關(guān)于城市智能化配電網(wǎng)建設(shè)方案的探討

閃光

摘 要：隨著社會(huì)不斷發(fā)展，人類對(duì)電能的需求不斷提高，使得城市電網(wǎng)不得不朝著智能化發(fā)展?，F(xiàn)階段配網(wǎng)的發(fā)展還很難跟上城市用電負(fù)荷密度增加的腳步，造成配電網(wǎng)經(jīng)常發(fā)生故障?；诖耍瑸闈M足當(dāng)今社會(huì)對(duì)城市配網(wǎng)的要求，本文簡(jiǎn)單闡述了我國(guó)配電網(wǎng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀及常見問(wèn)題，并對(duì)城市智能化配電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)行了一系列探討，重點(diǎn)研究了城市智能化配電網(wǎng)的配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)建設(shè)、饋線自動(dòng)化建設(shè)、配電自動(dòng)化信息交互總線建設(shè)和配電生產(chǎn)管理指揮平臺(tái)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了智能化配電網(wǎng)的調(diào)控一體化。

關(guān)鍵詞：智能化配電網(wǎng)；配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)；電網(wǎng)建設(shè)

中圖分類號(hào)：TM715 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）20-0186-01

智能配電網(wǎng)概念的提出大大影響了目前的電網(wǎng)發(fā)展，不僅在配電方面，也在輸電和用電方面直接改變了傳統(tǒng)的運(yùn)行方式。目前不同的國(guó)家對(duì)配電網(wǎng)智能化的定義還不一致，發(fā)展程度也不相同，但不可否認(rèn)，在任何國(guó)家，智能化配電網(wǎng)都是電網(wǎng)發(fā)展的主流，尤其我國(guó)，也必將形成配電網(wǎng)智能化的趨勢(shì)。

1 我國(guó)配電網(wǎng)系統(tǒng)現(xiàn)狀及常見問(wèn)題

1.1 配電網(wǎng)系統(tǒng)現(xiàn)狀簡(jiǎn)述

城市用電負(fù)荷的單位密度增加使得傳統(tǒng)的10kV配電網(wǎng)很難滿足現(xiàn)階段城市用電需求，導(dǎo)致配電網(wǎng)運(yùn)載能力不足的情況時(shí)有發(fā)生。2013年對(duì)我國(guó)配電網(wǎng)系統(tǒng)主設(shè)備及重要指標(biāo)分析的結(jié)論為：我國(guó)配電網(wǎng)電壓等級(jí)為10kV，采用國(guó)際導(dǎo)線JKLYJ-10kV-240mm2作為主線路，采用JKLYJ-10kV-120mm2及JKLYJ-10kV-95mm2導(dǎo)線作為分支線路，10kV架空線路絕緣化率為100%；該配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了柱上開關(guān)無(wú)油化，穩(wěn)定了電力負(fù)荷及線路容量；在一定程度上節(jié)能配電變壓器使線路損耗減少，從而提高了線路的穩(wěn)定性，也節(jié)約了電網(wǎng)運(yùn)行成本。

1.2 配電網(wǎng)系統(tǒng)常見問(wèn)題

（1）用戶設(shè)備使用時(shí)間長(zhǎng)，維護(hù)不當(dāng)而容易發(fā)生故障，而用戶未安裝分界開關(guān)使配網(wǎng)不能馬上隔離故障點(diǎn)，導(dǎo)致主線路跳閘。（2）主站系統(tǒng)架構(gòu)不合理，使配網(wǎng)不能在發(fā)生故障時(shí)迅速定位故障點(diǎn)，隔離故障點(diǎn)并未非故障區(qū)域恢復(fù)供電。（3）終端設(shè)備性能差，導(dǎo)致配電網(wǎng)系統(tǒng)自動(dòng)化水平低。

2 城市智能化配電網(wǎng)建設(shè)方案

2.1 配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)建設(shè)

在建設(shè)配電網(wǎng)自動(dòng)化主站時(shí)，要以自動(dòng)化主站需接入的信息總量為標(biāo)準(zhǔn)，按接入信息總量分類，配電自動(dòng)化主站可分為大、中、小三類配電自動(dòng)化主站。大型配電自動(dòng)化主站可接入大于50萬(wàn)點(diǎn)的信息總量，適用于北京、上海、深圳等一線大型城市的核心城區(qū)；中型配電自動(dòng)化主站可接入10-50萬(wàn)點(diǎn)的信息總量，適用于如濟(jì)南、青島等城市城區(qū)；小型配電自動(dòng)化主站可接入小于10萬(wàn)點(diǎn)的信息總量，適用于中小型城市及農(nóng)村；根據(jù)研究確定內(nèi)蒙古配電網(wǎng)系統(tǒng)的自動(dòng)化主站接入信息總量在10-50萬(wàn)點(diǎn)之間，適用中型配電自動(dòng)化主站[1]。

在配電網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)進(jìn)行管理10kV配網(wǎng)數(shù)據(jù)和調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)時(shí)，功能需要的信息將先通過(guò)有線或者無(wú)線等通信系統(tǒng)傳播到電力設(shè)備和主站系統(tǒng)中，然后通過(guò)主站系統(tǒng)使10kV變電站出端開關(guān)對(duì)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行操作，最終完成配電自動(dòng)化主站平臺(tái)進(jìn)行模型管理和數(shù)據(jù)交互功能，使配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)可以從總線獲取數(shù)據(jù)。據(jù)此，本文設(shè)計(jì)以下模塊實(shí)現(xiàn)智能化中型配網(wǎng)自動(dòng)化主站對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析。

（1）包括操作系統(tǒng)、系統(tǒng)運(yùn)行管理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、一體化建模、專題圖生產(chǎn)；多態(tài)管理；權(quán)限管理和報(bào)表等模塊的系統(tǒng)平臺(tái)服務(wù)模塊。（2）基于地理背景實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、記錄的SCADA系統(tǒng)模塊。（3）對(duì)不同饋線按照不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行故障分析處理的饋線故障處理功能模塊。（4）實(shí)現(xiàn)運(yùn)行模擬仿真、調(diào)度員仿真培訓(xùn)等作用的配電仿真功能模塊。（5）將觀測(cè)性弱的配電網(wǎng)轉(zhuǎn)換為可觀測(cè)調(diào)控配電網(wǎng)的配網(wǎng)分析應(yīng)用功能模塊。（6）實(shí)現(xiàn)分布式電源接入并解決分布式電源接入導(dǎo)致的電壓波動(dòng)和頻率波動(dòng)的智能化應(yīng)用功能模塊。

2.2 饋線自動(dòng)化建設(shè)

在饋線自動(dòng)化具體建設(shè)時(shí)，主要有“集中型”饋線自動(dòng)化和“電壓-時(shí)間型”兩種模式。“集中型”饋線自動(dòng)化可以根據(jù)配電終端對(duì)故障告警信息、開關(guān)站的保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、開關(guān)分閘等信息進(jìn)行檢測(cè)。如果發(fā)生故障，主站系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)處理程序，確定故障的類型和區(qū)段，之后對(duì)故障區(qū)進(jìn)行隔離，并對(duì)非故障區(qū)恢復(fù)供電?！皶r(shí)間-電壓型”饋線自動(dòng)化主要依靠電力設(shè)備在饋線終端設(shè)置負(fù)荷開關(guān)，并通過(guò)終端檢測(cè)到的電壓型號(hào)變化調(diào)整開關(guān)。電壓型負(fù)荷開關(guān)在通電時(shí)閉合，斷電時(shí)斷開，可以在故障發(fā)生時(shí)快速確定故障點(diǎn)，通過(guò)斷開連接故障線路的斷路器方式隔離故障線路。主站根據(jù)變電站的信號(hào)判斷對(duì)變電站的重合閘，如果故障點(diǎn)離變電站出線斷路器較近，主站則不會(huì)對(duì)變電站出線斷路器合閘；相反，如果故障點(diǎn)離變電站出線斷路器較遠(yuǎn)，主站則會(huì)對(duì)變電站出線斷路器合閘，恢復(fù)對(duì)電源側(cè)非故障區(qū)的供電。

2.3 配電自動(dòng)化信息交互總線建設(shè)

在配電自動(dòng)化信息交互總線建設(shè)時(shí)采用雙總線結(jié)構(gòu)，具體架構(gòu)分為三層：應(yīng)用功能層、服務(wù)平臺(tái)層和中間件層、操作系統(tǒng)層。其中應(yīng)用功能層包括接入系統(tǒng)管理、協(xié)議轉(zhuǎn)換功能、跨物理隔離傳輸功能、發(fā)布和訂閱機(jī)制、總線安全機(jī)制、大消息處理功能、信息交換模型管理、CIM模型語(yǔ)義校驗(yàn)、信息交互日至、實(shí)時(shí)與準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸、基于瀏覽器的管理界面和負(fù)載均衡功能。服務(wù)平臺(tái)層和中間件層包括信息交換路由服務(wù)、通信協(xié)議轉(zhuǎn)換服務(wù)、消息格式轉(zhuǎn)換服務(wù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)和中間件系統(tǒng)軟件。操作系統(tǒng)層可以安裝Windows、INB AIX、Tru64UNIX、HP UNIX、LINUX極大操作系統(tǒng)。在兩條總線之間的部分放置正向與反向的物理隔離裝置。各個(gè)系統(tǒng)按照總線標(biāo)準(zhǔn)傳遞信息，完成數(shù)據(jù)的交互，具體交互分為：EMS為總線提供主網(wǎng)圖形、模型等數(shù)據(jù)信息；EMS系統(tǒng)向配電自動(dòng)化系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；配電自動(dòng)化系統(tǒng)與總線交互實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖形服務(wù)；總線通過(guò)信息交互網(wǎng)關(guān)，與PMS系統(tǒng)進(jìn)行屬性、資產(chǎn)、檢修、停電計(jì)劃與風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)構(gòu)的交互，與營(yíng)銷管理系統(tǒng)進(jìn)行用戶、計(jì)量及業(yè)擴(kuò)信息的交互，與客服系統(tǒng)進(jìn)行故障報(bào)修信息的交互。

2.4 配電生產(chǎn)管理指揮平臺(tái)建設(shè)

管理指揮平臺(tái)結(jié)構(gòu)分為三部分：操作系統(tǒng)層、應(yīng)用支撐平臺(tái)層、應(yīng)用層。其中應(yīng)用支撐平臺(tái)層細(xì)化為服務(wù)層和模型層。應(yīng)用層分為幾大功能：保點(diǎn)管理功能、配電生產(chǎn)應(yīng)急指揮功能、停電管理風(fēng)險(xiǎn)管控功能、主動(dòng)式配電檢修、配電生產(chǎn)輔助決策、與客服系統(tǒng)互動(dòng)功能和綜合查詢統(tǒng)計(jì)功能。服務(wù)層包括：系統(tǒng)管理、安全管理、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、基于實(shí)時(shí)信息的拓?fù)浞治?、?bào)表管理、查詢服務(wù)和接口適配器服務(wù)。模型層包括：配網(wǎng)設(shè)備模型、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?、?shí)時(shí)數(shù)據(jù)CIM模型、規(guī)則庫(kù)、配置數(shù)據(jù)、高低壓用戶模型、停電風(fēng)險(xiǎn)模型、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)關(guān)系模型、歷史數(shù)據(jù)和計(jì)算模型。操作系統(tǒng)層依然是包含上述幾大操作系統(tǒng)。在整個(gè)平臺(tái)軟件結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用支撐平臺(tái)層與應(yīng)用層被服務(wù)組件適配器相隔，應(yīng)用支撐平臺(tái)層中的服務(wù)層與模型層被模型訪問(wèn)接口相隔。

2.5 配網(wǎng)調(diào)控一體化建設(shè)

配網(wǎng)調(diào)控一體化主要是協(xié)調(diào)配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)、配電自動(dòng)化信息交互總線和配電生產(chǎn)管理指揮平臺(tái)三大支持系統(tǒng)。利用配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)整，在發(fā)生故障時(shí)隔離故障點(diǎn)，恢復(fù)對(duì)其他區(qū)域的供電，保持配電保證電網(wǎng)安全運(yùn)行。配電自動(dòng)化信息交互總線是通過(guò)總線與其他系統(tǒng)的交互，為了匯集電網(wǎng)信息，方便技術(shù)人員進(jìn)行一體化調(diào)控。配電生產(chǎn)管理指揮平臺(tái)將生產(chǎn)應(yīng)急指揮、配電間檢修、風(fēng)險(xiǎn)管控等工作歸入一個(gè)平臺(tái)管理，提供風(fēng)險(xiǎn)分析、客戶服務(wù)的功能。配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)與配電生產(chǎn)管理指揮平臺(tái)由配電自動(dòng)化信息交互總線相連接，兩者通過(guò)總線與EMS等系統(tǒng)的交互實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)調(diào)控一體化[2]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，配電網(wǎng)智能化是我國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，然而目前我國(guó)城市配電網(wǎng)還存在著發(fā)展滯后，發(fā)展不平衡，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理，自動(dòng)化水平低的問(wèn)題，這些問(wèn)題嚴(yán)重阻礙了我國(guó)城市電網(wǎng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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