配网自动化系统及控制模式的研究

来源: 发布时间:2019-06-28 09:03:41

  摘要:随着时代的进步,配电网规模越来越大,因此实现配电网自动化己经成为一种必然。我国的配网自动化仍然在发展的道路上,大多数地区采用的是馈线自动化。整个系统内,每个单个自动化部分分别独立;在实际的应用过程中,配网自动化仍然存在这一些问题。特别是在发达的地区,怎样是最恰当的运行方式,配网自动化在实际生活中的运行,如何按部就班逐步推广配网自动化的实现,是本文的主要研究问题。本论文在充分查阅相关文献的基础上,主要研究了馈线自动化控制系统结构及模式等相关内容。

  关键词:配网自动化;馈线自动化;故障检测

  引言

  随着经济的发展与进步,越来越多的数据通信、数据存储和电力电子方面的内容被应用到配网自动化中,同时对供电的稳定性与可靠性的要求也越来越高。配电网时最接近用户的供电网络,处于电力网的末端,因此实现配网自动化与用户直接相关。信息化得时代越来越接近人们的生活,电力系统中的信息化、自动化需通过配网来实现,因此配网自动化越来越受到用户的关注。

  当下情况下,一些补偿设备被应用在电力系统中用来改善电能质量,其中主要应用电力电子方面的技术,结果不是很理想。但是在数字控制方面,其有着很大的优点,但是由于造价高、技术不成熟等原因,并没有得到广泛推广。同时,假设在发生故障时我们可以利用保护装置瞬时切除故障,并将正行运行的供电段由其他电源转带,恢复供电,缩短停电时间,由此提高供电可靠性,配网自动化为了实现这样的功能而逐步发展。

  1 配网自动化系统的结构与特点

  实现配网自动化的整体系统分成了不同的层次,各个部分之间既是相互独立,同时可以通过通讯系统实时进行信息交互,从而实现对整个系统的管理与控制。在负荷比较大且比较集中的地方,对供电可靠性和供电质量具有更高的要求。系统结构图如图1所示。

  图1系统结构

  系统的主站主要完成的功能:

  (1)配网功能

  (2)实现馈线的自动化

  (3)配电地理信息系统

  (4)设有与其他系统结合的接口

  (5)自动抄表

  1.1配电主站层

  主站的主要责任是完成对电力系统中设备的运行情况进行检测,并实现控制功能。主要完成故障检测,检测到故障时判断故障位置,当发生瞬时故障时,及时隔离故障,缩短停电时间。

  1.2 配电子站层

  配网子站是沟通主站与终端的重要桥梁,负责与主站通信的同时,还需将信息反馈给线路末端设备,从而实现“三遥”功能,配电子站层与配电主站之间通过网络通信,同时还与配电终端层之间形成通讯网络。

  1.3 配电终端层

  配电终端层是最接近配网系统的部分,主要有柱上开关的FTU,配变上的TTU等等,主要负责采集开闭站、柱上开关等设备的运行情况,同时执行智能化功能。

  配网系统的主站、子站和终端层通过通讯系统进行信息交互,

  分层的系统结构具有以下特点:

  (1)各层面执行不同功能

  配电主站是配电系统的大脑,实现对正常运行情况下系统的检测,对故障的识别,从而实现配网自动化。子站层是信息交互的重要媒介。终端层主要负责数据采集,并执行命令。

  (2)不同层面相互协调

  配网系统的主站、子站和终端层相互协调,系统之间既相互独立,又相互传送信息,缺一不可。

  (3)功能分布的集散控制系统是最优的

  根据实际电网的运行情况,将配网系统应用其中,提高供电可靠性和电能质量,实现系统的最优化

  2馈线自动化的控制方法

  馈线自动化的意义是在系统正常运行时,实时监控线路的运行情况,主要采集电压、电流、有功、无功等信息。当线路出现故障情况,负责对故障识别,故障定位,并在设定的时间内切除故障,故障切除后由其他系统供电,及时恢复供电。

  2.1 配电网的电网结构

  很多地方的供电网络采用的事辐射式,但是馈线自动化要求的事分段式的供电网络,同时馈线自动化的实现也应依靠一个“强壮”的电网,否则很难实现通过馈线自动化提高供电可靠性。

  实现馈线自动化的具体条件是:

  (1)电源布点合理;

  (2)10kV主干网架形成;

  (3)已具备联接条件。

  馈线自动化要求实现的网络连接方式如下图所示,Sub.a与Sub.b之间通过负荷开关形成了一个环形网络连接方式,是一个闭环结构,但是,正常运行时,Sub.a与Sub.b之间是不存在连接的,是开环的运行方式,这便是“手拉手”的连接方式。

  图2 手拉手示意图

  2.2 配网自动化的开关设备

  通过配网自动化来提高线路的供电可靠性对开关的动作特性也有很高的要求,需要通过控制器能够控制其断开、合闸,因此整个系统中还需要保护、测量装置、操作电源以及执行机构等装置。

  在配网自动化的将来发展中,仅仅检测并隔离故障时远远不够的。随着技术的成熟,配网自动化应能够智能优化电网中的电能,灵活控制系统的结构,从而最大限度利用电能,降低损耗。

  2.3 馈线自动化的实现层次及特点

  配网自动化系统的主站层、子站层与终端层是系统的重要组成部分。主站层的馈线自动化值得是完全依赖主站而实现的自动化系统,子站馈线自动化和以终端为主的馈线自动化道理也是如此。

  2.4 最优控制模式及关键技术

  实现控制自动化最优的两个特点:

  (1)一体化的全局解决方案

  配网自动化实负责监控、管理等功能的一个完整系统,包括以SCADA/GIS/PAS的一体化,通过通信系统覆盖面积的系统包它们之间相互配合、共同协调工作,也因此一体化的系统是提高电能利用率的有效方法。

  (2)有高可靠性的紧急控制功能

  文章前面论述了,实现馈线自动化主要包括主站层、子站层和终端层。各层设备的可靠性、各层之间通讯系统的可靠性都会影响馈线自动化的可靠性。所以分层实现馈线自动化是必不可少的,将馈线自动化的功能下放,可以很好的提高可靠性。当通讯功能出现故障时,就地分布自动化依然可以自动切除故障,并实现负荷的转移。从以上的分析可以看出,当系统由主站分析、处理故障时可靠性最低。因此,为了提高可靠性,馈线自动化分布方式应该是按层分布的,这样可以减少对通讯模块的的依赖性,由处在系统最末端的终端层直接处理故障信息更可靠。负荷转带问题可以由主站通过预想事故分析在线生成符合转带的列表,对于不同情况的故障,进行负荷转移。大致可以分为两种情况,当需要操作开关时,由主站层统一进行操作,转带负荷。如果出现故障时,只需联络开关动作就可以实现负荷转带,则可由主站在线将任务装载至终端层。

  3 结论

  文章主要论述了配网自动化的结构以及控制模式,由分析得出最优的控制方式,认为采用以单条馈线为控制对象的分层分布控制模式是馈线自动化的最优模式。在这种操作模式下,馈线自动化对故障的识别的、隔离及符合转带完全由配电终端来实现,子站、主站作为备用,这种控制模式的实现在很大程度上需要改变现有的配电终端的功能。随着时代的发展,配网自动化也将逐渐发展进步,实现配网自动化可以提高供电可靠性,在将来的应用中也可以降低损耗。

  [参考文献]

  [1]熊峰.电力供配电系统自动化控制发展趋势[J].中国新技术新产品,2018(20):14-15.

  [2]张晨辉.电力配电自动化系统技术分析[J].中国新技术新产品,2018(20):143-144.

  [3]崔宏伟.配电自动化大规模无线公网通信运维技术研究与应用[J].民营科技,2018(10):56.

京ICP备19010415号  版权所有:科技风杂志社官网  未经本刊授权不得转载本站文章