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电网调配一体自动化系统的设计和实现
作者:广州业科电气技术有限公司 | 来源:广州业科电气技术有限公司 | 日期:2018-03-03 | 浏览:700
1 引言
某县级电网由10座35KV变电站和3座110KV所组成,未来还会随着县域经济、社会的发展来建设及改造变电站。当前,县城配网由1座35KV变电站和1座110KV的不同馈线来完成供电,网络结构具有高度的复杂性、不规则性、多电源性,在建设配电线路的同时也铺设了相应的通信光缆。
另外,在配网建设过程中,选择了双侧PT的柱上真空断路器,一方面实现了分合短路电流的功能,另一方面还能够向FTU提供工作电源以及交流采样源。所以,在客观层面,该配网已完全拥有调配一体化的条件。
2 调配一体自动化系统的方案设计
由于远动技术、通信技术、互联网技术和计算机技术的高速发展,从而为电网调度自动化奠定了坚实的基础。
2.1 1#调度自动化
基于该电网的现实情况和管理特点,对于其所要建设的调度自动化系统,选择的是更为先进的三级分布监控与管理结构,也就是厂站终端级、运行管理级和生产管理级。而对于分布式来说,主要指的是实现了分布的管理功能,也就是相关不同工作站的主要任务是基于管理、运行、生产的分工差异性而设计的具体涵盖的单元包括:远方终端RTU和主站。后者也就是远动系统的调度端。
现实数据表明,在调度自动化系统的实际运行过程中,超过半数以上的故障是由于信道故障所导致的。究其原因,主要是由于信道没有具备较强的信道干扰能力,故障率、误码率和失码率呈现出三高的特点。尤其是在系统面临极端恶劣的自然条件情况时,就导致信息传输难以全面满足自动化系统的基本要求。为此,就必须建设1+1主备份的双信道模式,以便能够实现五遥功能,确保信息传输能够满足调度自动化系统的根本要求。
2.2 2#配网自动化
基于互联网技术、通信技术、计算机技术和现代电子技术实现了配网自动化。高度集成了地理图形、电网结构、用户数据和配电网数据,进而能够在故障状态和正常运行状态科学的提供用电负荷配电管理、控制、保护和监测等相关功能。
必须基于所在地区的现实特点,如针对配网的可靠性要求、设备状况、配网结构以及社会用电需求等诸多方面来全面统筹的考虑和推进。
由于在配电网之中,设置了种类和数量众多的电气设备,如柱上开关、配电变压器、开闭所、箱变、用户变、配变等电气设备。加之其所设置的处所外部环境较为恶劣、运行状态复杂、种类多和分布地域广,就必须通过TTU、DTU、FTU、RTU等相关终端设备来实现实时监测功能。所以,由配网自动化所要求的自动化程度、复杂程度和系统规模就对通信网提出了更高的要求。
2.3 方案设计
本次设计主要采取的是主战集中监控、高速通信信道调配一体化自动模式。系统主要构成如下:通信系统、馈线终端单元层(TTU、FTU)、分布式子站层(DTU、RTU)、调配自动化主站层(DMS)。各组成单元的主要功能如下:
(1)DMS重点实现了监视及分析电网设备的功能,接受来自馈线光纤FOM网络、TTU和FTU馈线终端单元层、DTU和RTU子站层的信息以及数据,并完成控制信令的发送,参数的下载和调整。另外,还实现和中调主站之间的信息交互功能和数据转发功能。
(2)DTU重点完成了于各馈线终端单元的实时监控功能,接收并执行主站的控制命令。
(3)PTTU、RFTU重点实现了对配变、环网柜、开闭所、断路器、柱上开关等设备的实时监控功能,完成对相关单元的控制、监视和采集。同时,也能够独立完成供电恢复、故障隔离、超高速故障检测和定位等相关功能。
为确保系统通信具有更高等级的可靠性,主通道选择为光纤,备用通道选择为GPRS。同时,对于系统支撑平台选择的是Super-2000平台(Windows 2000平台/SQL 2000数据库),网络体系结构为客户/服务器模式,采用的是TCP/IP协议,前置机与服务器都采取的是双机互为热备份的方式,如果有需要,可以通过软件操作来实现主备切换。
通过上图可以发现,由于系统采取的是分层结构,因此具备优秀的可扩充性、互联性和开放性。电网调配一体化自动系统由通信网络、馈线线路及其配电自动化远方终端、调配自动化主站等相关单元组成。
(1)调配一体自动化主站主要承担着主网和配网的控制及监视功能。采取的是C/S结构进行组网,主要完成了配网SCADA功能、调度SCADA功能。通过一体化的方案能够有效减少投资总额,利于系统运行和维护工作的统一开展,避免了多样化的系统接口所导致的诸多问题。
(2)配电终端设备层具体实现了现场设备运行数据的控制、监视、处理和采集等功能。所采用的DEP 910N FTU以光纤作为连接介质,采取的是TCP/IP通信协议,完成和配电主站系统的点对点通信,极大的提升了响应速度以及可靠性,有利于供电恢复以及故障隔离工作的开展。
(3)由于电网规模因素的考虑,暂未考虑子站层的设计。
(4)主站和FTU之间的通信采用1+1主备方式,光纤线路和GPRS分别为主用通道和备用通道。
2.4 馈线故障检测、故障定位、故障隔离和供电恢复方案
本设计采取故障状态差动保护方式,重点考虑的是开环运行状态和闭环运行状态。举例如下图:
如果故障发生在F1如何选择电缆的截面积
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