初級電力工程師評職稱論文：電網(wǎng)自動化方向

　　摘　要: 初級電力工程師評職稱，需要在省級期刊上發(fā)表電力職稱論文。本文發(fā)表在《中國電力教育》上，是電力工程師評初級職稱論文范文：電網(wǎng)自動化方向，主要對配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)進(jìn)行探討，并提出配網(wǎng)自動化實施中的注意問題等，供評初級電力工程師的同行參考!

　　關(guān)鍵詞: 初級職稱,電力工程師,論文范文,電網(wǎng)自動化

　　1　配網(wǎng)自動化的實施目的

　　配網(wǎng)自動化在我國的興起主要是緣于城網(wǎng)改造工程。長期以來配網(wǎng)建設(shè)不受重視,結(jié)構(gòu)薄弱,供配電能力低，國家出臺的城網(wǎng)改造政策,提出要積極穩(wěn)步推進(jìn)配網(wǎng)自動化。配網(wǎng)自動化實現(xiàn)的目標(biāo)可以歸結(jié)為:提高電網(wǎng)供電可靠性,切實提高電能質(zhì)量,確保向用戶不間斷優(yōu)質(zhì)供電，提高城鄉(xiāng)電力網(wǎng)整體供電能力，實現(xiàn)配網(wǎng)管理自動化,提高管理水平和勞動生產(chǎn)率，減少運行維護(hù)費用和各種損耗,實現(xiàn)配網(wǎng)經(jīng)濟運行等。配網(wǎng)自動化是減少故障停電時間，提高供電可靠性的有效途徑之一配網(wǎng)主站系統(tǒng)是配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的核心和大腦中樞，其能否穩(wěn)定是整個配網(wǎng)自動化系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。在主站系統(tǒng)建設(shè)過程中，面臨各種獨立的系統(tǒng)，如配網(wǎng)SACAD、配網(wǎng)GIS、營銷MIS 等，這些系統(tǒng)之間存在著不同緊密程度的耦合關(guān)系，需要互聯(lián)互通，進(jìn)行信息交換和相互操作。而各系統(tǒng)基于不同的硬件平臺，采用不同的操作系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)，基本上是信息孤島，數(shù)據(jù)和功能不能共享，加大了維護(hù)工作量，系統(tǒng)升級和擴展困難，更談不上綜合利用信息并產(chǎn)生新的應(yīng)用。所以，需要將各應(yīng)用系統(tǒng)的信息進(jìn)行整合，形成一個不僅能提供統(tǒng)一、通用、標(biāo)準(zhǔn)、開放式的接口，而且能將系統(tǒng)集成能力提高到一個新高度的公共信息集成平臺。因此，必須通過一種技術(shù)方案來接口、存儲、歸類、管理、分析多個系統(tǒng)的綜合數(shù)據(jù)，形成統(tǒng)一的綜合數(shù)據(jù)平臺，并提供數(shù)據(jù)接口、手段靈活的查詢和數(shù)據(jù)挖掘及高層決策分析。

　　2　配網(wǎng)自動化的功能范疇

　　目前對于配網(wǎng)自動化還沒有嚴(yán)格的定義,各個系統(tǒng)的功能也差異很大。習(xí)慣上把屬于配電調(diào)度管理方面的自動化稱為配網(wǎng)自動化，一般可包含以下功能:

　　2.1　基本功能

　　①配網(wǎng)SCADA:中壓以下配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視控制。

　　②配網(wǎng)故障處理:中壓饋線的故障定位、隔離和恢復(fù)供電。

　　③配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)分析:包括配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建模、網(wǎng)絡(luò)結(jié)線分析和動態(tài)跟蹤著色、負(fù)荷預(yù)報、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視、配電網(wǎng)潮流、短路電流、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和操作票管理等。

　　2.2　增強功能

　　(1)電能計量與計費:它可能是一個分離的系統(tǒng),但也可作統(tǒng)一的考慮,如電量采集的集中器可以單獨設(shè)置,也可以和配電SCADA系統(tǒng)中的FTU,DTU,TTU合并起來,通訊通道也可以綜合考慮。主站功能也可以綜合進(jìn)SCADA系統(tǒng)中,節(jié)約投資而且可靠。

　　(2)投訴電話管理:它本身是一個相對獨立的系統(tǒng),但是由于它要用到配電自動化系統(tǒng)中的圖形接口、網(wǎng)絡(luò)分析、故障診斷等功能,同時它也可以為調(diào)度提供故障處理的補充信息,特別是在饋線自動化還未實現(xiàn)的地區(qū),因此是DMS的一個有機組成部分。

　　(3)地理信息系統(tǒng)在配網(wǎng)自動化中的應(yīng)用主要是指在網(wǎng)絡(luò)分析,故障定位,網(wǎng)絡(luò)著色,網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等實時功能以及在用戶服務(wù)中的應(yīng)用。在整個配電管理中,配網(wǎng)自動化系統(tǒng)是實時信息系統(tǒng),它和配電管理信息系統(tǒng)的綜合和一體化將構(gòu)成配網(wǎng)信息系統(tǒng)。

　　3　配網(wǎng)自動化應(yīng)具備的條件

　　配網(wǎng)自動化的內(nèi)容是對所管轄的全部柱上開關(guān)、配電變壓器進(jìn)行監(jiān)控和協(xié)調(diào),既要有實現(xiàn)FTU的三遙功能,又要具備對故障的識別和控制功能，從而配合配網(wǎng)自動化主站實現(xiàn)配電網(wǎng)運行中的工況監(jiān)測、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、優(yōu)化運行。作為系統(tǒng)自動化的一部分,直接面向用戶且信息量大,故要求它必須具備先進(jìn)的適應(yīng)性和強大的多系統(tǒng)接口能力。與其它自動化系統(tǒng)比,特點是協(xié)調(diào)和集成,在充分?jǐn)?shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)上發(fā)揮集成后系統(tǒng)整體的性能,以支持和帶動電力企業(yè)業(yè)務(wù)和管理水平的提高。

　　配網(wǎng)自動化的內(nèi)容和特點決定了配網(wǎng)自動化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)是一個分層、分級、分布式的監(jiān)控管理系統(tǒng),應(yīng)遵循開放系統(tǒng)的原則,按全分布式概念設(shè)計。按照一個城區(qū)全部實施設(shè)計,系統(tǒng)必須將變電站級作為一個完整的通信、控制分層。

　　4　配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　我國和世界上多數(shù)國家一樣,把終端變電站的饋線及其以下劃歸配電系統(tǒng)。這樣劃分的好處是,具有遠(yuǎn)動終端RTU的變電站,不管是樞紐變電站或是終端變電站統(tǒng)屬于輸電系統(tǒng),便于遠(yuǎn)動化管理。和用戶有關(guān)的饋線納入配網(wǎng)系統(tǒng),便于商業(yè)化運營。因此,配網(wǎng)系統(tǒng)大多為中壓和低壓兩級。配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,測量點較多,如果按照傳統(tǒng)SCADA的集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu),一個系統(tǒng)只設(shè)置一個中心站(主站),所有測控終端(RTU,FTU)都與中心站通訊,這樣使得中心站容量過大,造成維護(hù)量大而且冗余數(shù)據(jù)多。

　　合理的系統(tǒng)應(yīng)采用分層結(jié)構(gòu),即分為主站層、子站層和終端層。在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)管轄區(qū)域下分為幾個子區(qū)域,每個子區(qū)域設(shè)立一個區(qū)域控制中心,或者稱為子站。在區(qū)域范圍內(nèi)的測控終端與子站通訊,子站再與主站通訊。采用這種分層結(jié)構(gòu),首先有效減輕了主站負(fù)荷,提高了系統(tǒng)效率,測控終端采集的數(shù)據(jù)先經(jīng)過子站的處理,子站可以只上送重要信息,主站可以只處理它所關(guān)心的數(shù)據(jù);其次,它使我們可以合理構(gòu)筑系統(tǒng)的通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),從而節(jié)省通訊資源并提高利用率。下面我們分別討論這幾個層次。

　　4.1　終端層

　　常見的配電終端設(shè)備有:配合柱上開關(guān)的饋線終端單元(FTU)、配電變壓器監(jiān)控終端單元(TTU),環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)的終端單元(DTU)等。實現(xiàn)功能各有側(cè)重,但主要功能是電量采集和設(shè)備控制。終端層一般傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小,可采用傳統(tǒng)的串行通訊協(xié)議。對于具有多條出線的配電室等場所,可采用分布式結(jié)構(gòu),即在每個間隔或開關(guān)柜內(nèi)安裝測量模塊,常采用現(xiàn)場總線如RS-485方式。RS-485采用半雙工通訊,距離可達(dá)1000米,只需用2芯或3芯(含地線)普通電纜即可組網(wǎng)。這種方式投資省,易于實現(xiàn)。

　　4.2　子站層

　　子站層在系統(tǒng)中起到承上啟下的作用。一方面接收主站的命令并發(fā)送給終端,另一方面接收終端的數(shù)據(jù)并發(fā)送給主站。子站的功能根據(jù)系統(tǒng)的總體設(shè)計,有兩種不同的考慮。一種是集中式的系統(tǒng)饋線自動化方式,即在主站完成,而子站僅對終端的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理或者起路由轉(zhuǎn)發(fā)的作用;一種是分布式饋線自動化方式子站,即當(dāng)故障在一個子站管轄范圍內(nèi),則由子站處理，而屬于兩個以上子站范圍的故障,則由主站處理。此時子站具有故障處理功能。子站一般設(shè)置在變電站中,但子站與主站的通道(即使在主站采用調(diào)度自動化系統(tǒng)和配電自動化系統(tǒng)一體化設(shè)計時)應(yīng)與變電站RTU的通道分別設(shè)置,以免相互影響。子站作為中間層必須提供多種形式的通訊接口。子站與終端層通訊:如果距離近(<1000米),可采用RS-485連接方式;如果距離遠(yuǎn),可以考慮用光纖或無線方式。由于終端數(shù)量較大,子站與終端的通訊網(wǎng)絡(luò)一般不采用點對點方式,而選用總線型或環(huán)型結(jié)構(gòu)。子站與主站通訊:由于數(shù)據(jù)量較大,往往采用光纖網(wǎng)絡(luò)方式。

　　4.3　主站層

　　它是整個配網(wǎng)自動化監(jiān)控和管理系統(tǒng)的核心,主要負(fù)責(zé)采集、管理整個系統(tǒng)中區(qū)域中心(子站)傳上來的數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理、存儲、事故的報警、遠(yuǎn)方的控制、事故的隔離、無故障區(qū)域的供電恢復(fù)等功能。并負(fù)責(zé)管理多個子系統(tǒng)的接口,實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,完成配電信息的管理和維護(hù)。主站與子站距離相對較遠(yuǎn),如果與子站之間傳送數(shù)據(jù)量大,則可選擇傳輸TPCöIP協(xié)議;如果數(shù)據(jù)量較小,則可以選擇傳統(tǒng)的載波、電纜等方式。

　　5　配電自動化系統(tǒng)的GIS

　　5.1　采用GIS的模式

　　配網(wǎng)自動化系統(tǒng)使用地理信息將提高系統(tǒng)性能，它能給予調(diào)度員以直接的地理概念,提高運行操作的準(zhǔn)確性,定位處理故障和恢復(fù)正常的正確性。幾乎所有的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)均要求配置GIS功能。因此如果可能,應(yīng)盡量考慮采用統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺。目前在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中,采用GIS有以下的模式:

　　(1)分離模式:配網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)和GIS系統(tǒng)是完全分開的兩個系統(tǒng),在配網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中僅用到地理圖形作為顯示實時信息的背景畫面;

　　(2)數(shù)據(jù)共享模式:兩個系統(tǒng)共享空間數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)，最好能共享拓?fù)浣Y(jié)果。但各有自己的圖形平臺,包括圖形編輯器、顯示管理和人機交互;

　　(3)一體化模式:達(dá)到數(shù)據(jù)共享、應(yīng)用共享和圖形共享。有統(tǒng)一的人機界面。在GIS的畫面上可以直接生成或修改系統(tǒng)接線圖。目前,國內(nèi)的系統(tǒng)集成商,多能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)共享模式,并正在開發(fā)一體化模式,但尚不夠成熟。根據(jù)我們的實踐經(jīng)驗,GIS功能最好與SCADA系統(tǒng)構(gòu)成統(tǒng)一的配電管理系統(tǒng)的平臺。而且最好能由一個廠商集成。因為國內(nèi)兩個廠商很少能配合得很好的,責(zé)任不易分清。最好能采用國外成熟的通用GIS平臺,開發(fā)面向電力系統(tǒng)GIS平臺。

　　6 配網(wǎng)自動化實施中應(yīng)注意的問題

　　配網(wǎng)自動化的實施涉及的部門多，投資大，是一項系統(tǒng)工程，因此配網(wǎng)自動化的規(guī)劃是必不可少的，必須結(jié)合當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃，制定詳細(xì)的配網(wǎng)自動化的實施計劃，整體考慮，分期分批實施，同時要和供電企業(yè)內(nèi)部信息化建設(shè)相協(xié)調(diào)。另外，從供電部門的實際需要和發(fā)展需求出發(fā)技術(shù)上統(tǒng)一平臺，管理上易于維護(hù)，經(jīng)濟上節(jié)約資金。在實施過程中，注重已有的調(diào)度自動化的升級改造與建設(shè)配網(wǎng)自動化統(tǒng)一考慮，新上調(diào)度自動化與建設(shè)配網(wǎng)自動化統(tǒng)一考慮。

　　配電線路設(shè)備的戶外運行環(huán)境，對開關(guān)設(shè)備、配電終端設(shè)備等提出了更高的要求，必須考慮雷擊過電壓、低溫和高溫工作、雨淋和潮濕、腐蝕、風(fēng)沙、振動、電磁干擾等因素的影響，在開關(guān)的外絕緣材料、電子設(shè)備的設(shè)計、元器件的篩選等方面應(yīng)綜合考慮其性價比。

　　此外，配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的站端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方控制的頻繁程度比輸電網(wǎng)自動化系統(tǒng)要高得多，因此要求配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的站端設(shè)備具有更高的可靠性。

　　配電終端設(shè)備中的電源用于控制開關(guān)動作，正常情況下從線路中取得，線路失電后的后備電源應(yīng)具有較高的可靠性。

　　在實施配網(wǎng)自動化后，降低了運行人員的勞動強度，提高了勞動效率，使運行人員對網(wǎng)絡(luò)的運行狀況掌握得更全面更快捷，為供電企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟效益和社會效益。配網(wǎng)自動化的實施，改變了配電網(wǎng)傳統(tǒng)的運行管理方式，但對運行人員提出了較高的要求

　　6 結(jié)束語

　　經(jīng)濟的發(fā)展對配網(wǎng)自動化提出了更高的要求，配網(wǎng)自動化也是電力系統(tǒng)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢。技術(shù)在發(fā)展，需求也在提高，最終目的都是為了擴大供電能力，提高供電可靠性，優(yōu)化電力服務(wù)。從目前的應(yīng)用情況，有些內(nèi)容只限于開發(fā)、研制和試用階段，因此，應(yīng)本著從實際出發(fā)，統(tǒng)籌安排，循序漸進(jìn)的原則，綜合考慮近期與遠(yuǎn)期、全局與局部、主要與次要的關(guān)系，進(jìn)一步設(shè)計開發(fā)出先進(jìn)、通用、標(biāo)準(zhǔn)的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)，對電力市場的發(fā)展具有重要意義。

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