配电网自动化技术——CH10配电网自动化规划【修订】.pptx

配电网自动化技术——CH10配电网自动化规划【修订】.pptx

《配电网自动化技术——CH10配电网自动化规划【修订】.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《配电网自动化技术——CH10配电网自动化规划【修订】.pptx（65页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

,配电网自动化技术DistributionAutomationTechnology,电气工程与自动化学院,郭谋发,第10章配电网自动化规划,10.1规划思路和要求10.2馈线自动化配置馈线自动化应用原则故障处理模式选择10.2.3故障处理模式规划案例10.3配电主站规划主站规划原则主站规划方案主站规划案例10.4配电终端规划终端规划原则终端配置数量计算终端规划案例10.5配电网通信规划通信规划原则组网方式通信方式选择10.6信息安全防护规划安全防护规划原则信息安全防护体系建设方案,10.1规划思路和要求,一、规划思路配电网自动化规划应立足于配电网建设现状，充分考虑配电网和经济社会发展需求，遵循一二次统筹规划的原则，确定规划总体原则和配电网自动化系统结构，制订合理的、科学的分阶段实施方案和投资估算，最终给出完整、全面的配电网自动化规划。

针对地区经济和电网建设现状和发展趋势，明确开展配电网自动化规划和建设的区域；梳理规划区内配电网建设情况和配电网自动化应用现状，包括配电网网架情况、配电网设备情况、配电网运行情况、供电可靠性分析、分布式电源及多元化负荷接入情况以及故障处理模式现状、主站建设现状、终端覆盖情况、配电网通信网络现状、信息交互应用现状、信息安全防护现状等；,10.1规划思路和要求,配电网自动化规划应立足于配电网建设现状，充分考虑配电网和经济社会发展需求，遵循一二次统筹规划的原则，确定规划总体原则和配电网自动化系统结构，制订合理的、科学的分阶段实施方案和投资估算，最终给出完整、全面的配电网自动化规划。

结合配电网及其自动化建设现状与需求，提出规划期内各类供电区域应实现的总体目标，包括供电可靠性、配电网自动化覆盖率及功能应用等目标；明确配电主站、配电终端、通信等的规划建设的技术原则；制定配电网自动化规划方案，包括故障处理模式、配电主站、配电终端、配电网通信网络、信息交互、信息安全防护等方面；安排各项目实施年度，并进行投资效益评估。

10.1规划思路和要求,二、规划原则配电网自动化规划设计应遵循经济实用、标准设计、差异区分、资源共享、同步建设的原则，并满足安全防护要求。

经济实用原则。

根据不同类型供电区域的供电可靠性需求，采取差异化技术策略，避免频繁改造，注重系统功能实用性，结合配电网的发展有序投资，充分体现配电网自动化建设应用的投资效益；标准设计原则。

遵循配电网自动化技术标准体系，一、二次设备依据接口标准设计，图形、模型、流程等遵循相关技术标准；差异区分原则。

根据城市规模、可靠性需求、配电网目标网架等，合理选择不同类型供电区域的故障处理模式、主站建设规模、配电终端配置方式、通信网络建设模式、数据采集节点及配电终端数量；,10.1规划思路和要求,配电网自动化规划设计应遵循经济实用、标准设计、差异区分、资源共享、同步建设的原则，并满足安全防护要求。

资源共享原则。

遵循数据源端唯一、信息全局共享的原则，利用现有的调度自动化系统、电网GIS平台等系统，通过标准化信息交互，实现配电网自动化系统网络接线图、电气拓扑模型和支持配电网运行的静、动态数据的共享；规划建设同步原则。

配电终端、通信网络应与配电网实现同步规划、同步设计。

对于新建配电网，配电网自动化规划区域内的一次设备选型应一步到位。

对于已建成配电网，配电网自动化规划区域内不适应配电网自动化要求的，应在配电网一次网架设备规划中统筹考虑；安全防护要求。

配电网自动化系统建设满足“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”总体要求，并对控制指令使用基于非对称密钥的单向认证加密技术进行安全防护。

10.2馈线自动化配置,一、馈线自动化应用原则馈线自动化模式包括就地型、集中型和故障监测方式，其中就地型主要包括重合器方式和智能分布式，集中型主要包括半自动方式和全自动方式。

对于主站与终端之间具备可靠通信条件，且开关具备遥控功能的区域，可采用集中型全自动式或半自动式；对于电缆环网等一次网架结构成熟稳定，且配电终端之间具备对等通信条件的供电区域，可采用就地型智能分布式；对于不具备通信条件的供电区域，可采用就地型重合器式；供电可靠性要求不高的供电区域可采用基于远传型故障指示器的故障监测方式。

10.2馈线自动化配置,二、故障处理模式选择故障处理模式的选择应综合考虑配电网自动化实施区域的供电可靠性需求、一次网架、配电设备等情况，并合理配置主站与终端。

A+类部分核心供电区域可以采用智能分布模式实现就地快速故障隔离和健全区域的恢复供电，故障区域用户的备自投快速切换，避免越级跳闸，同时信息上报主站；A+、A、B类及部分C类供电区域电缆线路，馈线自动化采用集中型；A+、A、B类及部分C类供电区域架空线路（含架空电缆混合线路）及部分C类供电区域电缆线路，馈线自动化采用就地型；D、E类及部分C类供电区域，主要采用故障监测方式。

10.2馈线自动化配置,三、故障处理模式规划案例以某省某供电公司为例，“十三五”期间，规划新增配电网自动化覆盖线路2161条。

分供电区域来看，A+类供电区域42条线路采用集中型，9条线路采用就地型重合器方式；A类供电区域256条线路，16条线路采用就地型重合器方式，42条线路采用故障监测方式；B类供电区域177条线路采用集中型，16条线路采用就地型重合器方式，592条线路采用故障监测方式；C类供电区域28条线路采用集中型，90条线路采用就地型重合器方式，414条线路采用故障监测方式；D类供电区域479条线路采用故障监测方式。

10.3配电主站规划,一、主站规划原则配电主站面向智能配电网，服务于配电网自动化系统，其规划、建设在突出信息化、自动化、互动化等特点的同时，应充分考虑配电网自动化的建设规模、实施范围和方式，以及建设周期等诸多因素，构建标准、通用的软硬件基础平台，且具备可靠性、实用性、安全性、可扩展性和开放性。

10.3配电主站规划,一、主站规划原则配电主站根据地区配电网规模和应用需求，按照“地县一体化”架构进行设计部署，规模按照地区3-5年后配电网实时信息总量进行设定，硬件配置和软件功能按照大、中、小型进行差异化配置。

配电主站以大运行与大检修为应用主体，具备横跨生产控制大区与管理信息大区一体化支撑能力，为运行控制与运维管理提供一体化的应用，满足配电网的运行监控与运行状态管控需求。

配电主站基于信息交换总线，依据“源端数据唯一、全局信息共享”原则，通过多系统之间的信息交换和服务共享，实现与EMS、PMS2.0等系统的数据共享，具备对外交互图模数据、实时数据和历史数据的功能，支撑各层级数据纵、横向贯通以及分层应用。

配电主站系统设计与建设中采用标准通用的软硬件平台，遵循标准性、可靠性、可用性、安全性、扩展性、先进性原则。

10.3配电主站规划,二、主站规划方案-软件架构配电主站主要由计算机硬件、操作系统、支撑平台软件和配电网应用软件组成。

其中，支撑平台包括系统信息交换总线和基础服务，配电网应用软件包括配电网运行监控与配电网运行状态管控两大类应用。

软件架构主要由操作系统、支撑平台软件和配电网应用软件组成。

其中，支撑平台包括系统信息交换总线和基础服务，配电网应用软件包括配电网运行监控与配电网运行状态管控两大类应用。

10.3配电主站规划,二、主站规划方案-硬件架构配电主站从应用分布上主要分为生产控制大区（区）、信息管理大区（区。

10.3配电主站规划,二、主站规划方案-规模测算配电主站的软硬件还应根据配电网规模和应用需求进行差异化配置，需测算实时信息量确定主站规模。

配电网自动化系统实时数据接入点测算包括系统实时采集数据，以及通过信息交互获取变电站、配电变压器实时数据两部分共同构成。

根据区域内所有实时数据接入点测算的结果总和，确定主站规模：

配电网实时信息量在10万点以下，宜建设小型主站；配电网实时信息量在1050万点，宜建设中型主站；配电网实时信息量在50万点以上，宜建设大型主站。

配电主站宜按照地配、县配一体化模式建设，县公司原则上不建设独立主站。

对于配电网实时信息量大于10万点的县公司，可在当地增加采集处理服务器；对于配电网实时信息量大于30万点的县公司，可单独建设主站。

10.3配电主站规划,二、主站规划方案-规模测算以二进四出的环网柜为例,10.3配电主站规划,二、主站规划方案-主站功能配置主站功能应结合配电网自动化建设需求合理配置，在必备的基本功能基础上，根据配电网运行管理需要与建设条件选配相关扩展功能。

配电主站均应具备的基本功能包括：

配电SCADA，模型/图形管理，馈线自动化，拓扑分析（拓扑着色、负荷转供、停电分析等）；与调度自动化系统、GIS、PMS等系统交互应用。

配电主站可具备的扩展功能包括：

自动成图、操作票、状态估计、潮流计算、解合环分析、负荷预测、网络重构、安全运行分析、自愈控制、分布式电源接入控制应用、经济优化运行等配电网分析应用以及仿真培训功能。

10.3配电主站规划,二、主站规划方案-信息交互方案配电自动化系统基于IEC61968标准接口服务器、数据传输总线、信息交换总线三层体系架构，与电网GIS平台、生产管理系统、营销管理系统、调度自动化系统之间进行信息交互。

10.3配电主站规划,二、主站规划方案-信息交互方案配电自动化系统、调度自动化、生产管理系统、电网GIS平台、营销管理系统及其它应用系统通过IEC61968标准接口服务器接入总线，并满足信息安全分区要求。

总线包括信息交换总线（管理信息大区）与数据传输总线（生产控制大区）。

数据传输总线具备基于正/反向网络安全隔离装置的跨安全区信息交互能力，并且能够根据实际需求实现多套正反向隔离装置的整合与负载均衡。

配电自动化信息交换总线可以通过统一数据交换平台与生产管理系统、电网GIS平台、营销管理系统进行信息交互。

10.3配电主站规划,二、主站规划方案-信息交互方案配电主站与调度自动化系统、PMS2.0、用电信息采集系统、同期线损管理系统信息交互内容包括以下方面。

与调度自动化系统交互,配电主站需从调度自动化系统获取高压配电网（包括35kV、110kV、220kV等）的网络拓扑、变电站图形、相关一次设备参数，以及一次设备所关联的保护信息。

配电主站可通过直接采集或调度自动化系统数据转发方式获取变电站10kV/20kV电压等级相关设备的量测及状态等信息，支持电网调度控制系统标识牌信息同步。

配电主站从电网调度控制系统获取端口阻抗、潮流计算、状态估计等计算结果，为配电网解合环计算等分析应用提供支撑。

配电主站支持相关调度技术支持系统的远程调阅。

10.3配电主站规划,二、主站规划方案-信息交互方案配电主站与调度自动化系统、PMS2.0、用电信息采集系统、同期线损管理系统信息交互内容包括以下方面。

与PMS2.0系统信息交互获取中压配电网（包括6-20kV）的单线图、区域联络图、地理图以及网络拓扑等；获取中压配电网（包括6-20kV）的相关设备参数、配电网设备计划检修信息、低压配电网（380V/220V）的相关设备参数和公变、专变客户的运行数据、营销数据、客户信息、客户故障信息等。

配电主站向PMS2.0等相关系统推送配电网实时量测、馈线自动化分析计算结果等信息。

宜具备与配电网通信网管系统的信息交互功能。

与营销业务系统信息交互获取营销业务系统用户档案信息、户变关系数据，实现配变运行状态信息、配变准实时信息的共享。

10.3配电主站规划,三、主站规划案例以某供电公司的主站系统的规划为例，拟在核心区建设配电网自动化系统，建设区规划期内含100座开关站，200台环网柜，1000座箱变。

根据统计测算，每座开关站平均实时信息量为153点，每台环网柜平均实时信息量为52点，每座箱变平均实时信息量为37点。

系统通过信息交互获取的其他实时信息量为50000点。

首先计算总实时信息量=开关站总实时信息量+环网柜总实时信息量+箱变总实时信息量+其他实时信息量=100153+20052+100037+50000=112700，确定城市宜建设中型主站。

10.3配电主站规划,三、主站规划案例配电主站分两个阶段进行建设：

初期将按照标准型主站系统配置进行建设，期间逐步过度成集成型主站系统。

第一阶段，配置SCADA功能和集中型馈线自动化功能，能够通过配电网自动化系统主站和配电远方终端的配合，实现配电网故障区段的快速切除与自动恢复供电，并可通过与上级调度自动化系统、生产管理系统、配电网GIS平台等其他应用系统的互连，建立完整的配电网模型，实现基于配电网拓扑的各类应用功能，为配电网生产和调度提供较全面的服务。

第二阶段，通过信息交互总线实现配电网自动化系统与相关应用系统的互连，整合配电网信息，外延业务流程，扩展和丰富配电网自动化系统的应用功能，支持配电生产、调度、运行及用电等业务的闭环管理，为配电网安全和经济指标的综合分析以及辅助决策提供服务。

10.4配电终端规划,一、终端规划原则配电终端首先应根据不同的应用对象选择相应的类型：

配电室、环网柜、箱式变电站、以负荷开关为主的开关站应选用站所终端（DTU）；柱上开关应选用馈线终端（FTU）；配电变压器应选用配变终端（TTU）；架空线路或不能安装电流互感器的电缆线路，可选用具备通信功能的故障指示器。

10.4配电终端规划,一、终端规划原则根据不同供电区域、不同应用需求选择终端功能配置：

A+类供电区域可采用双电源供电和备自投，减少因故障修复或检修造成的用户停电，宜采用“三遥”终端快速隔离故障和恢复健全区域供电；A类供电区域宜适当配置“三遥”、“二遥”终端；B类供电区域宜以“二遥”终端为主，联络开关和特别重要的分段开关也可配置“三遥”终端；C类供电区域宜采用“二遥”终端，D类供电区域宜采用基本型二遥终端（即二遥故障指示器），C、D类供电区域如确有必要经论证后可采用少量“三遥”终端；,10.4配电终端规划,一、终端规划原则根据不同供电区域、不同应用需求选择终端功能配置：

E类供电区域可采用二遥故障指示器；对于供电可靠性要求高于本供电区域的重要用户，宜对该用户所在线路采取以上相适应的终端配置原则，并对线路其它用户加装用户分界开关；在具备保护延时级差配合条件的高故障率架空支线可配置断路器，并配备具有本地保护和重合闸功能的“二遥”终端，以实现故障支线的快速切除，同时不影响主干线其余负荷。

10.4配电终端规划,一、终端规划原则各类供电区域配电终端的配置方式,10.4配电终端规划,二、终端配置数量计算影响可靠性的主要因素分为计划停电和故障停电，配电网自动化一般针对故障停电，通过快速故障定位将故障隔离在较小范围，尽可能恢复受故障影响的健全区域供电，达到减小故障停电面积和缩短故障停电时间的作用，因此基于故障停电因素确定各类区域内单条馈线上所需的配电终端数量。

各类供电区域每条馈线上所需安装的“三遥”或“二遥”配电终端数量取决于只计及故障停电因素的用户供电可靠性、故障定位指引下由人工进行故障区域隔离所需时间、故障修复时长、以及馈线年故障率F。

根据网架结构是否满足N-1准则，配电终端配置数量有所不同。

10.4配电终端规划,二、终端配置数量计算网架结构满足N-1的情形对于全部安装“三遥”终端的情形，假设每条馈线上对k3台分段开关和1台联络开关部署“三遥”终端，将馈线分为k3+1个“三遥”分段，为满足的要求，k3应满足：

10.4配电终端规划,二、终端配置数量计算网架结构满足N-1的情形对于全部安装“二遥”终端的情形，假设每条馈线上对k2台分段开关和1台联络开关部署“二遥”终端，将馈线分为k2+1个“三遥”分段，为满足的要求，k2应满足：

10.4配电终端规划,二、终端配置数量计算网架结构满足N-1的情形对于“三遥”和“二遥”终端结合安装的情形，假设每条馈线上对k3台分段开关和1台联络开关部署“三遥”终端，将馈线分为k3+1个“三遥”分段，再在每个“三遥”分段内对h台分段开关部署“二遥”终端，将每个“三遥”分段分为h+1个“二遥”分段，为了满足的要求，在给定k3的条件下，h应满足,10.4配电终端规划,二、终端配置数量计算网架结构满足N-1的情形在给定h的条件下，k3应满足,同时有,10.4配电终端规划,二、终端配置数量计算网架结构不满足N-1的情形假设每条馈线上对k3台分段开关部署“三遥”终端，将馈线分为k3个“三遥”分段，为满足的要求，k3应满足：

10.4配电终端规划,二、终端配置数量计算网架结构不满足N-1的情形对于全部安装“二遥”终端的情形，假设每条馈线上对k2台分段开关部署“二遥”终端，将馈线分为k2+1个“三遥”分段，为满足的要求，应满足：

10.4配电终端规划,二、终端配置数量计算网架结构不满足N-1的情形若主干线采用具有本地保护和重合闸功能的“二遥”终端实现k2+1级保护配合，则可以在故障处理过程中省去t2时间，为满足的要求，k2应满足：

10.4配电终端规划,二、终端配置数量计算单条馈线上所需“三遥”或“二遥”终端数量的确定当馈线采用全“三遥”终端配置或“三遥”和“二遥”终端结合配置时，联络开关配置为“三遥”功能；当馈线采用全“二遥”终端配置方案，联络开关配置为“二遥”功能。

根据上述公式计算出每条馈线所需进行“三遥”或“二遥”的分段开关数，也即所需划分的“三遥”或“二遥”分段数，即可确定每条馈线上所需配置的“三遥”或“二遥”终端的数量。

但是在具体确定“三遥”或“二遥”终端的数量时，架空线路和电缆线路则存在一些区别。

10.4配电终端规划,二、终端配置数量计算单条馈线上所需“三遥”或“二遥”终端数量的确定对于架空线路，由于其每配置1台“三遥”（或“二遥”）FTU通常只能对应1台开关，因此若采用全“三遥”或全“二遥”配电终端方案，实际需要的“三遥”（或“二遥”）FTU的数量应为k3+1（或k2+1）；若采用“三遥”和“二遥”终端混合方案，实际所需的“三遥”终端数量应为k3+1，“二遥”终端数量为k2。

对于电缆线路，1台“三遥”（或“二遥”）DTU一般可以针对多台开关，因此电缆馈线“三遥”或“二遥”DTU台数应根据由公式计算出的“三遥”或“二遥”分段数并结合DTU的实际配置方案来确定。

10.4配电终端规划,二、终端配置数量计算单条馈线上所需“三遥”或“二遥”终端数量的确定根据电缆馈线的实际情况，主干线环网柜安装1台“三遥”DTU一般实现1个“三遥”分段，当馈线上环网柜的出线较少时，安装1台“三遥”DTU也可实现多个“三遥”分段，并且可同时控制联络开关，如图所示。

10.4配电终端规划,二、终端配置数量计算分支环网柜可以安装1台“三遥”DTU实现2个“三遥”分段，如图所示。

10.4配电终端规划,三、终端规划案例沿海某经济发达的中型城市，拟在其市区开展配电网自动化建设工作，以提高供电可靠性。

市区负荷密集、对供电可靠性要求高的A类供电区域涉及电缆馈线60条，线路长度均在5km左右；区域内的馈线全部采用“手拉手”接线，且满足N-1准则，每两条馈线之间通过联络开关互联。

规划中的计算参数均按典型参数选取，如表10-3所示，拟在A类供电区域采用全“三遥”终端配置方案，计算所需的“三遥”DTU数量。

10.4配电终端规划,电缆馈,三、终端规划案例求单条电缆馈线年故障率F=电缆线路单位长度年年故障率线长度=0.04次/km年5km=0.2次/年单条馈线“三遥”分段DTU配置数量,k3取1。

对于A类供电区域中的60条全电缆馈线，采用全“三遥”终端配置方案，每条线路上配置1台“三遥”DTU，将馈线分为用户数量相近的2个“三遥”分段，共需要60台“三遥”DTU。

对于A类供电区域中的60条全电缆馈线，全部采用“手拉手”接线，则30个联络开关共需配置30台“三遥”DTU。

A类供电区域中的60条全电缆馈线，共需配置90台“三遥”DTU。

10.5配电网通信规划,一、通信规划原则通信系统根据逻辑结构和传输业务功能划分为骨干传输网和接入网。

配电网通信规划主要侧重接入网的规划。

配电网通信系统作为配电网各类信息传输的载体，由于受到配电网结构，环境和经济等条件的约束，在建设和改造时，要考虑组网技术、网络架构、传输介质和设备选型等方面需要与配电网络的特点和规模及业务发展相适应，充分考虑并满足配电网自动化系统的需求。

配电网通信系统应以安全可靠、经济高效为基本原则，充分利用现有成熟的通信资源，差异化采用无线公网、无线专网、光纤等通信方式。

“三遥”终端以光纤通信方式为主；“二遥”终端以无线公网通信方式为主，并应选用兼容2G/3G/4G数据通信技术的无线通信模块；具备光纤敷设条件的站所终端可建设光纤通道。

10.5配电网通信规划,一、通信规划原则,配电网通信系统与配电网一次网架同步规划、同步建设，或预留相应敷设位置或管道，充分利用电力系统的杆塔、排管、电缆等现有通信资源，完善配电网通信基础设施的建设，在满足现有配电网自动化需求的前提下，能做到充分考虑业务综合应用和通信技术发展的前景，统一规划、分步实施、适度超前。

配电网通信系统可采用有线和无线两种组网模式，组网要求扁平化，终端设备宜选用一体化、小型化、低功耗设备。

有线组网采用光纤工业以太网通信技术。

无线组网可采用无线公网和无线专网方式。

无线公网通信选用专线APN或VPN访问控制、认证加密等安全措施；无线专网通信采用国家无线电管理部门授权的无线频率进行组网，并采取双向鉴权认证、安全性激活等安全措施。

接入层光缆宜采用环形组网为主，部分无法满足的可采用链型、树型、星型结构。

10.5配电网通信规划,一、通信规划原则,“三遥”终端采用光纤通信方式，“二遥”终端采用无线通信方式。

有光缆经过的“二遥”终端选用光纤通信方式。

新建的电缆线路同步配套建设光缆线路。

10kV线路光缆芯数不宜小于24芯，主干线路光缆芯数为36芯及以上。

当10kV站点要同时传输配电、用电、视频监控等多种业务的数据时，在满足电力二次系统安全防护规定的前提下，可根据业务需求的实际情况，通过技术经济分析选择光纤、无线、载波等多种通信方式。

应高度重视配电网通信的网络安全，加强通信网络优化工作，优先使用专网通信，采用公网通信方式应提高网络安全防护，保障配电网安全稳定运行。

10.5配电网通信规划,二、组网方式1.配电网通信光缆网目标网络架构根据采用的光纤通信技术特点，以现有业务分布、现有管网等资源为基础，建设安全高效、灵活可靠的配电网通信光缆网，才能够满足配电网自动化的业务需求。

配电网通信接入网的光纤通信技术主要采用工业以太网技术。

工业以太网主要采用环型为主，星型、链型为辅的方式接入。

因此接入层光缆应以汇聚节点为中心，根据地理位置、道路情况、业务分布状况，将开闭所、开关站、环网柜、箱式变、柱上变、配电站/室、充电站等接入点与汇聚节点连成单归环或双归环结构，与汇聚节点间光缆无法成环的接入点，可建成链、星、树型结构。

10.5配电网通信规划,二、组网方式2.采用工业以太网技术的组网方案接入设备采用工业以太网交换机时，多采用环状拓扑结构，如图所示，以接入网汇聚节点为中心，综合考虑开闭所、开关站、环网柜、箱式变、柱上变、配电站/室、充电站等终端的地理位置进行规划建设。

环上节点的工业以太网交换机布放在开关站、开闭所等位置，并通过以太网接口和配电终端连接；上联节点的工业以太网交换机一般配置在变电站内，负责收集环上所有通信终端的业务数据，并接入骨干层通信网络。

10.5配电网通信规划,二、组网方式2.采用工业以太网技术的组网方案组网设计要求以环形和双归汇聚节点链型结构为主，环形和双归汇聚节点链型结构采用无递减配线方式。

对于不具备成环条件的，根据终端地理分布情况，可采用星型、链型、树型结构。

同一环内节点数目不宜超过20个。

在组网设计时，应根据实际需求