配電自動化專業(yè)科技論文
配電自動化專業(yè)科技論文
配電是在消費電能地區(qū)之內將電力分配至用戶的分配手段，并直接為用戶服務。下面是小編精心推薦的配電自動化專業(yè)科技論文，希望你能有所感觸!
配電自動化專業(yè)科技論文篇一
配電自動化技術綜述
摘要：隨著社會經濟與科學技術的高速發(fā)展和現代化的逐步推進，社會對電能質量和供電可靠性提出越來越高的要求。文章針對當前配電網現狀，參考國外配電自動化系統(tǒng)的實施經驗，總結了當前配電自動化技術的特點和難點，并對系統(tǒng)的結構、工作原理、各具體環(huán)節(jié)的功能進行了詳細描述。
關鍵詞：配電自動化;配電網;通信系統(tǒng);FTU終端
一、概述
電力系統(tǒng)由輸電網和配電網構成。配電網將由高壓輸電網得到的電能通過配電線路、配電變電站、變電所等分配到用電單位，在電力傳輸的過程中起著極其重要的作用。輸電與配電簡稱輸配電，是電力系統(tǒng)中發(fā)電廠(生產者)與電力用戶(消費者)之間傳輸電能和分配電能的環(huán)節(jié)。輸電與配電互相銜接，主要功能各有不同。
配電是在消費電能地區(qū)之內將電力分配至用戶的分配手段，并直接為用戶服務。我國規(guī)定配電電壓是110KV及以下，直至用戶接受的電壓，并劃分為高壓配電電壓(35-110kv)、中壓配電電壓(10KV)、低壓配電電壓(380/220V)。
(一)配電自動化的意義
評價配電自動化意義主要包括下面的三個指標。
1、安全性：有利于調度控制和負荷管理。
2、經濟性：降損節(jié)能;減員增效。
3、可靠性：供電可靠率指標，有利于電力市場的形成和電價制度的實施。
總的說來，配電自動化技術可以擴大系統(tǒng)監(jiān)控范圍，保證有效管理;可以提高配電網運行管理水平;可減少事故和操作引起的停電時間，提高供電可靠性;能改善電能質量，提高用戶服務水平、提高勞動生產率;合理推進電網建設，有效利用有限資金;樹立良好的供電企業(yè)形象，可以達到電網經濟運行的目的。
(二)配電自動化的特點
1、普遍采用基于DSP處理技術進行快速采集與計算分析。DSP數字處理技術具有較快的數據處理能力，對于高速交流采樣，以及快速故障診斷處理與計算具有較好的適應性，因此在配電自動化終端的設計中被廣泛采用。目前在配電終端中廣泛使用的有TI公司的和AD公司DSP處理芯片。在設計上一般采用和主CPU進行雙向讀寫的方式進行交流采樣接口，DSP處理芯片進行快速計算，主CPU進行人機對話和通信的功能。
2、集中處理方式下的故障信息診斷技術。由于受通信條件的限制，目前配電自動化中主流的方式仍然是集中控制模式，該模式將配電終端的信息全部收集到一個配電子站中，在該機中對收集到的故障信息進行比較判斷，查出故障區(qū)段，進行故障隔離與恢復，實現全線路的隔離與恢復。
3、面保護的處理方式。面保護的處理方式在少數通信條件比較好的現場已經開始采用，在該模式下配電終端除了采集本裝置的信息外，還通過通信收集本線路相鄰的其他設備的信息，作為判斷故障點的依據，實現故障的快速隔離。面保護要求通信網實現對等通信的機制，裝置根據自身的信號和其他開關的信息，自主進行故障處理功能，具有分布式處理故障、隔離時間較快的特點。
4、配電終端網絡化。隨著網絡技術的發(fā)展，以太網在工業(yè)控制領域得到了廣泛應用，基于以太網的配電自動化終端已逐步成為當前各個自動化廠家開發(fā)的主要方式，以太網技術不僅在光纖通信中得到應用，同時在配電終端的配電載波、GPRS以及CDMA通信也得到了應用。
5、廣泛采用工業(yè)級芯片提高強電磁環(huán)境的適應能力。由于配電終端工作在戶外惡劣環(huán)境下，在溫度范圍和濕熱試驗等方面的型式試驗都比常規(guī)的戶內使用的終端設備有更高的要求。各主流廠家的配電終端廣泛采用工業(yè)級芯片和抗干擾設計來滿足終端的可靠性要求。
6、多種系統(tǒng)通信方式的廣泛支持。通信速率和通信可靠性必須滿足饋線自動化要求，系統(tǒng)通信結構應滿足在一點通信故障時，數據暢通且功能饋線自動化正常實現，并能夠解決配電自動化系統(tǒng)信息量大可能造成的信息瓶頸效應。選擇經濟且可靠的配電網通信方式仍然是配電自動化能否大面積推廣，真正走向實用的關鍵因素，國內現有的主要配電自動化終端裝置一般都可以支持多種通信方式。
(三)配電自動化的難點
當前配電自動化終端的國產化進程取得了很大的進步，但仍然面臨一些挑戰(zhàn)，主要存在的問題有。
1、配電終端長期運行的可靠性離實用化要求還有一定的距離。
2、作為配電終端備用電源的蓄電池的壽命滿足不了長期運行的要求。
3、部分設備出廠前沒有通過嚴格的質量測試，系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下運行存在質量隱患。
4、配電自動化系統(tǒng)出廠試驗和現場試驗沒有指導性的試驗規(guī)范和驗收標準。
二、配電網的概念及特點
(一)配電網的概念
通常把電力系統(tǒng)中二次降壓變電所低壓側直接或降壓后向用戶供電的網絡，稱為配電網(Distribution Network)，配電系統(tǒng)自動化是配電網系統(tǒng)提高電網現代化管理水平最直接、有效的技術手段，在進行電網的建設和改造中，提高配電網絡的自動化程度，是電力系統(tǒng)現代化的必然趨勢，是電力適應市場經濟的一大進步。
(二)配電網的特點
配電網自動化與輸電網自動化相比，對設備的技術要求高，系統(tǒng)規(guī)模大，建設費用高，實現難度大。這是由其自身的特點所決定的。
1、終端設備工作環(huán)境：對于輸電網自動化系統(tǒng)的終端設備，一般安裝在變電站里，運行環(huán)境溫度在0―55℃范圍。但是配電網自動化系統(tǒng)中，有大量的終端設備是安裝在室外的，滿足設備運行性能指標要求的環(huán)境溫度在-25―65℃范圍，濕度要求為95%。此外，還要滿足防風雨、散熱、防雷電等技術要求。
2、可靠性：對于配電網自動化系統(tǒng)中的終端設備進行遠方控制非常頻繁，因此對其可靠性要求很高。
3、組網：配電網自動化系統(tǒng)的測控對象為進線變電站、配電變電所、10kV開閉所、分段開關、并聯補償電容器、用戶電能表和重要負荷等，因此站點一般會有成百上千甚至上萬個之多。在這種條件下，不僅對系統(tǒng)的組織帶來較大的困難，而且在配電網自動化中心的計算機上處理的信息量也十分龐大。
4、配套：需要與配電網的改造配套進行，例如配電網環(huán)網化、配電線分段化等。沒有配電網的科學拓撲結構，配電網自動化的系統(tǒng)、組織方式也難以確定。
三、配電自動化通信系統(tǒng)
(一)通信系統(tǒng)概要
配電網自動化技術是計算機技術、網絡通信技術、自動化技術與電力系統(tǒng)相結合的產物，配電網自動化系統(tǒng)與傳統(tǒng)的調度自動化系統(tǒng)相比，具有通信終端節(jié)點數量大、通信節(jié)點分散、通信距離短、節(jié)點通信數據量小等特點。許多配電自動化的通信裝置安裝在戶外，要適應苛刻的運行條件，具有很高的可靠性。當前，通信問題已經成了制約配電自動化發(fā)展的瓶頸。
目前配電自動化系統(tǒng)中的通信介質有以下幾種。
1、金屬線：有同軸電纜和雙絞線2種方式，其特點是簡單方便，但抗電磁干擾、雷電沖擊能力較。
2、無線電通信：它易于安裝，成本低，但不適于多高層建筑物的市中心及多山地區(qū)使用。
3、微波通訊：我國許多電業(yè)部門建設了一點多址小容量數字微波通信系統(tǒng)，工作在1―5GHz。
4、載波通信：配電載波(DLC)借用配電線作為信號傳輸通道，具有投資小、覆蓋面廣的優(yōu)點。
5、光纖：具有傳輸速率高、抗干擾性能強、可靠性高的優(yōu)點，不足之處是投資相對要大一些。
通道是配電自動化系統(tǒng)主站與變電所自動化現場監(jiān)控終端的數據傳輸通路。一般來講通道是指傳輸信號的介質;本節(jié)介紹的通道除了傳輸介質外，還包括有關的通信設備，如接收與發(fā)送設備、信道編碼設備等。
(二)載波通信
載波通信：配電載波(DLC)借用配電線作為信號傳輸通道，具有投資小、覆蓋面廣的優(yōu)點。DLC用于配電網通信需要解決信號經過變壓器時的衰減、線路開關打開后的信號通路、阻抗不匹配產生的反射影響以及線路故障時的通信保障等問題。從實際應用效果來看，配電載波還難以完全滿足配電網監(jiān)控對可靠性與實時性的要求。它主要用于自動讀表等實時性要求不高的場合。
(三)光纖通信
光纖：具有傳輸速率高、抗干擾性能強、可靠性高的優(yōu)點，不足之處是投資相對要大一些。
光纖通信系統(tǒng)由電端機、光端機、光纜和中繼器組成。電端機完成對信息源的處理，如多路復用和復接分接等;光端機的發(fā)送端內含有光源，它完成將電信號轉換成為光信號，并輸入光纖傳輸至遠方;光端機的接收端內含有光檢測器，它完成將來自光纖的光信號還原成為電信號，并輸入到電端機的接受端;中繼器完成將經過長距離傳輸后被衰減和畸變了的光信號放大、整形和再生成一定強度后，繼續(xù)送向遠方。
四、FTU終端設備功能
基于FTU的饋線自動化系統(tǒng)是：通過在變電站出口斷路器和戶外饋線分段開關處安裝柱上FTU，以及在配電變壓器處安裝TTU，并建設可靠的通信網絡將它們和配電網控制中心的SCADA系統(tǒng)連接，再配合相關的處理軟件共同構成高性能系統(tǒng)。
該系統(tǒng)在正常情況下，遠方實時監(jiān)視饋線分段開關與聯絡開關的狀態(tài)和饋線電流、電壓情況，并實現線路開關的遠方合閘和分閘操作以優(yōu)化配網的運行方式，從而達到充分發(fā)揮現有設備容量和降低線損的目的;在故障時獲取故障信息，并自動判別和隔離饋線故障區(qū)段以及恢復對非故障區(qū)域的供電，從而達到減小停電面積和縮短停電時間的目的。其主要功能包括。
1、遙信：遠程信號。采集并傳送各種保護和開關量信息。
2、遙測：遠程測量。采集并傳送運行參數，包括各種電氣量和負荷潮流等。
3、遙控：遠程控制。接受并執(zhí)行遙控命令，主要是分合閘。
4、遙調：遠程調節(jié)。接受并執(zhí)行遙調命令，調節(jié)發(fā)電機輸出功率。
5、故障處理：饋線故障檢測、故障定位、故障隔離、無故障區(qū)段供電恢復。
6、負荷管理：饋線負荷重新優(yōu)化配置(網絡重構)、饋線過負荷時，系統(tǒng)切換操作。
7、對時功能。
8、統(tǒng)計及記錄：開關動作次數累計、供電可靠性統(tǒng)計、事故記錄報告、負荷記錄、事件順序記錄(SOE)、過流記錄等。
五、結論與展望
目前，以計算機為基礎的監(jiān)控和數據收集系統(tǒng)在配電網調度自動化中普遍應用。同時，自動化進一步推向配電線和用戶，使配電自動化的功能和覆蓋范圍更為全面。
配電自動化是電力系統(tǒng)中一種先進的理念，有別于調度自動化，目前國內外很多廠家和電力部門都朝這個方向去研究和探討。每個地方的實際情況和發(fā)展方向不同，配電自動化的模式也自然不同，因此我們應該追求配電自動化系統(tǒng)的可行性、實用性和先進性，逐步擴展和完善，從發(fā)展方向看，以后將與調度自動化系統(tǒng)結合，成為一體化配電自動化系統(tǒng)。
(一)從多島化到集成的DMS
傳統(tǒng)的配電自動化，就是由一些單項、分散的多島自動化所組成，功能相互重疊、數據不能共享、通道不能借用、功能不能互補。借助計算機通信和網絡技術把單項自動化系統(tǒng)相互連接起來，例如將SCADA、LM和MIS(管理信息系統(tǒng))，通過少量接口轉換實現互聯而組成一個混合系統(tǒng)。解決問題的最佳途徑，即遵循“開放系統(tǒng)”最大限度地保護用戶原有硬軟件投資的原則，采用開放系統(tǒng)結構(OSA)，實現多應用系統(tǒng)產品廠家系統(tǒng)集成的道路。
(二)配電網優(yōu)化運行
電力市場的不斷完善迫使電力企業(yè)以效益為目標，把工作重心轉移到效率管理、降低成本和為用戶提供優(yōu)質服務上。這使得供電企業(yè)必須不斷地分析電網的運行性能、制定電網優(yōu)化運行的方案。
(三)定制電力技術的應用
定制電力(Custom Power)技術是Narain G. Hingorani任職于美國電力科學研究院(EPRI)時和柔性輸電(FACTS)技術一起提出的。該項技術可以解決電壓突升、突降和瞬時斷電等配電系統(tǒng)擾動所引起的種種問題，可補償電壓下降及短時斷電，對諧波進行有效的濾波，補償相電流的不平衡，改進功率因數P，其對提高供電質量方面有著廣闊的前景，值得深入研究。
配電網自動化是電力系統(tǒng)現代化的必然趨勢，其可以縮短停電時間和提高供電可靠性，提高設備利用率和降低運行成本，提高運行管理水平和改善供電質量。它是推行電力商業(yè)化運行的現代化工具，有著廣闊的前景，在將來必然會得到更大的發(fā)展。
(作者單位：華北電力大學電氣與電子工程學院)
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