12配电自动化系统解决方案.docx
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12配电自动化系统解决方案
配电自动化系统解决方案
1.方案背景
配电自动化以一次网架和设备为基础，以配电自动化系统为核心，综合利用多种通信方式，实现对配电系统的监测与控制，并通过与相关应用系统的信息集成，实现配电系统的科学管理。
配电自动化系统是一项集计算机技术、数据传输、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统，其目的是提高供电可靠性，改进电能质量，向用户提供优质服务，降低运行费用，减轻运行人员的劳动强度。
PRS-3000系列配电自动化系统是长园深瑞继保自动化有限公司基于标准化平台设计的新一代智能配电网“自愈型”系统，该系统是在总结国内外多年的配电自动化运行经验的基础上，参照国内配电网最新标准，并融合最新的配电网控制技术研制而成的。
2.应用场景
配电自动化系统解决方案应用场景为：
1）仅需故障指示功能的配电线路；
2）农村、城郊配电线路；
3）接有重要敏感负荷的线路；
4）对供电质量要求较高的架空与电缆线路。
3.方案实现
3.1.概述
PRS-3000系列配电自动化系统可满足简易型、实用型、标准型、集成型、智能型等各种配电自动化建设和改造的需要。
根据馈线自动化（FA）方式可分为简易型-故障指示器方式、就地型-重合器方式、就地型-智能分布式、集中型几种，各种方式有不同的特点，适用于不同的场合，可根据情况选择合适的方案。
3.1.1.简易型-故障指示器方式
基于就地检测和控制技术的一种准实时系统，采用PRS-3350系列故障指示器来判断和指示配电线路的故障信息，可通过PRS-3352通信终端将信息上传至PRS-3203故障定位主站。
其特点为：
1）对配电主站和通信通道没有明确的要求；
2）不需要改造一次设备、投资省、见效快、容易实施、容易推广。
其适用场景为：
单辐射或单联络的配电一次网架或仅需故障指示功能的配电线路。
图1简易型-故障指示器方式配网自动化系统解决方案
3.1.2.就地型-重合器方式
基于就地检测和控制技术的一种准实时系统，采用PRS-3351（FTU）来获取配电线路的故障信息，控制开关分合，通过开关设备之间的逻辑配合（如时序等），就地实现配电网故障的隔离和恢复供电。
其开关分合逻辑为：
1）分段开关（对主干线）：
两侧无压，快速分闸；单侧有压，延时合闸；闭锁合闸；闭锁分闸。
2）分段开关（对分支线）：
故障后失压，快速分闸；有压合闸；闭锁合闸；闭锁分闸。
3）联络开关：
单侧失压，延时合闸，双侧有压禁止合闸。
其特点为：
1）不需要通信设施，简单、易行；
2）主干线智能设备可与变电站出线保护配合，实现故障隔离与供电恢复；
3）分支线智能设备可独立处理不接地系统下的单相接地故障，而不影响其他正常区域；
4）分支线智能设备可与变电站出线保护配合，实现故障隔离与供电恢复；
5）分支线配置断路器，且采用级差，可以独立处理所有分支线故障，而不影响其他正常区域。
其适用场景为：
农村、城郊架空线路。
图2就地型-重合器方式配网自动化系统解决方案
3.1.3.就地型-智能分布式
基于就地检测和控制技术的一种实时系统，采用PRS-3300系列配电终端来获取配电线路的故障信息，终端之间基于61850通信，终端自行判断故障区域，自动隔离，终端自行判断联络开关位置，自动恢复供电，就地实现配电网故障的隔离和恢复供电。
其特点为：
1）不依靠主站，依靠终端的智能化及对等的通信网络，快速实现故障定位与隔离；
2）当采用断路器级差配合时，不管是主干线故障，还是分支线故障，均不影响其他区域的供电；
3）当采用负荷开关，通过与变电站出线保护的配合，非故障区域仅短时停电即可实现故障区域的隔离；
4）联络开关可采用整定延时后合闸或依靠终端之间对等通信，在故障隔离后合闸。
其适用场景为：
接有重要敏感负荷的线路。
图3就地型-智能分布式配网自动化系统解决方案
3.1.4.集中型
集中型采用PRS-3300系列配电终端采集信息，通过多种通信方式上送PRS-3000主站。
配电线路发生故障时，主站进行分析后，按照最优方案进行故障隔离和供电恢复。
其特点为：
1）依靠主站、通信、终端健全的配电自动化系统；
2）无需与保护配合，简单、直观、灵活；
3）自动隔离瞬时性故障；
4）永久性故障，整条线路短时停电不会对系统造成额外的过流冲击。
其适用场景为：
城市对供电质量要求较高的架空与电缆线路。
3.2.设计原则
PRS-3000系列配电自动化系统的主站部分基于IEC61968和IEC61970技术标准设计，具有全开放式、全分布式客户/服务器体系结构，是一套遵循国际标准、设计合理、技术先进、运行稳定的系统。
PRS-3000系列配电自动化系统的子站和终端部分基于GB/T13729-2002远动终端设备、DL/T814-2002配电自动化系统功能规范、DL/T721-2000配电自动化系统远方终端等规范设计。
电磁兼容性能基于GB/T15153.1-1998远动设备及系统电源及电磁兼容性标、GB/T17626-2006电磁兼容试验和测量技术等标准设计。
机柜防护等级基于GB4208-2008外壳防护等级（IP代码）设计，室外机柜达到IP65防护等级。
通讯规约基于DL/T634.5-101-2002、DL/T634.5-104-2002、IEC61850等标准设计。
PRS-3000系列配电自动化系统的故障指示器基于Q/GDW436-2010配电线路故障指示器技术规范书等规范和标准设计。
3.3.装置列表
表1配电自动化系统解决方案装置列表
序号
装置型号
装置名称
1
PRS-3000
智能化配电网主站系统
2
PRS-3201
通信汇集型子站
3
PRS-3202
监控功能型子站
4
PRS-3203
故障监测定位主站
5
PRS-3341
配变终端（TTU）
6
PRS-3342
站所终端（DTU）
7
PRS-3350
故障指示器
8
PRS-3351
馈线终端（FTU）
9
PRS-3352
通信终端
3.4.功能列表
表2配电自动化系统解决方案功能列表
序号
功能名称
功能定义
1
系统支撑平台软件
系统硬件，操作系统，数据库
2
SCADA软件
数据采集、计算、存储
3
通信软件
前置通讯模块，数据传输，规约库
4
应用软件
人机界面
5
故障处理功能
故障检测、定位、隔离、恢复
6
接口软件
与其他系统的数据接口
7
WEB功能
实时数据、图形、报表、告警信息发布
8
高级应用功能
l网络拓扑
l状态估计
l潮流计算
l故障计算
l恢复控制
l无功优化与网络重构
4.技术特点和优势
4.1.主站
◆基于IEC-61968/IEC-61970建立配网设备三相模型；
◆基于SVG格式导入/导出一次接线图，可实现自动成图；
◆基于CIS接口交互海量准实时量测；
◆基于实时库/RDBMS/NoSQL高效处理海量数据；
◆实现了“1+N”并联冗余，只要有1台机器正常工作，就可以保证系统稳定运行；
◆采用多源实时状态技术-大规模电流量测的抗差状态估计及电流匹配技术，实现对非完备信息配电网实时运行状态的在线观测分析，解决“盲调”问题；
◆非完备信息条件下的在线故障诊断，实现故障定位与隔离；
◆实现了含分布式电源的配电网潮流计算；
◆基于最优匹配注入流算法的配电网无功优化；
◆基于最优匹配回路流算法的配电网网络重构和故障恢复。
4.2.子站
◆采用高性能的32位CPU，运行于嵌入式实时多任务操作系统；通过软件和硬件的良好配合，实时、可靠、稳定、高效地完成通信任务；
◆系统软件采用模块式设计，开放式体系结构，可以根据不同的设备和应用任意加载相应模块，具有很好的灵活性和可裁减性；
◆预留功能接口，易与第三方功能模块（如规约模块）连接；
◆提供功能丰富的组态软件接口，使得用户可以利用组态软件完成复杂的参数定制、工况显示和事件模拟（如模拟故障发生）；
◆提供远程维护接口，使得运行人员可在主站等远方轻松完成一切设备维护；
◆支持以太网、RS232/485等多种通信方式；
◆可同时接入多种自动化设备（如综合自动化装置、站端FTU、TTU、DTU装置、抄表系统），并将实时数据向主站转发；
◆具有当地/远方维护调试功能，提供当地/远程维护接口，使得运行人员可在主站等远方轻松完成一切设备维护。
支持通过公用电话网及电力数据网的远程维护（包括远程进行系统软件升级），使得运行人员可在主站等远方轻松完成一切设备维护；
◆具有设备自诊断和自恢复功能；
◆硬件采用模块化、可扩展式设计；
◆具有与两个及以上主站通信功能；
◆通信规约丰富，支持目前流行的所有规约（如101、104、103、CDT、DNP3.0、SC1801）,还包括一些与微机保护、智能电度表通信的规约；
◆电磁兼容符合IEC61000-4、GB/T13729、DL/T630、DL/T721标准，可适应强电磁环境；
◆提供良好的人机界面，采用大液晶、全汉化、菜单式操作方式，便于用户现场维护。
4.3.配电终端
◆基于IEC61850标准的新型智能配电自动化终端。
1）终端按照IEC61850标准设计，它的核心是采用面向对象的统一建模技术对配电自动化功能和智能设备建模；
2）采用抽象通信服务接口映射到具体的通信协议栈；
3）基于扩展标识语言（XML）的变电站配置语言（SCL）对系统和智能设备进行配置。
4）具有模块清晰，功能扩展方便，通信互操作性强的优点。
◆配电终端采用了新型总线结构的硬件平台。
该硬件平台采用插件式结构，各插件模块自带智能单元，各模块间基于通信总线进行数据交互，支持热插拔，具有功耗低、易扩展、可靠性高的特点，主CPU插件采用功能强大的ARM+DSP双核CPU。
另外，为了解决极端高低温环境下测量精度易受影响的缺点，终端采用了高精度采集器件和智能温度补偿策略，测量精度高。
◆配电终端通讯功能齐全，信息安全度高。
1）终端具备丰富的通讯口，可对下接入电表和其它智能设备数据，对上连接各种主站，且通讯口和规约易扩展。
2）终端的数据安全按照国网最新发布的《中低压配电网自动化系统安全防护技术方案》设计，缺省支持基于非对称密钥技术的单向认证功能，能够鉴别主站的数字签名，可有效抵御各种网络攻击，提高电网安全性。
◆配电终端采用基于GOOSE的分布式就地故障自愈技术。
配电自动化系统存在分布范围广，通讯不稳定的特点，因此通过主站集中的方式实现故障自愈容易受到通讯可靠性的影响，具有很大的局限性，本终端除了能与主站配合实现集中式自愈外，还能通过终端装置之间的GOOSE信息交互，即使在有大量分布式电源接入的情况下，也能通过面保护快速切除故障区域，恢复非故障区的供电，实现配电网的就地快速自愈。
◆配电终端具备完整的馈线保护功能和故障录波功能。
针对配网长线路，终端具备三段式方向过流保护和零序保护功能，在线路合环和开环运行的情况下都能准确切除故障区域。
◆配电终端具有完善的事件记录。
终端采用大容量存储器件，可完整记录各种保护动作记录、开入变位记录、自检和装置异常记录、运行和操作记录、遥测越限记录和遥测极值记录等。
4.4.故障指示器
PRS-3000系列配电自动化系统的故障指示器采用了自取电技术、无线跳频通信技术和GPRS通信技术，可检测短路和接地故障并指示出来，可以监测线路和变压器的运行情况。
5.工程应用
典型的工程应用举例如下：
◆山东菏泽故障指示器工程
◆河南洛阳偃师配网工程
◆河南许昌长葛配网工程
◆浙江温州鹿城区配网工程
◆浙江绍兴镜湖新区配网工程
◆山西大同配网工程
◆河南郑州东区配网工程
◆甘肃环县配网工程
◆江西九江星子县配电自动化
◆内蒙古库伦旗配网工程
◆浙江杭州配网自动化中心工程
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