 配电管理系统; 配电地理信息系统; 需方管理

中图分类号:TM 71文献标识码:A

近年来, 国外配电自动化发展很快, 其内容涉及配电和用电领域的各个方面, 但迄今为止, 对配电自动化及其相关技术, 国内尚未形成明确的认识。我们根据近几年国际配电自动化会议的普遍提法和与国内广大同行多年探讨得出的初步结果, 将对这些概念的认识总结成本文, 不妥之处望读者批评指正。

1　配电系统自动化的内容

通常把配电系统的监视、控制和管理的综合自动化系统称为配电管理系统(Distr ibution M anagement Sy stem, 简称DMS) , 其内容包括配电自动化系统(DAS) 以及配电网络分析和优化(NA) 、工作管理系统(WM S) 和调度员培训模拟系统(DT S) 等高级应用功能。

配电自动化系统(Distr ibution Autom ation Sy stem , 简称DAS ) 是一种可以使配电企业在远方以实时方式监视、协调和操作配电设备的自动化系统。其内容包括配电网数据采集和监控(SCADA) 、地理信息系统(GIS) 和需方管理(DSM ) 几个部分。配电自动化系统和配电管理系统的涵盖关系如图1所示。

进线监视10kV 开闭所、变电站自动化配电SCA DA 馈线自动化(FA )

变压器巡检与无功补偿配电自动化(DA S) (D-GIS ) 　　配电管理系统(DM S) 负荷监控与管理(L CM ) 远方抄表与计费自动化(A M R)

网络分析和优化(N A )

工作管理系统(W M S)

调度员培训模拟系统(D T S)

图1　配电自动化系统和配电管理系统的涵盖关系

26　　　　陕　西　水　力　发　电　　　　　　　　　　　　　　第15卷我们把配电自动化系统中, 从对为配网供电的主网变电站的35kV 和10kV 部分的监视到配电馈线自动化以及配电开闭所/变电站自动化和配变的巡检和无功电压综合控制这部分称为配电网SCADA 系统。

进线监视一般完成对配网进线变电所的开关位置、母线电压、线路电流、有功和无功功率以及电度量的监视。这些数据通常可以采用转发的方式从地调或市区调自动化系统中获得。馈线自动化(Feeder Automation , 简称FA ) 是指在正常情况下, 远方实时监视馈线分段开关与联络开关的状态和馈线电流、电压情况, 并实现线路开关的远方合闸和分闸操作以优化配网的运行方式, 从而达到充分发挥现有设备容量的目的; 在故障时获取故障信息, 并自动判别和隔离馈线故障区段以及恢复对非故障区域的供电, 从而达到减小停电面积和缩短停电时间的目的; 在单相接地等异常情况下, 对单相接地区段的查找提供辅助手段。

开闭所和配电变电站自动化(Substation Autom ation, 简称SA) 完成对配网中10kV 开闭所、小区变的开关位置、保护动作信号、小电流接地选线情况, 母线电压, 线路电流, 有功和无功功率以及电度的远方监视, 以及开关远方控制、变压器远方有载调压等, 从而有助于进一步提高供电可靠性和改善供电质量。

变压器巡检系指对配网中箱式变、变台的参数远方监视和补偿电容器的自动投切和远方投切等, 从而达到提高供电质量的目的。

配电自动化系统的另一组成部分是需方管理(Dem and Side M anag em ent , 简称DSM ) 。DSM 实际上是供需双方共同对用电市场进行管理, 以达到提高供电可靠性, 减少能源消耗及供需双方费用支出的目的。其内容包括负荷监控、管理和远方抄表与计费自动化两方面。

负荷监控和管理(Load Control &Management , 简称LCM ) , 是根据用户的用电量、分时电价、天气预报以及建筑物内的供暖特性等进行综合分析, 确定最优运行和负荷控制计划, 对集中负荷及部分工厂用电负荷进行监视、管理和控制, 并通过合理的电价结构引导用户转移负荷, 平坦负荷曲线, 从而进一步发挥和利用现有设备的容量。

远方抄表与计费自动化(Automatic Meter Reading , 简称AM R ) 是指通过各种通讯手段读取远方用户电表数据, 并将其传至控制中心, 自动生成电费报表和曲线, 并能实现复费率和各项统计功能, 从而降低劳动强度, 提高营业管理先代化水平, 有助于减人增效。

配电地理信息系统(Distribution Geogr aphic Inform ation System , 简称D -GIS ) 的引入是配电自动化的主要特点之一, 因为配电网节点多、设备分散, 其运行管理工作常与地理位置有关, 将GIS 与一些属性数据库结合, 可以更加直观地进行运行管理。

配电自动化中的GIS 的内容主要包括:

1) 设备管理(Facilities Management , 简称FM ) 是指将变电站、馈线、变压器、开关、电杆等设备的技术数据反映在地理背景图上;

2) 用户信息系统(Coustomer Inform ation Sy stem, 简称CIS) 是指借助GIS, 对大量用户信息, 如用户名称、地址、帐号、电话、用电量和负荷、供电优先级、停电记录等进行处理, 便于迅速判断故障的影响范围; 而用电量和负荷的统计信息还可作为网络潮流分析的依据;

3) SCADA 功能是指将SCADA 和DSM 上报的实时数据息与GIS 相结合, 以便于操作和管理人员更方便地动态分析配电网的运行情况; 4) 停电管理系统(Outage Management Sy stem , 简称OMS ) 是指接到停电投诉后, GIS 通

第3期　　　　　　　　　　　刘　健等　配电系统自动化的几个概念27示处理过程中的进展, 并自动将有关信息转给用户投诉电话应答系统。

此外, 配电自动化中的GIS 还可具有辅助配电网发展规划设计功能等。在配电自动化系统基础上增添配电网络分析和优化、工作管理系统和调度员培训模拟系统等几个部分, 就可将系统升级成为配电管理系统(DM S) 。

网络分析和优化(Netwo rk Analyse, 简称NA) 包括潮流分析和网络拓扑优化, 目的在于通过上手段达到减少线损、改善电压质量等目的, 还包括一系列有关降低运行成本、提高供电质量所必须的分析等。

工作管理系统(W ork M anag em ent System, 简称WM S) 是指对设备进行监测, 并对采集的数据进行分析以确定设备实际磨损状态, 并据此规划检修顺序进行计划检修。

调度员培训模拟系统(Dispatcher Training System , 简称DT S ) 是指通过用软件对配电网的模拟仿真的手段, 对调度员进行培训, 当DTS 的数据来自实时采集时, 也可帮助调度员在操作前了解操作的结果, 从而提高调度的安全性。

2　配电系统自动化和输电系统自动化的关系

电力行业一般包括发电、输电、变电、配电和用电五个环节, 如图2所示。输电系统自动化一般指的是从发电到变电环节中的110kV 以上变电站之间的自动化, 其中发电环节的自动化为自动发电控制(AGC) , 变电环节的自动化为变电站综合自动化; 配电系统自动化一般指的是从变电环节中的35kV 以下变电站到用电环节之间的自动化, 其中变电环节的自动化为无人值班变电站, 配电电环节的自动化为配电网SCADA 系统, 用电电环节的自动化为需方管理(DSM ) 。

　发电厂　

　能量管理系统(EM S ) 配电管理系统(DM S ) 综合管理层次输电线变电站→配电网→用　户　A G C 变电站自动化配电SCA DA 需方管理SCA SA 层次　电网调度自动化配电管理系统

图2　EM S 和DM S 在电力系统中的关系

输电系统和配电系统的自动化一般可以分为两个层次, 即安全监控层次和综合管理层次。对于输电系统自动化, 在安全监控层次上体现为电网调度自动化, 在综合管理层次上就是能量管理系统(EM S ) ; 对于配电系统自动化, 在安全监控层次上体现为配电自动化系统(DAS ) , 在综合管理层次上就是配电管理系统(DMS ) 。

可见DM S 是和输电网自动化的能量管理系统(EM S) 处于同一层次的, 二者不同之处是EMS 管理发电, 而DMS 管理负荷, 但两者之间的分界尚没有公认的标准; DAS 是和电网调度动化系统(SCADA ) 处于同一层次的。

从输电系统自动化的发展来看, 我国目前已普及了以SCADA 为主的地调自动化系统, 同

28　　　　陕　西　水　力　发　电　　　　　　　　　　　　　　第15卷管理系统(EM S) 却尚未全面达到。尽管如此, 输电系统SCADA 系统已经发挥了巨大的作用。由于配电系统较输电网更复杂、更分散, 实现综合管理系统水平的配电管理系统(DMS ) 的难度也更大。因此, 在目前提高我国配电自动化水平成为当务之急的形式下, 不能一昧求高地希望立即实现DMS , 而是应当学习输电系统自动化发展的经验, 首先发展最重要、最实用, 也是最能提高配电网自动化水平的的配电自动化系统, 在使用中不断提高系统自动化水平, 丰富系统功能, 逐步达到配电管理系统的层次。

3　结束语

科学技术的飞速发展使自动化深入

到配电系统的各个环节, 但是同时又造

成规划者眼花缭乱, 不知如何下手。笔者

认为, 配电系统自动化的建设宜长远规

划、分布实施, 并在实施过程中保证系统

的先进性经得起时间的考验。配电自动

化的各个方面所起到的作用各有侧重,

表1总结了配电自动化的各个组成部分

的主要作用, 供同行们参考。表1　配电自动化的各个组成部分的主要作用提高供电提高供发挥现有提高管理现代化可靠性电质量设备容量水平, 减人增效进线监视配变自动化馈线自动化配电地理信息系统负荷控制和管理系统远方抄表和电能计费系统

参考文献

1　王明俊、刘广一、于尔铿. 配电系统自动化及其发展[J ].电网技术, 1996. 12.

2　I EEE . T U T 0O RIA L COU RSE , " DIST R IBU T IO N A U T O M A T IO N ", 1988.

3　配电自动化产品说明书. 电科院科锐公司.

4　刘健、倪建立、邓永辉编著. 配电自动化系统[M ]. 北京:中国水利水电出版社, 1999.

5　刘健、倪建立等. 银川城区配电网自动化工程[M ].电力系统自动化, 1998. 8.

6　刘健、倪建立等. 配电网自动化的组织[M ].电网技术, 1998. 8.

Several concepts for distribution system automation

LIU Jian 1, N I Jianli 1, DENG Yong-hui 2

(1. Northwest Eletricity Univ er sity of Staff T raining, Xi an 710054, China; (2. Natio nal Electric Pow er Co mpany , Beijing 100031, China )

Abstract :T he m ain co ntents of distribution system automation are discussed. Several co n-cepts are descr ibed, such as Distr ibutio n Sy stem Automation (DSA ) , System of Circuit Ag-gregate Distributio n Auto mation (SCADA ) , Distribution Management System (DM S ) , Feeder Automation (FA ) , Distributio n Geog raphic Info rmation System (D-GIS) , Demand Side M anag em ent (DSM) , and so o n. The relatio nship betw een distribution autom ation and transmission system automation is inv estig ated.

Key words :Distr ibution System A utom ation ; Distributio n M anag em ent System ; Feeder Au-to