电力系统配电网自动化

电力系统配电网自动化（精选十篇）

电力系统配电网自动化 篇1

一、电力系统配电网自动化背景

我国配电网自动化是电力市场发展和经济建设的必然结果。长期以来, 配电网的建设未得到应有的重视, 建设资金短缺, 结构薄弱, 设备技术性能落后, 供配电能力低, 事故频繁发生, 严重影响了人民生活和经济建设的发展。随着电力的发展和电力市场的建立, 配电网的薄弱环节显得越发突出, 与电网建设形成了不协调的局面。

二、电力系统配电网自动化的应用

配电网自动化作为电力应用技术的新型技术, 主要涉及中低级电网, 作用对象是电力经营企业和用电企业。目前配电网自动化系统不仅是具有配电线路及其所相应的设备, 还有通信、计算机综合应用、电力监控、节能、电网规划等, 具体可归纳为以下几方面。

1. 可靠安全的供电网络。它包括电源点, 应保证电力输送线路的经济运行、开关变压器等设施的可靠性。

2. 对故障的自动判断和隔离。在人工或自动条件下恢复非故障线路的供电, 对故障点进行自我隔离和诊断。

3. 判断系统的运行状况并进行实时监控。

采用分布式的SCADA对配电网所需的信息进行技术处理, 对配电网的各种信息上传下发, 及时反映配电网的运行状况和事故的分析处理能力。

4. 用电管理包括用户对电能的管理要求, 用户对电能的意见及要求能够反映到配电管理中心, 由配电管理中心作出反应和处理。

对电能进行调整, 对用电负荷进行控制和经济调度。

三、配电网自动化模式方案

1. 自动重合器方案。

此方案是将2个电源连接的环网分成有限段数, 每段线路由相邻的两侧重合器作保护。故障时, 由上一级重合器开断故障, 尽可能避免由变电站断路器进行分合。当任一段故障时, 应使故障段两端重合器分断, 对故障进行隔离, 线路分支线故障由重合器与分断器动作次数相配合来切除。

2. 自动重合分段器方案。

每段事故由自动重合分段器根据关合故障时间来判断。此方案在时间设置上, 应保证变电站内断路器跳开后, 线路断路器再延时断开。然后站内断路器进行重合, 保证从电源侧向负荷侧送电。当再次合上故障点时, 站内断路器再次跳开, 同时故障点两侧线路断路器将故障段锁定断开, 确保再次送电成功。

3. 变电站主断路器与馈线断路器配合方案。

由变电站出线保护开关和馈线开关相配合, 并由两个电源形成环网供电方案。即优化配网结构, 推行配电网“手拉手”, 变电站出线保护开关具有多次重合功能, 重合命令由微机控制, 线路开关、通信开关具有自动操作和遥控操作功能, 通信及远动装置、事故信息、监控系统由微机一次完成。设备与线路故障由主站系统判断, 确认故障范围后, 发令使故障段开关断开。

4. 馈线自动化模式。

就地控制模式是利用重合器加分断器的方式实现;计算机集中监控模式设立控制中心, 馈线上各个自动终端采集的信息通过一定的通信通道传回主站。在有故障的情况下, 由主站根据采集的故障信息进行分析判断, 切除故障段并实施恢复供电的方案, 即就地与远方监控混合, 模式是采用断路器和智能型负荷开关, 并且各自动化开关具有远方通信能力。此方案可及时准确地切除故障, 恢复非故障段供电, 还可接受远方监控, 配电网可以积极参与网络优化调整和非正常方式下的集中控制。

四、发展配电网自动化应注意的问题

1. 分析地区配电网的实际应用情况, 找出本地区配电网存在的技术方案问题, 实事求是, 立足国情和网情。

当前我国配电网处于高速发展的时期, 但又处于方案的探索时期, 所以在吸收国外先进技术和设备的基础上, 应广泛开展中国配电网改造和自动化的研究。

2. 配网自动化方案是自动化的核心, 在引进国外技术的同时结合国内配电网的实际情况进行分析。

国外与国内的配电网在很大程度上不相同, 应吸取其精华, 选择适合我们的国情、地情、网情的技术方案。

3. 配电网自动化是一项综合性工程, 涉及的专业多, 规划性强, 应根据电网、城市电网的规划进行, 避免盲目性发展。

远方通信是自动化的关键技术, RTU要适合配电网使用分布 (散) 式、单点的特点;通信方式应选择合理, 选用通信功能强、误码率小、速度快、符合远方实时监控功能的。

4. 配电设备的使用面广, 量大, 运行环境较为严酷, 设备选择应符合当前配电网要求, 具有高度可靠性和优越的技术性能。

应以真空断路器为主, 要免维护周期长, 二次保护控制设备具有可靠性、抗干扰能力, 适合户外高温和低温等较为严酷的运行环境;应具有远方通信的接口, 自动化程度高, 一次开关设备与二次保护装置能良好地配合, 具有实现配电网自动隔离故障, 恢复正常供电的能力。

5. 配电网的工程设施应有计划地分期、分批实施。

应确定配电网络的基本条件, 导线截面、输送容量、线路走向及用户的基本条件。先采用具有自动化功能的一次开关设备和二次保护监控设备完成自动送电, 具备故障自动分闸和隔离故障功能, 做到隔离和区分故障点。在条件具备时再投入通信和计算机网络, 可以少走弯路。

6. 计算机应用软件的开发, 要选择具有开放、兼容的操作平台,

对各种标准的数据库应具有连接功能, 地理信息应实时地反映配电系统的潮流及负荷情况, 对事故记录及信息反馈, 可实现负荷控制、远方抄表、设备数据库统计及规划、无功优化的理论计算等。计算机软件功能是配电系统自动化的核心技术, 应充分进行比较, 选择好的软件。

五、结论

电力系统配电网自动化 篇2

2003-11-

5电力系统配电网自动化的 应用现状及展望

1、配电网自动化应用现状

长期以来，我国电力部门重发电，轻用电的现象比较严重，将主要精力放在大电网、大机组上，对配电网用电质量及可靠性关心不够，忽视了配电网的重要性和特殊性，使配电网技术发展受到严重的影响，造成了配电网供电可靠性差、设备落后、不安全的因素较多等状况。

近几年来，随着我国输电网自动化程度的提高，地、县调系统及无人值守变电站的综合自动化程度也随之迅速发展与提高。随之而来的是大家对配电网的重要性有了新的认识，意识到了加快配电网自动化的发展，是提高配电网供电可靠性的一个关键环节。

2、配电网自动化的应用原则

2.1适应性原则

2.1.1适应城乡经济条件的原则。由于我国农村经济相对落后，因而不能照搬发达国家的配电网自动化模式，应该立足国情，结合当地实际条件以解决配电网的实际问题和符合供电可靠性及用户的要求为目的，将有限的资金有效地投入配网自动化中去。

2.1.2适应配电网发展的原则。随着“网改”的不断发展，配电网无论在线路长度和设备容量上也在不断增长，配电网自动化应该能适应发展了的配电网，反过来，发展的配电网，更需要实现自动化。

2.1.3适应定时限保护的原则。定时限保护方式采用电流阶梯和时间阶梯重合，可使上下级保护配合方便、协调。而反时限保护由于设备产品的实际保护特性有差异、使上下级保护的配合不协调。

2.2逐步完善的原则。

配电网自动化是一项综合性系统工作，涉及到城市建设，配电网规划，设备选择等一系列繁杂工程，内容丰富，技术性强。对于配网自动化的发展应实行分期、分阶段进行。第一阶段为初级阶段，即变电站出线以自动重合闸作保护，线路上装多组自动配电开关，建立电压控制系统。第二阶段在第一阶段的基础上，增设通信及控制设备，各分支线自动配电开关由营业所实现控制，对负荷进行调配。第三阶段增加各营业所与配电管理中心的通信，将各点信号传送到配电管理中心，实现微机控制及信息的自动处理，达到完善的配电自动化。

2.3采用电流控制式的原则。

由于重合断路器经常有合分操作以及瞬时性故障时自动重合，使得配电开关频繁动作，导致设备可靠性降低，影响使用寿命。另外，自动配电开关有个合闸延时时间，故障时在并联组数较多的线路，最末级完成合闸的时间达几十分钟，合闸时间明显大于故障判断时间，影响供电的连续性。此外，自动配电开关不具备计数功能，只靠一次合闸时间来判别。相比之下，电流控制式采用的设备没有这些缺陷，比电压控制模式更为简单。

3、配电网自动化必备功能

配网自动化是以实时方式就地或远方对配电网进行数据收集、控制、调节和事故处理的技术，其目的在于保证配电网安全经济运行发送电压质量降低电能损耗、快速处理、提高供电可靠性。它应当具备以下几方面的功能:

3.1通过实时监控系统，监测每条线路上的负荷运行情况，及时发现不安全因素，消除事故隐患，使配电网安全运行。

3.2通过系统监测功能及时发现用户计量表故障，防止窃电，避免用电量损失。

3.3具备可靠的、高速率的通讯。

3.4具备完善的、能识别故障电流的、满足室外恶劣环境的故障控制器FDR，以及实现断路器远方操作的RTU。

3.5能通过系统监测功能及时计算线路线损，使线路能在最佳的经济状态下运行。

3.6系统的电量控制和功率控制可促进电费回收。

3.7配电自动化的主站系统应具有扩充性和开放性功能，主站软件功能完善，硬件上有足够的处理速度和裕度。

4、配电网自动化模式方案

4.1变电站主断路器与馈线断路器配合方案。

由变电站出线保护开关和馈线开关相配合，并由两个电源形成环网供电方案。也就是说优化配网结构，推行配电网“手拉手”，变电站出线保护开关具有多次重合功能，重合命令由微机控制，线路开关具有自动操作和遥控操作功能，通信及开关具有自动操作和遥控操作功能，通信及远动装置，事故信息、监控系统由微机一次完成。设备与线路故障由RTU传递，主站系统判断，确认故障范围后，发令使故障段开关断开。

4.2自动重合器方案。

此方案是将两电源连接的环网分成有限段数，每段线路由相邻的两侧重合器作保护。故障时，由上一级重合器开断故障，尽可能避免由变电站断路器进行分合。当任一段故障时，应使故障段两端重合器分断，对故障进行隔离，线路分支线故障由重合器与分断器动作次数相配合来切除。

4.3自动重合分段器方案。

每段事故由自动重合分段器根据关合故障时间来判断故障。此方案在时间的设置

上，应保证变电站内断路器跳开后，线路断路器再延时断开。然后站内断路器进行重合，保证从电源侧自负荷侧送电，当再次合上故障点时，站内断路器再次跳开，同时故障点两侧线路断路器将故障段锁定断开，确保再次送电成功。

4.4馈线自动化的模式

4.4.1就地控制模式，即利用重合器加分断器的方式实现。

4.4.2计算机集中监控模式，即设立控制中心，馈线上各个自动终端采集的信息通过一定的通信通道远传回主站。在有故障的情况下，由主站根据采集的故障信息进行分析判断，切除故障段并实施恢复供电的方案。

4.4.3就地与远方监控混合模式，采用断路器（重合器），智能型负荷开关，并且各自动化开关具有远方通信能力。这种方案可以及时、准确地切除故障，恢复非故障段供电，同时还可以接受远方监控，配网高度可以积极参与网络优化调整和非正常方式下的集中控制。

5、结 语

电力系统配电网自动化是当前电网建设和热点，无论是大型、中小型城市都是把电网建设改造及自动化的实施列为工作重点，投入大量的资金和人力，其目的都是为了扩大供电能力，提高供电可靠性，优化电力服务。从目前的应用情况，有些内容只限于开发、研制和试用阶段，因此，各地应本着从实际出发，统筹安排，循序渐进的原则，从本地配电网的网络结构改造入手，做好规划，根据效益反馈，来逐步建设，完善适合于本地区电网发展的配电网自动化系统。

参 考 文 献

[1] 《电网建设改造与安全运行实用手册》主编:刘锋

[2] 《中国农村电气化学术文集》蒋良华:“农村电网综合自动化和农电企业管理自动化”

[3] 《大同配电网自动化系统的规划与实施》曹福成等著

电力系统配电网节能控制新技术研究 篇3

【关键词】谐波；无功功率；ARM

0.引言

随着工业化进程的不断加快，在电力系统中，电网中的谐波污染日趋严重，同时大多数电力电子装置功率因数低，给电网带来了额外的负担。随着信息技术的发展，不但对供电质量的要求越来越高，而且电力节能问题是关系我国经济社会发展的一个重大战略问题。另外，由于配电网无功补偿不足和谐波污染等问题越来越严重，导致配电网功率因数低，谐波污染大，不仅导致配电网电能损失严重，并大大降低了配电网的电能质量，严重威胁配电网的安全经济运行。节电作为国家节能战略的重要组成部分，已成为我国经济和社会发展的一项长远战略方针。

1.高低压配电网节能控制新技术方案

本方案涵盖信息采集、数据分析与传输、谐波动态治理、无功功率补偿等多项功能在内的高度可靠、配置灵活、可扩展的综合性电气节能系统。以相关技术为依据，高低压电器节能装置相搭配，解决了配电网多层次、全方位综合节能的难题。整个方案包括企业高压配电网、企业低压配电网、监控和管理层面。

在高压电网侧，主要放置的电气节能装置为HVHQC，它集谐波治理和无功补偿于一体，是整个高压侧电气节能的核心。HVHQC系统中谐波治理部分采用的是注入式结构，这种结构的优点在于它使有源部分承受基波电压小， 使有源部分的容量将大大降低，同时对于谐波来说，其注入大小跟注入电容有较大的关系，当选取合适的值时，能对谐波进行有效的治理。相对于高压补偿装置来说，使用低压自动补偿装置可以实现迅速补偿。因此在配电网中，为减少线路损耗达到最佳紧急效益，尽量减少有功功率以外的功率流动。无功无偿应以随机补偿为主，高压线路中的补偿、变电站补偿为辅。

2.高低压配电网节能控制系统总体设计

2.1 HVQC系统结构

在配电网高压侧，HVQC起着动态治理谐波和连续调节无功的作用。其谐波治理部分主要包括逆变器直流侧整流电路、电压型逆变器、输出滤波器、耦合变压器、基波谐振支路等，无功调节部分主要包括TCR和注入电容等。无功调节部分对流入高压母线的无功电流进行补偿，达到维持电网母线电压，改善功率因数的作用。谐波治理部分对负载及TCR调节过程中产生的谐波进行动态治理，降低母线电流畸变率，改善高压配电网电能质量，两者结合，实现对高压配电网谐波和无功的综合治理，实现高压高品质电气节能的目的。

2.2 VQC系统结构

在配电网低压侧，VQC起着补偿低压配电网无功的作用，是整个低压配电网电气节能的核心。VQC补偿容量大，能进行无功连续补偿，造价低，利于大规模应用。主电路包括电压型逆变器、连接电抗、晶闸管模块、投切电容器组等。起动电路主要是在DSTATCOM逆变器工作之前，利用整流电路给直流侧电容充电，当直流侧电容电压达到参考电压时再断开整流电路并网开关。VQC中投切电容器组达到“粗补”的效果，而DSTATCOM根据所需的无功进行连续的容性到感性的调节，实现“精补”的效果。

3.系统监控系统的硬件设计

硬件设计的核心为32位ARM的单片机，ARM单片机主要用于完成各种控制算法，生成控制量并用于驱动功率器件等，通过电压/电流变送器采用高线性、宽频带交流变送器实现对电网变量的实时采集，并将其转换为A/D采样所能接受的信息范围，传送至A/D采样芯片，ARM单片机通过采集A/D采样的信息，将这些信息转换成对应的电流、电压、功率、功率因数、电量等等需要的电参数数据，并把这些实时数据进行存储。但是ARM单片机它虽然能对采集信息进行采集和计算，但受硬件设备的限制，无法向用户提供较为良好的界面和存储空间。为了对系统的运行情况进行有效监控，搜集电网电压、电流的实时信息，了解电网的运行情况，需要进行监控系统的PC软件设计，它能对电网电压、电流参量的长期监测与分析、保存，同时可通过传输通道向其它一级进行参数和信息传递。

4.系统监控系统的软件设计

系统监控系统的硬件部分可以通过A/D采集实现电网各种电参数的采集、计算、存储，但由于诸多限制，不能很好的实现数据存储和统计功能，也不能很好的进行人机界面的友好展示，也就要给整个系统设计软件系统，监控系统的软件系统能够同时采集多个硬件检测点的各种电能数据汇总到PC机的软件上，再换算成实际对应的电压、电流、各种电参数等，并以多种形式直观显示监测分析结果；可以进行历史数据的存储，并按照时间进行数据查询，可根据查询的结果生成EXCEL报表进行打印保存。可对各电压、电流设置报警定值和时限定值，当测量值越限时，计算机报警并记录当时的时间及报警前后一段时间内的波形和参数以便查询；电压电流可按要求设定保护动作定值和时限定值，当越限时，自动产生控制信号驱动保护跳闸继电器输出；系统中报警保护定值、PT和CT变比均可由用户整定。

4.1实时显示部分

实时显示部分显示的是系统采样计算当前电网中各种电参数的数据情况，它包括电流电压功率电量等数据显示、也可以显示参数的波形图，95%概率值及波形畸变率棒图显示、谐波功率谱棒图显示、各种参数的表格数据显示、波形变比趋势显示等。由于系统同时对多条线路同时独立地进行监测和分析，因此采用仿并行处理的多线程技术，满足系统对多条线路独立的、同步的，互不干扰，互不影响地监测和分析。同时采用坐标变换、二维图拟合、三维图投影技术使得整个系统的显示画面具有多种形式，显示图形直观，易于操作。

4.2数据统计部分

数据统计部分分为统计图部分和统计表部分。其中统计图部分是用图形方式显示对电网运行数据进行统计的情况，它的特点是直观明了，便于分析比较。统计表部分则是用表格方式显示对电网运行数据进行统计的情况。它的特点是数据精确，便于定量分析。

5.结束语

作为企业电能损耗的重要组成部分，谐波治理和无功补偿对实现企业电气节能起到了很关键的作用。将高低压节能装置分别布置在不同等级的配电网侧，同时利用计算机和网络技术等手段将采集到的信息进行汇总，进行实时监控和管理。该方案可实现对企业配电网无功和谐波的综合治理，减少配电网的电能损失，实现配电网的综合电气节能。 [科]

【参考文献】

[1]刘敏.智能电力监控系统在电气节能中的应用[J].建筑电气，2007，（06）.

[2]罗安.电网谐波治理和无功补偿技术及装备.北京：中国电力出版社，2006：1-5.

[3]孙凯.建筑电气节能设计[J].建筑节能，2009，（02）.

[4]汤钰鹏，徐建军.高次谐波产生的原因、危害及其抑制措施.电气传动自动化，2000，22（1）：3-6.

解析电力系统配电网自动化的应用 篇4

1 配电网自动化现状

配电网自动化的最终目的就是, 利用现代电子计算机技术、通讯技术及网络技术, 对配电工作进行监督、控制、保护及计量, 进而达到提高供电质量、改善和用电用户间的关系、提供合理的用电价位及提高配电部门的工作效率。要做好配电网自动化工作, 首先要处理好电力企业与配电系统中的功能数据流, 还应该从用电用户的角度出发, 考虑到提高服务水平及减少运行费用等。就目前来看, 实现配电网自动化主要有以下几种方式: (1) 在10k V的辐射或树状线路中通常采用重合器和分段器方式。这种方式能够依靠自身的功能对供电中出现的故障进行隔离和恢复, 所以目前应用较为广泛。 (2) 在10k V环形电线中通常采用重合器, 这样做可以配合环网柜实现配电自动化。 (3) 在10k V环形配电网络中加入了FTU, 并设置了配电网自动化系统。 (4) 采用多个环网, 并且每个用电用户都有两个供电源。这种方式在城市中应用较多。

2 配电网自动化所遵循的原则

2.1 适应性原则

适应性原则主要表现在以下几个方面: (1) 在配电网络自动化的时候, 要充分考虑到当地的经济发展现状。应结合当地的经济条件和用电用户的用电情况, 将有限的资金有效的投入到当地的配电网自动化建设中。 (2) 根据配电网的发展现状进行自动化工作展开。随着我国网改的不断发展, 配电网在规模上和设备上也有了新要求。所以, 在开展配电网自动化工作时, 要使配电网自动化程度和配电网现状相吻合。 (3) 在配电网自动化中, 要适应定时限保护的原则。定时限保护通过电流阶梯和时间阶梯相重合的方式, 实现了上下级配合方便和协调。

2.2 逐步实施的原则

配电网自动化最基本的条件是, 拥有较多的配电网点, 同时还应涉及到城市建设、配电网规划及设备选择等一系列繁杂工程, 对其实施, 要有阶段性。通常有三个阶段。首先, 在变电站出线安装上自动重合闸, 以起到保护的作用。另外, 在出线路上安装多组自动配电开关, 以建立电压控制系统。该阶段称作初级阶段。其次, 在第一阶段的基础上, 增加通信和控制设备, 并且在各分支线路上安装自动配电开关。这些开关由供电所实际控制, 以对负荷进行调节。再次, 加强各供电所和配电管理中心间的信息沟通, 使配电信息及时传送到配电管理中心, 从而实现微机控制和信息自动化控制。

2.3 采用电流控制模式的原则

电压控制式的弊端在于, 重合断路器的合分操作及出现故障时的自动重合, 使得配电开关经常动作, 进而导致配电设备使用寿命减短。另外, 由于自动配电开关有合闸延时的现象, 当故障出现时, 线路最末端的一级完成合闸的时间就得延长到十多分钟, 从而影响了供电的连续性。

3 配电网自动化应具备的条件

配电网自动化通过对配电网进行数据搜集、控制和事故处理等技术, 以达到提高供电质量、降低电能损耗及提高供电的可靠性。它应符合以下几点: (1) 具备实时监控的功能, 以便在输电线路出现负荷情况时, 能给予及时的处理, 以消除事故隐患。 (2) 监控系统不仅要及时反馈输电线路的运作情况, 还要对用户计量表的故障给予及时的检测, 以免用电量出现损失。 (3) 具备高效率和可靠性。 (4) 具备在恶劣条件下运作的功能, 以实现断路器远方操作。 (5) 具备对电量和功率的控制的功能, 以提高电费回收率。 (6) 配电网自动化主站系统应具备扩充性和开放功能, 并且在软件和硬件设施上具有功能完善等特点。

4 配电网自动化的实施方案

4.1 变电站主断路器和馈线断路器相配合的方案

这种方案将出线保护开关及馈线开关结合在一起, 并外加两个电源, 便形成了环网供电方案。该方案具有如下优点:出线保护开关具有多次重合的特性, 并且重合命令由微机直接控制;各线路开关均具有自动及遥控操作的功能;通信、远动装置、事故信息及监控系统均由微机完成;基于这些优点, 当电网中的设备或输电线路出现故障时, 系统会自动的将开关断开。

4.2 自动重合器方案

该方案将由两个电源连接的环网进行分段, 每一段由节点两端的重合器做保护。当这种配电网出现故障时, 上一级重合器会自动的断开, 从而避免了因变电站断路器断开而造成的分合。另外, 配电网中的任何一段出现故障时, 故障段两边的重合器会同时断开, 从而起到到对故障进行隔离的作用。这样, 在故障出现时, 能够及时并有针对性的将故障进行排除, 进而提高了配电网运作的可靠性。除此之外, 配电网的分支线路故障则由重合器和分段器相配合来消除。

4.3 自动重合分段器方案

该方案的特点是, 当事故出现时, 自动重合器会根据故障出现的时间来判断。所以, 在时间的设置上, 应当保证变电站内部的断路器先断开, 然后线路断路器再延长时间断开。当变电站内和线路断路器先后断开后, 将站内断路器再重新合上, 以保证电源侧向负荷侧送电正常。另外, 当再次合上故障点上的开关时, 站内的断路器会再次跳开, 以确保再次送电成功。

4.4 馈线自动化方案

该方案主要分为以下两种: (1) 计算机集中监控模式。这种模式有自己设置的控制中心。运作模式为:馈线将从终端采集到的信息通过一定的信道传送给主站, 这样, 当配电网线路出现故障时, 主站会根据收到的信息, 进行及时的分析和判断, 进而切除故障而恢复供电功能。 (2) 就地与远方监控混合模式。这种模式由断路器、自动化开关及智能型负荷开关等部件组成。除了具有准确切除故障之外, 还能够接受远方的监控, 从而积极的参与到网络优化调整中去。

结语

现阶段, 我国各地区都将配电网自动化视作电力系统的主要工作。并且, 国家在这方面也投入了大量的人力、物力及财力, 以配合他们的工作。但就目前的工作进展来看, 配电网自动化还停留在研制和试用阶段。因此, 各地区应根据当地的实际情况将配电网自动化工作合理的进行展开。

摘要：配电网作为电力系统的一个重要环节, 它不仅在电力系统正常运作中发挥着重要作用, 在电力系统经济、可靠的发展中也起着不可替代的功能。本文就配电网自动化的现状、应用原则、自动化的要求及实施方案进行分析。

关键词：电力系统,配电网,自动化

参考文献

[1]白茂楠.论电力系统配电网自动化的应用[J].电子制作, 2014, 16 (04) :246.

电力系统配电网自动化 篇5

关键词：电力系统及其自动化对电网的作用未来发展趋势

一，电力系统及其自动化简介：

电力系统：

由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能的生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为实现这一功能，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、经济、优质的电能。

电力系统自动化：

电力系统自动化是我们电力系统一直以来力求的发展方向，它包括：发电控制的自动化（AGC已经实现，尚需发展），电力调度的自动化（具有在线潮流监视，故障模拟的综合程序以及SCADA系统实现了配电网的自动化，现今最热门的变电站综合自动化建设，实现更好的无人值班。DTS即调度员培训仿真系统为调度员学习提供了方便）,配电自动化(DAS已经实现，尚待发展).按照电能的生产和分配过程，电力系统自动化包括电网调度自动化、火力发电厂自动化、水力发电站综合自动化、电力系统信息自动传输系统、电力系统反事故自动装置、供电系统自动化、电力工业管理系统的自动化等7个方面,并形成一个分层分级的自动化系统。

二，电力系统及其自动化对电网的作用：

电网：

在电力系统中，联系发电和用电的设施和设备的统称。属于输送和分配电能的中间环节。通常，电力系统中电力网是由不同电压等级的电力线路和变电所组成。电力网简称电网。电力网按其供电范围的大小和电压等级的高低可分为地区电力网、区域电力网以及超高压远距离输电网络等类型。按电力网的功能又常常将其分为传输网和配电网。

电力系统自动化对电网的作用：

1、对电网安全运行状态实现监控

电网正常运行时，通过调度人员监视和控制电网的周波、电压、潮流、负荷与出力；主设备的位置状况及水、热能等方面的工况指标，使之符合规定，保证电能质量和用户计划用电、用水和用汽的要求。

2、对电网运行实现经济调度

在对电网实现安全监控的基础上，通过调度自动化的手段实现电网的经济调度，以达到降低损耗、节省能源，多发电、多供电的目的。

3、对电网运行实现安全分析和事故处理

导致电网发生故障或异常运行的因素非常复杂，且过程十分迅速，如不能及时预测、判断或处理不当，不但可能危及人身和设备安全，甚至会使电网瓦解崩溃，造成大面积停电，给国民经济带来严重损失。为此，必须增强调度自动化手段，实现电网运行的安全分析，提供事故处理对策和相应的监控手段，防止事故发生以便及时处理事故，避免或减少事故造成的重大损失。

三，电力系统及其自动化未来发展趋势

电力系统未来发展趋势：

虽然存在一些困难，但是从电力系统的发展规律来看，电网不断扩大，实现电网互联，这是电网发展的客观规律。大体上看，联网存在着以下效益：1，按合同交换电量，优化电源的运行和电力供应，达到提高电能质量的目的2，可以实行事故备用互补，减少单个电网的备用容量，联合电网的事故备用容量的储备大3，具有错峰效益，包括时差、季节效益、负荷结构的效益4，可以实现水电站的跨流域的调节5，可以提高每个独立电网边缘地区的供电可靠性6，稳定电网的频率7，系统发生重大事故（如一个大电厂全部停运）时，可以有力地进行支援。因此跨区跨国联网时当今世界电力系统的发展趋势。

电力系统自动化未来发展趋势：

（一）当今电力系统的自动控制技术正趋向于：1．在控制策略上日益向最优化、适应化、智能化、协调化、区域化发展。2．在设计分析上日益要求面对多机系统模型来处理问题。3．在理论工具上越来越多地借助于现代控制理论。4．在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信的应用。5．在研究人员的构成上亦需要多“兵种”的联合作战

（二）整个电力系统自动化的发展则趋向于：1．由开环监测向闭环控制发展，例如从系统功率总加到AGC(自动发电控制)。2．由高电压等级向低电压扩展，例如从EMS(能量管理系统)到DMS(配电管理系统)。3．由单个元件向部分区域及全系统发展，例如SCADA(监测控制与数据采集)的发展和区域稳定控制的发展。4．由单一功能向多功能、一体化发展，例如变电站综合自动化的发展。5．装置性能向数字化、快速化、灵活化发展，例如继电保护技术的演变。6．追求的目标向最优化、协调化、智能化发展，例如励磁控制、潮流控制。

7．由以提高运行的安全、经济、效率为完成向管理、服务的自动化扩展，例如MIS(管理信息系统)在电力系统中的应用。

参考资料：

关于电网调度自动化系统初探 篇6

【关键词】电力调度;自动化系统;功能;研究

在21世紀，为了满足不断增长的人民生活的用电量，供电可靠性，安全性和节能的质量要求也越来越严格。对于这种现状，自动化的电力系统调度实行就显得迫在眉睫。电力自动化系统是指系统中的应用软件、人员、系统的分析工具、运行数据和检测工具，网络运行系统和数据采集系统及数据处理功能，可直接集成和有效融合。我国的电力调度自动化系统已经历了两个阶段，分别是经验调度和分析调度。他们的成功运行，对发展智能自动化系统为我国的电力发展奠定了很好的基础。

1.电力调度自动化系统的内部构成及特点

具有庞大的内部组织结构的电力调度自动化系统，其包括（1）广大范围的收集复杂信息的数据;（2）实时监测和电源系统控制等。我们在实际操作中参照基础设施运行条件、范围和相关的自动化调度及自动化形状等内容，自适应自动化系统的形式取决于预期的用途来调整其结构的功能，并始终坚持由简向难，由高向低的进行合理化调整发展变化趋势。从构建系统方面，其能有效借助人机操作平台的界面，将整体更生动形象、丰富多彩的内容的交互画面呈现出来，其中包含文本、颜色、大小、位置及角度等性质，而且包含动画特征，从而使各类特性进行完善融合，达到一体。而为了使一个完整的数据库包含了丰富的信息资源，可以同时控制工作人员使用操作，同時也为能源自动化系统实施全面的规划优化改进，包括以下两点：首先，以确保该系统实时转换屏幕刷新机制，为操作控制者提供了一种有效的控制器，使每种图形元素有多个属性在变量作用下不断对其属性进行改变;其次，系统自带的各种不同领域可以令其自身具备有效的故障报警功能，依据包含的最小单元及监控点中的变量，并监督执行，实现高效连接有关的历史记录数据。

2.电力系统调度自动化含有的多个功能诠释其强大的能力

现阶段，综合计算机技术、网络技术及通讯技术等先进科技技术，这些都被电力调度自动化系统合理利用，且符合工业标准和相关的国际标准。画面显示与编辑、数据采集、信息处理、计算统计、实时数据库管理、报表生成与打印、遥控、报警处理、安全管理、多媒体语音报警、Web浏览、调度员培训模拟、历史库管理、历史趋势、事件顺序记录、事故追忆等都是电力调度自动化系统的主要功能。例如，当服务器出现任一问题，服务器上的数据都平稳流畅的运行能自动切换到另一台服务器，确保系統的正常运行。所以为了提高可靠性和系統稳定性，采用双机热备用的重要节点。一个完善的系统权限管理功能，平稳，快速的手动或自动切除系统本身的故障，这样不会影响切除故障时系统其他节点的正常运行。主调度自动化以整体上实现全面的监测和控制，协调变电站内RTU之间的关系，网络分析的运行状态，保证整个网络为整个系统的有效管理，是在最佳运行条件，所以它是整个调度自动化监控和管理系统的核心。电力调度自动化系统是具有高的实时性、可靠性和安全性的监控电网运行的实时操作系统。

3.实现五化一技术，是电力系统调度自动化的发展方向

3.1 模块化

由于组件技术使分布式能够实现真正意义上是基础部分，是一个标准的应用程序。自动化系统软件提供了很重要的设计思路，这个思想是模块化和分布式的设计是双向电力调度设计。电力系统的技术是一个非常重要的类型。它是基于自动化技术平台层来解决异构数据交换的问题，模块化、分布式的电力系统调度自动化是运作合理、最有效 的方法，而且一个最重要的内容是未来发展的巨大潜力。

3.2 可视化

目前计算机技术、网络技术、系统安全分析和图像处理技术，这四种技术在电力快速发展的阶段已经应用，电力系统可视化的未来发展的必然趋势是电力系统调度自动化。其应用方式是把以前用文字、表格、数字等方式来表达的离线信息利用先进的图形技术和显示技术有机的转换成表现出来的直观图形信息，从而可以使电力系统调度工作人员做出更快速、准确的判断来处理不同形式的电网故障，进行有效的控制并及时采取相应的措施进行解决，从而提高工作人员的工作能力和工作效率。这是一项重要工作内容存在电力系统调度自动化的可视化技术中。

3.3 智能化

未来电网发展趋势的必然走向是电力系统的智能化。智能调度技术的含义是：电力系统的监测和动态的预防控制及优化适当的预警、增加系统对事件辨识、故障处理以及恢复系统的实施采用先进的技术的调度数据的操作整合，需要进行动态的电力系统、稳态、暂态的运行数据进行有效的整合，并进一步的综合利用。在紧急情况下，系统能自动进行完成运行、调度、规划和协调控制以及管理的一切工作。另外，该系统帮助实现控制和对事故的恢复及正常运行，而且还具有电网的可视化调度、远程控制等高级的应用，实现了对电网监管的目的和协调的优化。

3.4 无人化

把电力调度自动化系统建立成能进行分析系统地安全性、能进行估计系统地状态，能进行实时的监控电力系统的运行状态，能进行预测负荷以及远程的调控等无工作人员值班的综合监控系统。电力系统，必需具有自动进行报警功能当电力系统发生故障时，以便规划调度的工作人员能够快速的进行处理和修复故障，这样可以有效的确保电力系统运行的可靠、安全、经济。此外，电力系统调度的无人化，可以直接的减少值班人员，并加强电力系统的人力资源结构，最大程度的提高电力系统规划的工作效率，加快无人化建设的前进步伐，体现出科学和技术的发展水平。

3.5 综合自动化

全系列系统数据库调度建构系统，不仅可以有效的防止电力系统地崩溃或者重大停电事故的发生，而且还可以直接提高电力系统调度整体自动化的综合管理水平，从侧面改善了电力系统的可靠性和安全性。这些都是能够完成的工作范围电力系统最优化的设置。完善电气事故的处理体系，可以使事故造成的停电降到最短时间，这样减少了一切不必要的负面影响和经济损失，而且还集成自动化的重要组成部分。我们所讨论的可以提高电力系统调度全面、综合的管理能力就是综合自动化，这也是电力系统调度的精髓，要建立在这一基础之上实现自动化，推动实现整合的自动化是最终目标。

3.6 面向对象技术

电力系统调度自动化发展的理想模式是面向对象技术，这种技术不仅可以及时、准确的获得电力系统运行的实时信息，且对CIM技术能进行更好的遵循。但是与我国目前的科技发展状况相比，要想实现面向对象技术的电力系统调度自动化还存在着不少的困难。也就是说，人们要想把电力系统调度完成从自动化到面向对象技术的尽快转化和运用，还有待于相关部门的配合以及专业人才的进一步探索。

4.结束语

通过逐渐引入电力市场，市场参与者现在可以使用调度自动化系统进行信息上报和查询等操作，对信息安全防护能力的智能规划系统做出了更完善的要求。因此，电力系统调度中的自动化系统是一个动态的研究领域，它的监控整个电网的实时系统，具有较高的安全性、可靠性，同时有着不可替代的作用。雖然我们对其的研究将面临更多挑战，但是我们要坚持不懈，还要加强对其研究的力度，使其更好的为我国的经济建设做出贡献。

参考文献

[1]冯志华.PowerSys 6000调度自动化系统浅析[J].科技资讯.2011（03）.

[2]叶飞，宋光鹏，马发勇，米为民，王恒.调度自动化系统监视与管理的研究与实现[J].中国电力教育.2011（09）.

电力系统配电网中自动化技术的运用 篇7

关键词：电力系统,配电网,自动化技术,功能,应用

就目前自动化技术在我国电力系统中的应用现状而言, 虽然其在发电厂、智能变电站以及电力调度等方面得到了广泛应用, 并具有较好的发展前景, 但因投入资金的欠缺等方面原因, 该技术长期集中在电源及电网建设中, 而忽略了其在电力系统配电网中的应用, 导致配电网因设备老旧、技术落后等方面原因严重制约了自身运行的安全稳定性, 直接影响了我国电力系统供配电的可靠性。因此, 有必要加强自动化技术在电力系统配电网中应用研究, 实现电力系统配电网的自动化发展。

1电力系统配电网中自动化技术应用的主要功能简介

自动化技术在电力系统配电网中的应用是实现配电网自动化、智能化发展的必要技术支撑, 同时也是优化配电网结构, 提高配电网供配电能力的重要技术前提, 就其在电力系统配电网中的应用功能而言, 主要集中在以下几个方面:

1.1在线监测及数据搜集功能

即自动化技术在电力系统配电网中的应用不仅能实现对配电网的全面监控、全过程连续性远程监控, 实现对配电网供配电过程中各项电流电压数据信息的搜集, 同时还可集成先进的信息交流及反馈控制系统, 实现配网中电压电流数据的双向交流, 进一步完善配电网的在线监测及数据搜集体系, 方便相关工作人员随时查看配电网的运行状态, 及时发现其中存在的安全隐患, 提高配电网运行的安全稳定性。

1.2馈线自动化功能

电力系统配电网中该功能的实现使得配电网具有一定的“自愈”功能, 对于进一步保障配电网的运行质量具有重要的作用。该功能具体是指, 在电力系统配电网运行过程中, 可将自动化技术中的广域测控技术应用到配电网运行状态的监测中, 这样以来, 自动化监测系统一旦发现配电网运行中存在的故障问题就可及时作出反应, 采取相应的保护措施, 进行故障的自动诊断和自动修复或者是缩小故障的影响范围, 起到降低配电网运行故障负面效果的作用。

1.3停电管理的自动化功能

将自动化技术运用到电力系统配电网中, 则可实现对电网运行数据等方面信息的搜集, 并在此基础上实现对配电网停电的自动化管理, 即依托自动化技术而成的停电自动化管理系统可以根据其所搜集的相关数据, 对停电故障的原因、位置等方面因素进行判断, 并及时判断出停电范围, 提供相应的供电恢复信息等, 为故障维修人员提供相应的工作便利性。

2电力系统中自动化配电网模式分析

自动化技术在电力系统配电网中的应用最终促使配电网形成了自动化配电网模式, 推动了电力系统配电网的自动化发展。电力系统自动化配电网模式具体表现如下:

2.1自动化配电网模式的方案构成

自动化配电网模式的构成及其功能的实现主要依赖于以下四个部分:

2.1.1主断路器及馈线断路器部分

该部分的构成主要以两个电源为主要支撑, 其中的馈线断路器主要在配电网的自动化运行过程中与变电站的保护开关共同构成环网式的供电方案, 实现电网及故障信息的自动化监控;

2.1.2自动重合器

自动化配电网模式中的重合器能自发的将由馈线断路器及变电站保护开关构成的环网进行分段, 这样以来, 一旦其中的某个环节出现故障问题, 自动重合器就会对故障环网段自发进行隔离处理, 缩小故障的影响范围;

2.1.3自动重合分段器

其主要是依据故障信息诊断来决定送电与否;

2.1.4自动馈线

其主要是对自动重合分段器及自动重合器等相关自动化装置进行自动化控制, 以便于及时接收和处理故障信息, 降低配电网分段故障对配电网正常运行状态的影响, 实现停电管理的自动化。

2.2自动化配电网模式的人员培训

自动化配电网模式的实现依旧需要部分人员的人工操作以及故障诊断、消除。但与传统配电网模式不同的是, 自动化配电网模式下的人员培训是以配电网自动化技术系统中的仿真技术为主要依据的, 即通过仿真技术科为员工提供逼真的培训环境, 如模拟配电网运行故障的出现等, 以帮助员工在最短时间内掌握最多的电网操作及管理技术, 以便于其电力系统自动化配电网的管理过程中, 能及时分析出自动化监测系统发送的故障信息, 找出故障原因及位置, 尽快解决故障, 恢复电力系统配电网的正常运行。

2.3自动化配电网模式的配电自动化

配电自动化的实现是现代化配电网发展的必然趋势, 亦是自动化配电网模式实施的重要目的。就目前我国自动化配电网运行模式而言, 配电自动化的实现主要包括以下几种方式:

(1) 在10kv辐射或者是树状线路的设计及施工铺设过程中可以结合使用自动重合器及自动重合分段器, 以实现对10kv配电网运行的自动化控制;

(2) 环网的设置, 就目前来讲, 在城市的现代化建设过程中, 传统用于供配电的架空线路敷设存在诸多的不便性及不安全因素, 基于此, 可以在城市配电网线路改造过程中, 可以采用环形电缆配网, 配之一重合器或者是增设FTU, 形成自动化的环形电缆配网。

2.4自动化配电网模式的信息技术及GPS技术

信息技术及GPS技术是电力系统配电网实施自动化配电网模式的重要技术支撑, 其主要应用在自动化配电网运行的在线监测、数据搜集、故障位置定位及预测等环节, 是有效实现配电网自动化运行以及管理监督, 提高配电网运行安全稳定性的重要构成部分。

3结语

综上所述可知, 自动化技术在电力系统配电网中的应用是配电网各项自动化功能实现的重要技术支撑, 有力的推动了配电网的自动化、智能化发展, 促进了自动化配电网模式的形成, 提高了配电网运行的安全稳定性以及效率性。因此, 在电力系统配电网的相关技术研究过程中, 要加强对自动化技术的应用研究, 为保障更加稳定的电力资源提供强大的技术支撑, 进一步推动我国电力行业的现代化发展。

参考文献

[1]张航.电力系统配电网自动化实现技术探索[J].电子技术与软件工程, 2015, (06) :166.

[2]曾波涛.简析电力自动化系统技术在配电网运行管理中的运用要点[J].中国新技术新产品, 2014, (24) :1.

[3]张洪林.刍议电力自动化系统技术在配电网运行管理中的运用[J].科技与创新, 2014, (13) :107-108.

[4]牛保臣, 王红亮.电力系统中配电网自动化技术的应用探讨[J].科技信息, 2010, (35) :1153+1198.

电力系统配电网自动化 篇8

随着近年来我国经济的持续发展, 以及人们生活水平的不断提高, 对配电网络供电可靠性与供电质量的要求越来越高, 这就迫切需要进一步加速城乡配电网络的改造工作, 并积极引入配电网自动化技术, 有效地提高供电质量, 提高配电网络运行的安全性与可靠性。

1 配电网自动化技术应用的意义

1.1 有助于提高供电质量

配电网自动化技术能在各种终端系统中进行应用, 以实现对配电网络运行过程中电压、频率、负荷、潮流等数据变化的实时监控, 并通过对各种设备运行的动态调整, 从而使无功功率趋向于平衡, 并保证主设备的位置状况及各种工况指标能符合标准规定, 从而有效提升了整个配电网络的供电质量与供电安全。

1.2 有助于提高供电可靠性

由于导致配电网故障与异常情况发生的各类因素非常复杂, 且发生过程非常迅速, 如果不能及时预测、判断和处理各类配电网络故障, 不仅可能危害到人身及设备的安全, 甚至会引发配电网络的大面积崩溃瓦解, 造成大面积停电事故, 给国民经济带来巨大的损失。

而通过配电网自动化技术的有效应用, 一方面能对复杂的配电网络及设备进行实时的状态监控, 当故障发生后能及时地对故障原因、故障发生地点进行判断及分析, 从而使运行人员能及时的发现和处理故障;另一方面, 配电网自动化技术还能实现馈线自动化的故障隔离, 以及故障区域的供电恢复, 极大减少停电时间和停电范围, 这都有效保证了整个配电网络供电的可靠性[2]。

1.3 有助于提高供电经济性

降低配电网络的线损, 提高供电的经济性, 一直是电力企业及电力工作者所努力的方向之一。而通过配电网自动化技术的有效应用, 可以对配电网络实现重新架构、安装补偿电容器、提高电源等级以及提高导线截面等多种措施, 来达到降低配网线损的目的。同时, 配电网自动化技术还能实现网络拓扑分析、状态估计、最优潮流计算以及负荷预测等多种功能, 从而实现了配电网络调度运行的经济性, 能在不显著增加投资的基础上, 实现改善配网运行方式和降低线损的目的。

2 配电网自动化系统的结构和具体功能

2.1 配电网自动化的系统结构

由于配电网自动化系统的结构覆盖范围较广、所需设备数量较多, 如果所有监测与运行数据全部由配网主站所接收, 将可能导致数据信息拥挤或运行效率偏低等问题。因此, 配电网自动化系统的建设普遍采用了分层处理的方式, 并主要由配电主站、配电子站、配电终端以及通信网络这几个层面所组成。配网自动化系统的结构如图1 所示。

1) 配电主站层。配电主站 (MS) , 也是配网自动化系统的核心组成部分, 它主要的功能是实现整个配电网络的数据采集、数据监控、数据分析等, 从而为配网的规划建设与调度运行提供有力的技术支持, 确保整个配电网络的运行能始终处于最优化的状态。配电主站主要是服务器、工作站以及数据采集网络这三部分所组成。其中, 服务器的类型包括了Web服务器、SCADA服务器、DMS应用服务器、DTS服务器、历史数据服务器等;工作站则主要包括了配电管理工作站、配电调度工作站、远程维护工作站等;数据采集网络则主要是由网络交换设备、采集服务器以及终端服务器所组成[3]。

2) 配电子站层。配电子站 (SS) , 也通常被称为配电网自动化系统中的中间监控单元, 它合理分布在主站层, 是优化信息传输、优化系统结构层次以及方便通信系统组网所设置的中间层, 以达到对所辖范围内配电信息有效收集、处理, 以及通信监视、故障处理等多种功能。

3) 配电终端层。配电终端层是各种远程监测、控制单元的总称, 它通常被设置在各种开关、配电变压器以及开关站等现场中, 并沿着配网线路进行分布。配电终端层主要包括了配电开关监控终端 (FTU, 即馈线终端) 、配电变压器监测终端 (TTU, 即配电变压器终端) 、配电站监控终端 (DTU, 即站所终端) 等。其中, FTU与DTU中的监控终端设备在配电主站层、配电子站层之间, 通常利用光纤环网进行通信;TTU中的监控终端设备则是利用CDMA/GPRS的通信方式进行通信。

4) 通信网络层。由于主站层、子站层以及监控终端设备之间, 都需要良好的通信网络已实现相互间的数据传递, 因此通信网络的建设也是配电网自动化技术应用的关键环境。通常情况下, 配电网自动化系统中的通信网络, 主要是由数据传输通道以及数据终端设备所组成。其中, 数据传输通道包括了光纤通道、有线传输网络、无线传输网络、专用网络等。

2.2 配电网自动化技术的具体功能

配网自动化技术的具体功能, 主要表现在运行自动化以及管理自动化这两个方面。其中, 配网运行自动化功能主要包括了数据采集与监控功能 (SCADA) 、故障自动隔离及恢复供电功能 (FA) 、高压及无功管理功能、负荷管理功能、自动抄表功能等[4];配网管理自动化功能, 主要包括了设备管理、检修管理、停电管理、用电管理等多种功能。

1) SCADA功能。数据采集与监控功能, 也是配电自动化技术的基础应用功能。通过及时收集各配电终端设备中的实时数据, 使运行调度人员能够从主站系统的计算机界面中, 实时监控配电网线路及设备的运行状态及故障信息, 并进行远程化的操作与调节。

2) FA功能。故障自动隔离与恢复供电功能, 也被称为馈线自动化。一方面是指在正常运行状况下, 通过远程实时监控配网线路分段开关、联络开关的状况、馈线电流以及电压状况, 从而实现远程合闸、分闸操作等控制, 以达到优化配网运行方式, 充分发挥设备容量的目的;另一方面, 则是当配网中线路及设备出现故障时, 能自动定位故障点, 并自动跳开故障点两侧的分段开关, 从而有效隔离故障区域, 并自动恢复非故障线路的供电, 以达到减少停电时间、缩小故障停电范围的目的。

3) 高压及无功管理功能。该功能是利用各种高级应用软件, 以实现对整个配电网络的无功进行全局的优化, 例如自动调整变压器的分接头档位、自动控制无功补偿设备的投切等, 以提高供电质量、降低配电网线损。

4) 负荷管理功能。配网自动化中的负荷管理, 也被称为需求侧管理 (DSM) , 是通过远程、自动监控用户电力的负荷状况, 并通过降压减载、可控负荷周期性投切、事故状况下拉闸限电等多种方式以尽量消减用电时期的波峰与波谷, 从而达到改善配网用户负荷、降低供电成本的目的。

3 结束语

近年来, 配网自动化技术不仅已成为了各省、市地区配电网络运行调度的技术工具与分析手段, 还有力提升了配电网络的运行调度水平, 对整个电力系统的可靠、经济与安全的运行起到了非常重要的作用。

参考文献

[1]李文杰.调度自动化系统在电网中的应用[J].科技咨询, 2013, (7) :31.

[2]谷水清.配电系统自动化[M].北京:中国电力出版社, 2009.

[3]周全仁.现代电网自动控制系统及其应用[M].北京:中国电力出版社, 2012.

电力系统配电网中性点接地方式选择 篇9

电力系统是保证人们生产和生活的重要保障, 所以电力系统的正常运行至关重要。电力系统的中性接地点是保证电力设备及整个电力系统正常运行状态下的运行条件, 是一种工作接地方式, 随着城市电网改造及扩建的增多, 电线及电缆线路越来越多, 这种快捷的施工方式具有相当大的优点, 但是如果发生单相接地时架空线路的电容电流也会随着增大, 所以做为城市的配电网中, 如何正确的选择中性点接地方式成为了重要课题。

1 配电网络常用的中性点接地方式

中性点接地采用最广泛的是中性点接地、中性点经过消弧线圈接地和中性点直接接地等三种方式。中性点不接地或经消弧线圈接地的系统称为小电流接地系统, 一般用于35k V及以下系统。中性点直接接地的系统称为大电流接地系统, 一般用于110k V及以上系统。所谓中性点是指线路两端所连接的变压器绕组组成星形接线时的中点。

1.1 中性点不接地

中性点不接地方式结构简单, 运行方便。不需任何附加设备, 投资少, 凡接地电流不超过10A的35k V电力系统均采用不接地方式, 原因是中性点不接地系统正常运行时, 线路每相电容电流是均匀分布的, 各相电压UA、UB、UC是不对称的, 所产生的电容电流IA、IB, IC数值是相等的, 相位互差120°, 所以流经大地的总电流为0, 当一相接地时, 故障相电压为0, 中性点的电压升高为相电压, 非故障相的相电压上升为线电压, 即为相电压的倍, 线间电压不变, 如接地电流小于5A, 闪络很难在闪络点形成稳定电压, 所以故障可自动熄灭, 不致停电。

1.2 中性点经电阻接地方式

变电站主变10k V侧线圈大多采用三角形接线, 故通常采用一次绕组为Z型连接的接地变压器来引出10k V电网的中性点。以电缆线路为主的城市配电网通常采用低值或中值电阻接地。采用中性点经电阻接地运行方式可以有选择性地接地选线跳闸, 内部过电压大大降低。

1.3 中性点经消弧线圈接地

随着电网扩大, 电网额定电压升高, 在中性点不接地系统中发生金属性接地时, 非故障相电压升高为线电压, 故障相的接地电流变为3倍于非故障相电容电流, 该电流过大时产生电弧将会烧坏电气设备, 当电弧间隙性燃烧时, 易产生间隙性弧光过电压, 危及设备安全, 波及电网, 所以在电压较高、线路较长、接地电流大于10A时应采用中性点经消弧线圈接地的运行方式, 以减少线路的电容电流。

消弧线圈共有三种补偿方式:全补偿、过补偿及欠补偿。线路接地故障时, 接地电流经消弧线圈、中性点及线路对地电容形成回路, 如果IC=IL, 即WL=WC, 此时流过的电流IL-IC=0 (大小相等、方向相反) , 这种补偿称为全补偿, 但因三相对地电容不平衡, 正常运行时中性点有电压UO, 当XL=XC时, 容易发生串联谐振。

当XL<XC时称为欠补偿, 这种补偿有部分电容电流存在, 若因线路停电或系统频率下降时, XC将要减少, 此时又要发生XL=XC的全补偿情况, 故不采用这种方式。

XL>XC时称为过补偿, 此种情况是在线路全负荷情况下考虑的, XC始终小于XL, 所以不会发生XL=XC的情况, 故得到广泛的采用。

1.4 中性点直接接地

110k V电力线路多采用中性点直接接地方式。因为中性点直接接地系统的内过电压是在相电压作用下产生的, 而中性点不接地系统是在线电作用下产生的, 因为前者较后者的内过电压数值要低20%~30%。绝缘水平也降低20%左右。额定电压越高, 由降低设备绝缘水平而减少的费用也越多, 所以用直接接地是经济的。同时电压越高线路也越可靠, 高压线不易断线, 线间距离大, 不易受鸟害, 耐电压水平也高, 再辅助于自动重合闸保护, 运行可靠性就大有提高, 所以在110k V及以上系统中多采用中性点直接接地的方式。

220KV电力线路也多采用中性占直接接地方式。高频电流传送跳闸信号, 区内故障时, 保护装置I段动作后, 瞬时跳开本侧断路器, 并同时向对侧发出高频信号, 收到高频信号的一侧将高频信号与保护II段动作进行比较, 如II段起动即加速动作跳闸, 从而实现区内故障全线快速切除。220k V线路之所以要装设综合重合闸装置, 是因为220k V线路为中性点直接接地系统, 因系统单相接地故障最多, 所以断路器都装分相操作机构。当发生单相接地故障时, 保护动作仅跳开故障相线路两侧断路器, 没有故障的相不跳闸, 这样可以防止操作过电压, 提高系统稳定性;当发生相间故障时, 保护装置动作跳开两侧三相断路器, 另一方面, 当需要单相跳闸单相重合、三相跳闸三相重合时, 也可由综合重合闸来完成。

2 中性点接地方式的合理选择

中性点接地方式作为电力系统中的一项重点工程, 在确定接电方式时要从多方面进行考虑, 对各种方式进行对比、技术分析, 选出最适宜的接地方式。

2.1 在郊区以架空线为主的辐射形配电网中、宜继续保持中性点不接地运行方式。

当电容电流增大时, 再考虑按规范改为经消弧线圈接地的运行方式。

2.2 一般市区及城近郊工业区, 考虑到电缆线路在不断增加的趋势。

目前阶段仍以消弧线圈接地的运行方式为主, 但当电容电流过大, 补偿有困难时, 再考虑改为经电阻接地的运行方式。

2.3 市中心, 经彻底改造的繁华地区及大型住宅小区, 以电缆为主的配电网, 在条件许可的情况下, 改为中性点经电阻接地运行方式。

3 新技术新方法的运用

3.1 微机接地保护故障选线装置

现代新型微机接地保护故障选线装置, 可以准确地选出接地线路, 并可根据电网的具体情况, 瞬间或延时跳开单相接地故障线路, 限制 (缩短) 带故障运行的时间。

新型微机接地保护故障选线装置的应用为主城区配电网接地方式提供了新的选择。

3.2 故障相快速金属接地法

故障相快速金属接地法是最近才提出的, 在电力系统应用的时间短, 它的原理是:正常运行时为中性点非接地系统, 当系统一旦发生单相接地时, 瞬间 (30s内) 在母线上把故障相做金属性接地处理, 使故障相对地电压降为零伏, 让故障点弧光自然熄灭。

3.3“残流法”

利用消弧线圈的自动调谐过程, 根据残流的绝对值变化幅度大小逐一比较判断出故障馈线, 这种方法利用的是稳态基波分量, 因此不受系统暂态过程的影响, 也不受谐波污染源的干扰, 选线可靠性高。

3.4 自动跟踪补偿消弧线圈

采用自动快速跟踪补偿的消弧线圈, 并配合可靠的自动选线跳闸装置, 可以将电容电流补偿到残流很小, 使瞬时性接地故障自动消除而不影响供电。

4 结束语

综上所述, 配电网中性点接地方式的选择牵涉众多的因素, 是电力系统的一项重要课题, 随着我国城市电网扩容及改造的不断增加, 原有的中性点接地方式已无法满足日益扩容的线路的需求, 新的技术及方式的不断介入, 为电力系统的正常稳定运行提供了更可靠的保障。所以在对不同地区不同城市的接地方式进行选择时要根据不同情况, 从长远的眼光, 从城市的发展来进行因地制宜的确定配电网的中性点接地方式。

摘要：配电网中性点接地方式是一个涉及到电力系统许多方面的综合性技术问题。本文介绍了配电网常用的几种中性点接地方式及其优缺点并提出了合理选择中性点的接地方式的方法, 供有关人员参考。

关键词：配电网,中性点,接地方式

参考文献

[1]万善良.上海市区配电网中性点接地方式的技术分析[J].上海电力, 1993年第6期.[1]万善良.上海市区配电网中性点接地方式的技术分析[J].上海电力, 1993年第6期.

电力系统配电网自动化 篇10

目前,风力发电作为世界各国优先发展的新能源发电技术,已经在节能减排、缓解能源紧张局面以及边远地区供电等多方面发挥了重要的作用。但是由于风能的间歇性,风电机组输出波动的随机性功率,使得高渗透率下风电场的接入给电网造成了一系列新的问题,如果处理不当,将会威胁电网的稳定运行[1,2]。

近年来,风电技术不断成熟,变速恒频机组(变速恒频双馈异步风电机DFIG(Doubly-Fed Induction Generator)和直驱永磁风电机)逐渐成为了风电场的主流机型[3],其中DFIG由于成本相对较低、无功调节迅速、能够有效地维持接入电网的电压稳定性而成为风电场建设的首选机型。本文以DFIG为主要研究对象,分析其并网后的无功优化问题。

国内外学者针对传统电网的无功优化问题已经进行了大量的研究[4,5]。传统电网的无功优化通过调节发电机机端电压、调整有载调压变压器分接头位置、改变无功补偿装置投切容量等措施,达到优化电网的无功潮流分布、降低有功损耗的目的。随着风力发电技术的兴起,风电机组接入配电网的无功优化问题受到了越来越多的关注。考虑风速具有统计特征,文献[6-7]提出了基于概率的场景决策法来解决含风电机组的配电网无功优化问题,并且不受接入风电机组数量的限制。文献[8]提出了基于聚类和竞争克隆机制的多智能体免疫算法求解无功优化模型,取得了较好的效果。文献[9]考虑了并网DFIG的无功调节能力,将无功容量极限作为约束条件进行求解,并分析了风速预测误差对风机无功容量的影响。

随着电力市场的逐步完善以及风电渗透率的不断提高,如何将DFIG作为可调无功源参与接入电网的电压无功调节,共同维持接入电网的安全稳定运行成为了一个新的研究方向。由于我国电力系统实行厂网分离改革,风电机组属于不同的开发商所有。开发商基于自身利益的衡量,一般不愿意让所属风电场发出无功功率而影响有功功率的输出。因此,含风电机组的无功优化问题,需要在保证电网稳定运行的前提下,兼顾电力公司和开发商的利益,以提高电网整体的安全性和经济性。本文在深入研究《风电场接入电力系统技术规定》[10](以下简称《技术规定》)及电力市场条件下无功优化问题的基础上,提出了基于DFIG无功功率运行分区的定价原则,应用于含风电机组的配电网无功优化问题。同时考虑无功优化问题呈现多目标、多维度、多约束等特点,本文采用粒子群优化PSO(Particle Swarm Optimization)算法、细菌觅食优化BFO(Bacteria Foraging Optimization)算法的智能混合算法,并引入自适应变步长思想,对所提出的模型进行求解。最后以改进的IEEE 33节点系统为算例,验证了本文所提方法的可行性和有效性。

1 变速恒频DFIG功率特性分析

为了建立含DFIG的配电网无功优化模型,首先需要研究DFIG的功率特性。风电机组有功出力受风速影响较大,目前广泛采用分段函数表示,即第i时段风电机组有功出力可用其期望值来替代。风电机组输出无功功率Qg由定子侧无功功率Qs与网侧变换器无功功率QC之差构成,并受多种因素制约。

DFIG功率模型如图1所示。

1.1 变速恒频DFIG有功功率特性

忽略定、转子机械损耗,DFIG的有功功率平衡方程为:

其中,Pm为风电机输入机械功率;usd、usq、isd、isq分别为电压、电流的d、q轴分量。

根据输出功率按照转差率在定、转子间的分配关系[11]有:

其中,s为转差率。

由式(1)—(5)可知,DFIG输出到电网的有功功率为定、转子侧有功功率之和,并且按照转差率的不同进行分配,有功功率运行范围受定子侧最大电流限制。

1.2 变速恒频DFIG无功功率特性

DFIG输出无功功率为定子侧、网侧变换器发出或吸收无功功率之和。但是由于变换器通常采用PWM控制,功率因数接近于1,并且变换器传输有功功率较小,消耗无功功率可以忽略不计,因此DFIG输出到电网的无功功率为:

将以上各式变换到等幅值的3/2坐标系下,并将同步旋转坐标系的d轴与定子合成磁链矢量相重合,有ψsd=ψs,ψsq=0,同时忽略定子侧绕组电阻,则可得DFIG定子侧功率关系为[11]:

其中,Us为定子侧电压;X1为定子侧漏感与励磁电感之和;Ir max为转子侧最大电流。

将式(4)、(6)代入式(8),则有DFIG输出有功功率与无功功率的关系式如下:

即定子侧无功功率运行范围受转子侧最大电流的限制。

2 变速恒频DFIG运行区域划分

根据《技术规定》中要求风电机组无功功率满足功率因数在超前0.95到滞后0.95的范围内动态可调,同时考虑DFIG的静态稳定极限,按照文献[9]中机组模型参数得到DFIG的输出功率运行范围,即图2中的区域ABEFC。

按照无功功率流向的不同以及与有功功率的关系,本文将DFIG输出功率分为以下3个运行区域:

下面分别对上述3个运行区域进行分析。

a.当风电机运行于区域AGOC时,风电机组输出有功功率不受无功功率的影响,但此时风电机组处于进相运行状态,即从电网中吸收无功功率,这会导致发电机定子铁芯端部发热,加快发电机绝缘的老化。

b.当风电机运行于区域GBDO时,风电机组输出有功功率不受无功功率的影响,但增发无功会加大发电机端电流,加快发电机绝缘的老化。

以上2种情况,无功功率费用应为单位无功容量价格与发出或吸收的无功容量的乘积再加上机组运行维护费用。在实际应用中,由于多发无功产生的发电机运行维护费用难以界定,且数额相对较小,因此在计算中往往忽略。

c.当风电机运行于区域EFD时,一旦发生电网故障等紧急情况将会迫使风电机组增发无功功率,这会造成有功出力和功率因数降低,影响风电机所属开发商的经济收益。此时无功功率费用还应加上多发无功产生的机会成本。

综上,为了兼顾电网公司和开发商的利益,需要根据风电机组的运行区域进行无功定价,以补偿开发商的经济损失,并调动其参与接入电网无功电压调节的积极性。根据本文分区,每个运行区域单位时间的无功功率费用如式(10)所示:

其中,ρQ1、ρQ2分别为区域AGOC和GBDO的边际无功价格;ρP为有功功率边际价格;ΔPg为增发无功而少发的有功功率。

3 基于DFIG运行分区的无功优化模型

3.1 目标函数

本文以有功网损经济损失、发电机输出无功功率产生费用最小为目标函数,同时嵌入罚函数形式的电压越限指标,则总目标函数为:

其中,Ploss为电网有功网损;ΔUi为节点i电压幅值越限量;Uimax、Uimin分别为节点i电压幅值上限和下限;λ为罚函数系数;n为节点数。

3.2 约束条件

含风电场无功优化问题的约束条件需要在传统无功优化约束条件的基础上,考虑风电场接入带来的影响。本文对传统无功优化约束条件(如控制变量、状态变量的不等式约束)不加赘述,仅列出考虑风电场并网后引入的约束条件。

a.功率等式约束。

其中,PGi、QGi分别为常规发电机组有功、无功出力;Pgi、Qgi分别为节点i接入风电场有功、无功出力;PLi、QLi分别为节点有功、无功负载;Pi、Qi分别为节点注入有功、无功出力。

同时风电场节点还需满足式(8)功率极限关系。

b.不等式约束。

风力发电机功率极限约束:

其中,Pgmaxi、Qgmaxi、Qgmini分别为节点i接入风电场有功出力上限以及无功出力上、下限。

4 混合智能算法求解含风电场的配电网无功优化问题

4.1 BFO算法

BFO算法的理论基础是觅食理论,在觅食理论中,自然法则倾向于保留大量繁殖觅食能力强的生物,并淘汰觅食能力弱的生物。在实际应用中,BFO算法主要通过趋向性操作、复制操作和迁徙操作这3种操作迭代计算来求解问题。

a.趋向性操作。

设细菌种群大小为S,一个细菌所处的位置表示问题的一个候选解,细菌i的信息用D维向量表示为θi=[θ1i,θ2i,…,θDi](i=1,2,…,S),θi(j,k,l)表示细菌i在第j次趋向性操作、第k次复制操作和第l次迁徙操作之后的位置。细菌i的每一步趋向性操作表示如下:

其中,C(i,j)为细菌的趋向性步长,Δ(i)为单位长度的随机方向向量。

b.复制操作。

设需要淘汰的细菌种群数为Sr=S/2。将种群中的所有个体按照所处位置的优劣进行排序,选取前Sr个细菌进行自我复制,并替换后Sr个细菌。这样,经过新的复制操作,会使群体中的优良个体得到保留,不良个体被淘汰,既提高了寻找最优解的速度,又保持了群体的多样性。

c.迁徙操作。

迁徙操作是按照给定的概率Ped发生的,如果某个体满足迁徙操作的条件,那么就将此个体删除,重新生成一个新的个体,相当于将原来的个体转移到了一个新的位置,这样更有利于趋向性操作跳出局部最优解和寻找全局最优解。

4.2 混合智能算法

BFO算法最为突出的特点是具有较强的局部搜索能力,但全局搜索能力不强,原因在于BFO算法通过集群通信方式交换集体信息,不具备对菌群最优信息的记忆功能。而PSO算法采用群体协同搜索,并能够记忆全局种群的最优信息,因此可以考虑将PSO算法作为变异算子与BFO算法相结合,以提高算法的综合搜索能力。

混合智能算法通过PSO变异算子来扩展社会信息,完成全局空间的搜索,算子可表示为:

vidnew=ωvkid+c1rand()(pid-xkid)+c2rand()(pgd-xkid)(15)其中,ω为惯性权重;c1、c2为学习因子;xkid为细菌当前位置;pid为单个细菌最优位置;pgd为全局最优位置。

在完成一个趋化步骤后,每个细菌通过PSO算子变异,在这个阶段,变异的细菌会在整个空间中寻找当前时刻全局最好的位置。将通过变异算子得到的群体信息作为新的方向向量加入到位置更新方程式(14)中,得到:

但是由于所求目标函数解空间的复杂性和多维性,依然存在陷入局部最优解的可能性。为了进一步提高优化前期的全局搜索能力以及优化后期的局部搜索能力,本文将自适应步长思想[12]引入到混合智能算法中,将趋向性操作时的步长调整为动态值,并根据循环次数而改变,如式(17)所示:

其中,i为细菌个体;j为趋向性操作次数;Nc为运行最大趋向性操作次数;C(Nc)为常参数。

在优化前期,C(i,j+1)较大,提高了个体解空间移动能力,避免在局部范围过多地消耗搜索时间;在优化后期,C(i,j+1)减小,使得个体在接近全局最优点附近的局部搜索能力增强,保证算法最终趋近全局最优点。映射到细菌觅食行为中,相当于加快了细菌觅食能力和速度,从细菌群体角度来看,是保留了优秀细菌的基因,增强了细菌群的繁殖和迁徙能力。

综上,本文提出的混合智能算法的步骤如下。

a.初始化参数:给定群体规模细菌数目S,解空间维数p,趋向性操作次数Nc,前进最大步数Ns,趋化步长初始值C(i),复制操作次数Nre,迁徙操作次数Ned,迁徙概率Ped,以及PSO变异算子的相关参数。

b.趋向性操作:对每个细菌进行一次翻转,并将适应值保存为Jlast。如果当前值比前一个值更好且未达到同方向前进次数限制,则前进。考虑细菌群体的集群行为,在完成一个趋化步骤后,利用式(15)、(16)更新细菌位置,利用式(17)更新步长,并检查是否超过趋化性步数Nc,若超过就进入步骤c,否则继续执行步骤b。

c.复制操作、迁徙操作与标准BFO算法计算流程相同,并检查相应的操作次数。

混合智能算法流程图见图3。

5 算例分析

本文以改进的IEEE 33节点[13]系统为例进行验证计算。其中节点1处接一台有载调压变压器,可调节档位为±8档,调节变比为2.5%。节点6、29处各并联一台无功补偿装置,调节范围分别为100 kvar×5以及150 kvar×5。节点17接入3台1.5 MW DFIG,切入风速、额定风速和切出风速分别为3.5、11.2、20 m/s。有功边际电价为200元/(MW·h),风电机组无功功率边际电价按照本文分区顺序分别取为30、15元/(Mvar·h)。考虑电压越限范围较小,取λ=1×103。PSO算法粒子数为20,学习因子取2,惯性权重随迭代次数从0.95到0.02变化,最大迭代次数为100次。选取细菌群体数为26,趋向性操作次数为50,复制操作次数为4,迁徙操作次数为4,迁徙概率为0.25,初始精度为10-6。

本文选取风速变化较快的一段时间进行分析,并把该时段分成4个子时段。每个时段风速对应的风电机组有功出力、无功功率分区范围如表1所示。

为了验证本文所提方法的有效性,分别计算了计及和不计及DFIG无功调节能力下的系统网损,优化结果如表2所示。

由表2看出,计及DFIG无功调节能力之后,系统网损明显减小,这说明DFIG可以作为可调无功电源参与电网无功电压调节,但是需要电网公司按照一定的无功定价原则,即本文提出的依据DFIG运行区域进行划分,向所属开发商购买无功功率。

为说明混合智能算法在求解无功优化模型方面的有效性和优越性,本文采用PSO算法作为参考,表3、4为2种算法的无功优化结果的比较(表中节点最低电压为标幺值)。

由表3、4可见,在每个时段内,混合智能算法优化后所得有功网损、无功功率费用均明显低于PSO算法优化结果。这表明本文所提算法具有较强的搜索能力,可以在保证节点电压不越限的前提下,对控制变量进行优化调节,使得无功功率费用更低。同时分别对混合智能算法和PSO算法进行50次独立计算,得到最优解的平均迭代次数为18次和43次。这说明混合智能算法具有更快的收敛速度和较好的收敛稳定性。

6 结论

本文将基于无功功率运行分区的定价原则应用于电力市场环境下含DFIG的配电网无功优化问题,同时采用基于自适应变步长的BFO-PSO智能混合算法对所建立模型进行求解,较好地解决了风电机组并网运行带来的新问题,并得到如下结论:

a.本文所提出的基于变速恒频DFIG无功功率运行分区的定价原则兼顾了电网公司和风电机组所属开发商的利益,使得电网公司在无功功率支出费用最低的情况下,充分调动风电场参与电网无功电压调节,保证电网的安全稳定运行;