配电自动化建设和改造ppt课件.ppt

配电自动化建设与改造(Q/GDW 625配电自动化建设改造标准化设计技术规定)国家电网公司,1,1、配电自动化发展现状2、配电自动化建设与改造原则3、配电终端类型和数量规划,主要内容,1、配电自动化发展现状,提高供电可靠性,减少计划停电时间网络运行优化分析，提高转供能力；开展带电作业；优化停电计划管理，减少重复停电；优化抢修资源配置，提高工作效率。,配电自动化系统建设目的,减少故障停电时间通过故障自动定位，减少故障查找时间；通过遥控操作，减少故障隔离操作时间；通过标准化抢修，减少故障修复时间。,通过自动化开关设备相互配合实现故障隔离和健全区域恢复供电,不需要建设通信网络和主站计算机系统。,第一阶段：馈线自动化系统（FA）,基于通信网络、馈线终端单元和后台计算机网络的实时应用系统,兼备正常情况下的运行状况监视及故障时的故障处理功能。,第二阶段：配电自动化系统（DAS）,结合配电GIS、OMS、TCM、WMS，并与需求侧负荷管理（DSM）相结合，覆盖配网调度、运行、生产的全过程，支持客户服务，实现配用电综合应用。,第三阶段：配电管理系统（DMS）,配电自动化发展历程,国外配电自动化发展历程,配电自动化是提高供电可靠性的必要手段。配电自动化对于提高成熟电网供电可靠性具有投资少、见效快等显著优势，供电可靠性从98%以下至99.9%的提升主要依靠网架改造，从99.9%至99.999%的提升则必须依靠配电自动化建设。,国外配电自动化系统建设经验,与主网调度自动化（EMS）强调电网节点全覆盖、设备全监控不同，配电自动化建设必须适应配网设备点多面广、辐射状运行、配套设施建设难度大等特点，充分考虑建改规模与可靠性提升之间的递减关系，采取部分节点遥控，部分节点遥测的方式实现10千伏配网信息采集，通过数据共享完成配网信息全覆盖和10千伏关键节点控制。,ERDF公司一直致力于配电网遥控开关OMT 改造工作，在111.4万台中压开关中，目前遥控开关已整体占8.2%（2019数据），在此基础上逐步开发FAC系统，这是一个逐步积累和渐进的过程，从投资角度讲并不是很大，同时也能保证电网正常运行。,ERDF内部有一个遥控开关率统计标准：遥控开关率=遥控开关数量/区域内变电站出线开关数量实施控制标准为：城市3-4、郊区或乡村2-3，参考数值为2.5，如果本区域值超过参考值，就可以实施FAC系统，理论上讲，数值越高，故障定位的范围就越小。,配电自动化整体工作开展情况,2009年9月,2019年1月,公司运检部全面启动配电自动化相关制度标准的编制工作。,按关于下达智能电网试点项目计划的通知，正式在公司范围启动配电自动化建设，并确定北京、杭州、厦门、银川为第一批试点单位。,按关于下达坚强智能电网第二批试点项目计划的通知要求，确定在天津、唐山等19个重点城市开展第二批配电自动化试点工程建设工作。,2019年2月,按公司智能电网项目推广计划，确定在南昌、福州等7个重点城市开展配电自动化推广工程建设工作。,公司配电自动化建设应用,2019.1,2019.10,完成北京、杭州、厦门、银川配电自动化试点项目建设实施方案审查批复工作，第一批试点单位开始工程建设。,完成天津、青岛等19家配电自动化试点项目单位建设实施方案批复工作，第二批试点单位开始工程建设。,2019.10,完成南昌、沈阳、福州等7家配电自动化推广项目单位建设实施方案批复工作，各单位开始工程建设。,完成北京等配电自动化试点项目工程验收工作，第一批试点项目全面进入试运行阶段。,2019.12,完成北京等配电自动化试点项目实用化验收工作，第一批试点项目全面进入正式运行阶段。,2019.11,2019.1,完成天津、青岛、等配电自动化试点项目工程验收工作，第二批试点项目全面进入试运行阶段。,截止目前为止，公司共批复配电自动化项目66个，（其中16家单位已经通过实用化验收，18家单位通过工程验收）覆盖2518平方公里，共改造配电线路6186条，,进一步提高供电可靠性和优质服务水平 第一批试点单位利用配电自动化系统共减少停电16402.15时户，平均配网故障处理时间由68.25分钟降低至9.5分钟，进一步加强了配网生产专业化、精益化管理，进一步提升了供电可靠性和优质服务水平，实用化工作取得了显著成效。,北京、天津等12家已通过实用化验收的单位，主站运行率100%，月均终端在线率96.82%，月均遥控次数863次，成功854次；月均完成故障处理52次，成功率99.36%。平均倒闸操作时间由26.9分钟降至3.9分钟；非故障区域恢复供电时间由50.8分钟降至10.9分钟。,15,2019年7月25日公司召开“配电自动化建设应用提升工作启动会暨专项工作组第一次工作会”,全面落实公司坚强智能电网发展战略，贯彻“统一标准、统筹规划、协调推进”方针，强化系统顶层设计，建立常态投资机制，统筹推进配电网与配电自动化系统建设，提高系统功能实用性，强化工程管控和运行指标监督，确保配电自动化建设投资合理、系统功能实用、运行安全可靠。,完善“一个体系”（配电自动化技术标准体系），以标准为引领编制配电自动化发展规划加强“两项管理”（配电自动化项目管理、系统实用水平和运维质量管理），规范项目审批流程，强化运维质量管控加快实施“三个重点项目”（完善信息交互和数据共享、研发标准化配电终端、建设配电自动化培训体系），进一步提高系统先进性、实用性、可靠性和安全性，全面支撑现代配电网精益化管理。,配电自动化技术标准编制计划列表,“硬件标准化、功能实用化、终端模块化、通信多样化”,2、配电自动化建设与改造原则,2.1 一般原则,1. 根据不同供电区域可靠性要求设定合理系统建设改造目标、技术方案，因地制宜、分阶段实施。2. “标准化设计，差异化实施”原则，充分利用已有资源。3. 应根据设定目标，合理选择主站建设规模、终端配置和通信网络等配套设施建设模式。4. 应满足电力二次系统安全防护等有关规定，遥控应具备安全加密认证功能。,配电自动化建设应遵循的原则,术语及解释,“一遥”：遥信“二遥”：遥信、遥测“三遥”：遥信、遥测、遥控,网架中的关键性节点，如架空线路联络开关,进出线较多的开关站、配电室和环网单元,采用“三遥”配置,网架中的一般性节点，如分支开关、无联络的末端站室,采用“两遥”配置,避免盲目追求配电自动化“三遥”率。,24,配电自动化建设改造原则,2.2 主站建设改造原则,配电主站规模按照实施地区3-5年后配网实时信息总量进行设定，并按照大、中、小型进行差异化配置。配网实时信息量测算方法详见 Q/GDW 625配电自动化建设改造标准化设计技术规定附录A。配网实时信息量在10万点以下的建设小型主站；配网实时信息量在10-50万点之间的建设中型主站；配网实时信息量在50万点以上的建设大型主站；配网实时信息量在30万点以上的大型县公司可单独建设主站。,配电自动化主站规模,1）小型配电主站在生产控制大区配置2台数据库服务器，2台SCADA服务器（兼前置服务器和应用服务器），1台接口服务器和1台磁盘阵列；在管理信息大区配置2台无线公网采集服务器，1台WEB服务器和1台接口服务器，二次安全防护装置及相关网络设备；2）中型配电主站在生产控制大区配置2台数据库服务器， 2台时间序列数据库服务器，2台SCADA服务器，2台前置服务器，1台应用服务器，1台接口服务器和1台磁盘阵列；在管理信息大区配置2台无线公网采集服务器，1台接口服务器，1台WEB服务器，1台时间序列服务器，二次安全防护装置及相关网络设备；3）大型配电主站在生产控制大区配置2台数据库服务器，2台时间序列数据库服务器，2台SCADA服务器，2台前置服务器，2台应用服务器，1台接口服务器和1台磁盘阵列；在管理信息大区配置2台无线公网采集服务器，1台接口服务器，2台时间序列数据库服务器，2台WEB服务器和1台磁盘阵列，二次安全防护装置及相关网络设备。详见 Q/GDW 625配电自动化建设改造标准化设计技术规定附录B。,配电自动化主站硬件差异化配置,1）基本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。2）扩展功能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。配电主站软件配置清单详见 Q/GDW 625配电自动化建设改造标准化设计技术规定附录C。,配电自动化主站软件配置,1）在信息安全、区之间安装国产硬件防火墙实施访问控制;2）在生产控制大区与管理信息大区之间部署正、反向电力系统专用网络安全隔离装置进行电力系统专用网络安全隔离;3）在信息安全、区之间安装国产硬件防火墙实施安全隔离;4）配电主站下发的遥控命令应带有基于调度证书的数字签名。,配电自动化主站信息安全,配电自动化系统,区,区,图形数据 拓扑数据,反向隔离 装置,实时 数据,正向隔离 装置,统一接口规范：IEC 61968/61970 CIM,GIS平台,统一显示规范：SVG,EMS,图形模型,2.3 配电终端建设模式,1）配电终端按照监测对象的不同分为： 馈线终端（FTU） 站所终端(DTU) 配变终端(TTU)2）配电终端按照功能分为： “三遥”终端 “二遥”终端：基本型 标准型 动作型,配电终端的类型,1）配电终端应具备运行数据采集、存储、通信及维护等功能；2）配电终端通信规约宜采用符合DL/T 634远动设备及系统标准（IEC 60870）的104、101通信规约或符合DL/T 860变电站通信网络和系统标准（IEC 61850）的协议。3）配电终端应具备硬件异常自诊断和告警、远端对时、远程维护等功能；4）配电终端电源应具有无缝投切的后备电源并具备为通信设备提供电源的能力；5）配电终端应具备状态量采集防抖功能，并支持上传带时标的遥信变位信息。,对配电终端的总体要求,1）具备就地采集模拟量和状态量，控制开关分合闸，数据远传及远方控制功能；2）具备同时为通信设备、开关分合闸提供配套电源的能力；3）宜采用TV取电，并支持双路电源输入和自动切换功能；4）后备电源宜采用蓄电池或超级电容，具备自动充放电管理功能；蓄电池供电时应保证完成分-合-分操作并维持终端及通信模块至少运行4小时；超级电容供电时应保证分操作并维持终端及通信模块至少运行15分钟；5）配有当地/远方选择开关和控制出口硬压板，支持控制出口软压板功能；6）整机稳态运行功耗宜不大于15VA（不含通信模块、操作电源功耗）。,“三遥”馈线终端（FTU）的技术要求,1）基本型终端（带通信功能的故障指示器（一遥）也可）（1）应能接收故障指示器遥信、遥测信息，并实现信息上传，应具备现场带电安装条件；（2）宜采用内置式锂电池供电，并可采用太阳能等方式充电；具备终端及故障指示器远程管理功能；（3）配电线路一般节点或不具备加装TA装置的线路宜采用基本型终端。,“两遥”馈线终端（FTU）的技术要求,2）标准型终端（也可“三遥”配置 “两遥”用）（1）具备就地采集开关模拟量和状态量的功能，满足测量数据、状态数据的远传功能；（2）可采用TV取电或TA取电等就地取电方式；（3）整机正常运行功耗宜不大于10VA（不含通信模块功耗）；（4）馈线分支开关以及无联络的末端站室宜采用标准型终端。 今后可比较方便地升级为“三遥”,“两遥”馈线终端（FTU）的技术要求,3）动作型终端（1）具备就地采集开关模拟量和状态量的功能，满足测量数据、状态数据的远传功能；（2）宜采用TV取电就地取电方式；（3）具备开关就地控制、故障检测、快速切除功能，满足为开关提供操作电源的能力；（4）动作定值可当地或远方整定；（5）整机正常运行功耗宜不大于15VA（不含通信模块、操作电源功耗）；（6）对于重要用户分支、故障率高且影响范围大的分支宜采用动作型终端并配置断路器。（NL大或PL大）,“两遥”馈线终端（FTU）的技术要求,L（分支长度）,N（用户数）或P（负荷）,1）具备就地采集至少4路开关的模拟量和状态量以及控制开关分合闸功能，满足测量数据、状态数据的远传和远方控制功能；2）具备为通信设备、开关分合闸提供配套电源的能力；3）宜采用TV取电，并支持双路电源输入和自动切换功能；4）后备电源宜采用蓄电池或超级电容，具备自动充放电管理功能；蓄电池供电时应保证完成分-合-分操作并维持终端及通信模块至少运行8小时；超级电容供电时应保证分操作并维持终端及通信模块至少运行15分钟；5）配有当地/远方选择开关和控制出口硬压板，支持控制出口软压板功能；具备数据转发功能；6）整机正常运行功耗宜不大于20VA（不含通信模块、操作电源功耗）。,“三遥”站所终端（DTU）的技术要求,1）标准型终端（1）应能接收至少4路故障指示器遥信、遥测信息，并具备信息上传功能；（2）具备就地采集至少4路开关的模拟量和状态量的功能，满足测量数据、状态数据的远传功能；（3）可采用TV取电或TA取电等就地取电方式；（4）具备数据转发功能；（5）整机稳态运行功耗宜不大于15VA（不含通信模块功耗）。,“两遥”站所终端（DTU）的技术要求,2）动作型终端（1）具备就地采集开关模拟量和状态量的功能，满足测量数据、状态数据的远传功能；（2）具备开关就地控制、故障检测、快速切除功能；（3）动作定值可当地或远方整定；（4）宜采用TV取电本地取电方式；（5）整机正常运行功耗宜不大于15VA（不含通信模块、操作电源功耗）；（6）对于重要用户分支、故障率高且影响范围大的分支宜采用动作型终端并配置断路器。（NL大或PL大）。,“两遥”站所终端（DTU）的技术要求,2.4 通信方式,1）主要包括：无源光网络（xPON）、工业以太网、电力线载波通信3种。2）对于“三遥”终端覆盖率较高区域，宜采用无源光网络（xPON）；对于设备级联数较多的线路，可采用工业以太网；对于光纤无法覆盖的区域，可采用电力线载波。3）采用xPON技术，光线路终端（OLT）宜布置在站室内，接入骨干通信网（四级）；光网络单元（ONU）端口、通道宜采用冗余方式建设。4） ONU应支持双PON口，双MAC地址，至少满足4个10M/100M以太网电口、2个RS232/485串行接口的接入要求；5） ONU应采用直流12V/24V供电，额定功耗不应大于10W，瞬时最大功耗不应大于40W（持续时间小于50ms）；6）采用工业以太网技术，汇聚交换机宜配置在站室内，接入骨干通信网（四级）；工业以太网应使用环网结构，具备全保护自愈功能。,有线通信方式,1）无线通信方式主要包括专网、公网2种。2）采用无线公网技术时，应满足电力二次系统安全防护等有关规定，采用基于VPN的组网方式，并支持用户优先级管理。3）采用串口通信的无线通信终端额定功耗不应大于1W，瞬时最大功耗不应大于5W（持续时间小于50ms）；采用以太网口通信的无线通信终端额定功耗不应大于5W，瞬时最大功耗不应大于10W（持续时间小于50ms）。4）无线专网可采用230MHz复用等技术。,无线通信方式,具备遥控功能的区域宜优先采用专网通信方式依赖通信实现故障自动隔离的区域宜采用光纤专网通信方式不具备电力光纤通信条件的配电终端可采用无线通信方式,配电通信,光纤专网,电力载波,无线公网,44,配电自动化建设改造原则,2.5 馈线自动化,馈线自动化实现方式,1) 集中型(1)全自动式：主站通过收集区域内配电终端的信息，判断配电网运行状态，集中进行故障定位，自动完成故障隔离和非故障区域恢复供电；(2)半自动式：主站通过收集区域内配电终端的信息，判断配电网运行状态，集中进行故障识别，通过遥控完成故障隔离和非故障区域恢复供电。,2)就地型(1)智能分布式：通过配电终端之间的故障处理逻辑， 实现故障隔离和非故障区域恢复供电， 并将故障处理结果上报给配电主站；(2)重合器式：在故障发生时，通过线路开关间的逻辑配合，利用重合器实现线路故障的定位、 隔离和非故障区域恢复供电。,不需要通信类（自动化开关相互配合） 1）重合器与电压-时间型分段器配合（2次重合） 2）重合器与过流脉冲计数型分段器配合（多次重合） 3）合闸速断配合（1次重合）特点： 会发生越级跳闸，健全用户短暂停电；多次重合到永久故障，对 系统造成冲击；运行方式改变后需要现场重置定值 相互高速通信类： 1）光纤纵差保护（适合于开关间馈线无负荷供出情形） 2）邻域交互快速保护（普遍适用） 特点：不会发生越级跳闸；健全部分不会短暂停电； 适合于对供电可靠性 要求高的用户；自适应运行方式,“就地型”（不依赖主站）,“集中型”（含有主站）,2.6 信息交互,按照“源端唯一、全局共享”原则，配电自动化系统从EMS获取高压配电网信息，从PMS/GIS系统导入10kV配电网图形模型信息，构建完整的配电网图模信息，遵循IEC61968标准构架和接口方式，确保主站系统数据标准性和功能开放性，实现对配电GIS、PMS、95598等多个系统间互动应用，加快配电故障响应及处理速度，加强配电网故障抢修、检修的信息互动与业务集成，为配电网生产抢修指挥提供技术支撑，提高配电管理工作效率和工作质量。,信息交互,2.7 一次设备改造,增加电动操作机构，电动操作机构的额定功率应不大于120W，瞬时最大功率应不大于240W；增加TV用于测量和二次设备供电，TV宜采用线-线接线方式，TV额定容量应满足电动操作机构的操作功率要求，二次侧额定电压可以为AC220V或AC100V，应配置高压熔丝；根据需要增加开关位置、储能状态等辅助接点信号；每开关间隔至少配置A相、B相、C相或A相、C相、零序三个TA，用于测量和故障判断，用于故障检测的TA至少应满足10P10的故障电流采样要求。航空插头标准化,“三遥”改造,可采用TV取电、交流取电、TA取电等方式为二次设备供电；根据需要增加开关位置、储能状态等辅助接点信号；每开关间隔至少配置A相、B相、C相或A相、C相、零序三个TA，用于测量和故障判断，用于故障检测的TA至少应满足10P10的故障电流采样要求。航空插头标准化,“两遥”改造,2.8 关键问题,4家单位平均终端离线率为3.27%（设备离线共计1412.7小时）,终端及通信设备质量有待进一步提高。配电自动化终端及通信设备受外部环境变化影响较大，终端及附属器件故障、电源异常、通信中断等情况成为影响了配电自动化系统可靠运行的主要原因,馈线自动化功能共发生13次拒动，其中由于遥信缺失、通信异常造成的占84.6%；,共执行遥控操作3930次，平均遥控失败率为0.7%（共31次）其中由于终端故障引起占19.4%（6次），由于通信异常引起占64.5%（20次），,3、配电终端类型和数量规划,60,影响供电可靠性的因素,计划停电：2000-2019年统计约占70% -管理提升：状态检修、带电检测和不停电作业故障停电：2000-2019年统计约占30% -配电自动化,61,故障处理所需时间,t1：故障查找时间t2：故障隔离时间t3：故障修复时间 T=t1+t2=t3,62,决定终端类型和数量的因素,1）只计及故障因素造成停电的可靠性要求Afset2）在故障定位指引下由人工进行故障区域隔离所需时间t23）故障修复所需时间t34）馈线年故障率F5）网架结构是否满足N-1准则,63,一般原则,3.1 网架结构满足N-1的情形,全部采用“三遥”终端,对2台分段开关进行“三遥”，将馈线分为3段,全部采用“两遥”终端,对2台分段开关进行“两遥”，将馈线分为3段,采用“三遥”和“两遥”终端混合,对2台分段开关进行“三遥”，每个“三遥”段内对2个开关进行“两遥”（h=2）,3.2 网架结构不满足N-1的情形,全部采用“三遥”终端,对2台分段开关进行“三遥”，将馈线分为3段,全部采用“两遥”终端,3.3 单条馈线上所需“三遥”或“二遥”终端数量的确定,联络开关,架空线路,电缆线路,方型代表”三遥”开关,3.4 典型计算参数,认为A+区域由于采用状态检修、带电检测和不停电作业等配电网管理提升因素以后可以有效减少区域的计划停电，其故障停电户时数占总停电户时数的百分比为100%， A类、B类、C类和D类区域采取管理提升后，认为其故障停电户时数占总停电户时数的百分比分别为80%、60%、40%和20%。E类区域由于暂不考虑建设配电自动化，因此未将其列入计算范围。各类区域的折算得到的AFset值如表1所示。表1 各类区域的AFset,77,典型参数,78,典型参数,3.5 典型计算结果,80,A+区域,81,A区域,82,B区域,83,B区域,84,C区域,85,C区域,86,D区域,87,D区域,88,D区域,3.6 规划实例,规划范围情况,A+区规划,A区规划,B区规划,C区规划,各类终端数量汇总,谢谢大家!,刘健 陕西电力科学研究院 Senior Member of IEEE 邮编:710054 电话:13319183017 E-mail: powersys263,