毕业论文：某县供电局配电网自动化系统方案的研究

目录/提纲：……
（一）数据采集和通信的功能
（二）数据处理
（三）安全监控
（四）运行记录
（五）微机保护功能
（六）电压和无功功率控制功能
（七）远动功能
（八）人机联系功能
（一）微机保护功能要求
（二）后台监控系统的要求
（三）系统的可靠性要求
（四）操作和维护的要求
（五）抗干扰性能要求
一、纵向分层
二、横向分布
（一）系统最大运行方式、变压器并列运行下的短路计算
（二）系统最大运行方式、变压器分列运行下的短路计算
（三）系统最小运行方式、变压器分列运行下的短路计算
……

毕业论文：某县供电局配电网自动化系统方案的研究
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摘要

随着用电量的增加，供电质量日益成为人们关注的焦点，我国国民经济的迅速发展对配电网供电质量及经济运行指标等提出了更高的要求。为了提高配电网运营的各项技术经济指标，配电自动化系统的建设势在必行。本文首先介绍了配电自动化的内容和国内外配电自动化的发展现状，以及配电自动化系统设计的重要性及其必要性。然后详细分析了配电自动化系统中馈线自动化、通信系统及主站系统的应用技术。在此基础上，结合邵武市配电网的结构特点与实际情况，确定所采用的配电自动化系统模式，馈线自动化方案及FTU所需的各项功能、通信系统所采用的通信方案以及配电SCADA系统所需的各项功能等。最后对配电网短路电流进行了说明与计算。该配电自动化系统方案的实施，可以提高该县的供电的质量和可靠性，提高了电力系统的经济效益。
关键词：配网自动化；馈线自动化；通信系统；主站系统；短路计算

ABSTRACT

As the increase of the power construction, power supply quality becomes the focus that people pay close attention to day by day. The rapid development of native economy put forward a higher request of electrical quality and economical running target. In order to enhance the control of the net and realize the real digital net, the reconstruction of the distribution network must be done. This paper introduces the content and the development of distribution automation at home and abroad, as well as the significance to implement distribution automation system. Then there is a detailed analysis of the technology of feeder automation, communication system, SCADA system, and so on. On
……（新文秘网https://www.wm114.cn省略1919字，正式会员可完整阅读）……　
术集于一体的信息管理系统，是一个对配电网络进行实时监测、协调和控制的集成系统，是电力系统自动化重要的一部分。其发展过程经历了三个阶段：第一阶段是实现故障自动隔离、自动抄表技术的系统。第二阶段是从二十世纪八十年代中期开始，通过大量的配电自动化试点工作及营业自动化、负荷控制、馈线自动化的试点工作，大部分为独立的新时期配电自动控制系统；第三阶段从二十世纪九十年代中期开始，基于计算机和网络通信技术的迅速发展、电力工业的市场化改革，以用户自动化、配电管理系统、配电自动化为主要内容的综合自动化俨然成为配电网自动化的发展方向。
作为电力系统自动化发展进程中的一个重要阶段，配网自动化是以上一级电网的自动化作为基础。现今，国内外的配电网基本上都实现了高压配电网或输电网的调度自动化和变电站综合自动化，这些电压等级的电网自动化是实施配电网自动化的前提和基础。根据我国电网管理体系的实际情况，实施配网自动化的配电网是指10kV及以下的面向最终用户的中低压配电网。在国外，开展配网自动化工作一般是在36~0.4kV的中低压配电网中进行。
实现配网自动化有利于配电网的正常运行，也能对配网运行方式进行优化；有利于在供电可靠性的基础上保证用户用电的及时有效性；对于高质量的电能更有保障，进一步能满足高端家用电器和高科技设备的用电要求，同时避免高峰低谷的出现，防止电压幅值、谐波和频率产生的不良影响。

1.2 国内外配电网自动化现状与发展趋势
1.2.1 国外配电自动化现状和发展趋势
在国外配电网自动化技术发展较早。在一些发达国家中，配电自动化系统受到了高度的重视，国外的配电自动化系统已经形成了集电容器组调节控制、变电所自动化、远程抄表技术及用户负荷控制等系统于一体的配电管理系统，其功能就达到130余种。
国外的一些著名电力系统设备制造厂家大部分都涉及配电自动化领域，如美国Cooper公司、摩托罗拉公司、德国西门子公司、法国施耐德公司、日本东芝公司、英国ABB公司等，均推出了各具自己特色的配电网自动化产品。
芬兰"Espoo Sahko"电力公司的配电自动化网络覆盖了该公司的90000个用户，9座110/35kV的一次变电所，1200km的10kV馈线。在二十世纪八十年代中期，新加坡公用电力局投运并在90年代加以发展和完善的超大型配电网中的SCADA系统，规模最初覆盖了220kV配电网的1200个配电所，到目前已经将网l管理功能扩展到10kV配电网，覆盖约3000个配电所。
目前，国外正致力于配电自动化系统和配电网仿真系统等的研究，且在研究中通过负荷分配的优化来减少损耗，管理变压器负荷运行情况，最大限度地利用变压器容量，降低系统有功损耗，按即时电价对用户负荷进行管理等。
1.2.2 国内配电自动化现状和发展趋势
随着电力市场建设和电力系统的快速发展，我国一些大规模的配电网建设已经进入正轨。设备的使用量将大幅增加，大大提高了供电设备的可靠性。随着城市配电网电自动化的试点并投入使用，中国有100多个城市供电企业实施具有自己特色的配网自动化系统，并已取得初步成效。但仍有很多问题需要解决。因此，配电自动化的发展似乎已成为电力市场建设的一个重要组成部分。
从国内配电自动化发展现状来看，我国配电网自动化的发展趋势大致为：
1.配电网自动化功能框架
国际供电会议(CIGRED)将配电自动化功能划分为四组：电网运行、运行计划及其优化、维修管理、用户联系和控制。
2.集成化、综合化、智能化
早期配电自动化的实施通常采用发展独立的、单项自动化系统来解决问题，但由于配电自动化的功能之间有着不同程度的关联，大部分要求很难满足。配电自动化系统采用全面解决的方案，走系统集成之路，利用这种方法使得各种应用之间可共享投资和运行费用，降低用户的投资。
3.配电网优化运行
电力市场的不断完善迫使电力企业以效益为目标，把工作中心转移到降低成本效率管理和为用户提供优质服务上。
4.电能质量成为关注焦点
电能质量的定义是：导致用电设备故障或不能正常工作的频率、电流或电压偏差。电能质量和产品质量是不相同的，它具有以下两个特点：一是不同的供电时间和不同的供电点，电能的质量指标是不同的；二是不完全取决于电力生产的企业。
5.配电数字通信技术高速发展
采用OFDM的数字配电线通信技术已基本成熟，配电线通信技术下一步将向构件配电线数字通信的方向发展，实现配电线数字通信网的技术关键是数据高速传输及网络互联。
1.2.3 配电自动化的难点分析
(1)配电自动化系统比输电自动化系统对设备的要求高，而且规模也要大得多，因而建设费用也要高得多。因此每台设备的成本要受到限制。
(2)输电网自动化系统的站端设备一般都放在需测控的变电所内，而配电自动化系统大量的站端设备，如馈线RTU必须放在户外，工作条件恶劣，对站端设备要求较高。
(3)由于配电自动化的站端设备数量非常多，从目前成熟的通信手段看，没有一种通信方式能够单独满足通讯系统的要求，必须综合采用多种通讯方式，增加了通信系统的建设难度。
(4)为了实现故障位置判断、隔离故障区段、恢复正常区域的信息，对于野外现场RTU的控制电源和工作电源的提取问题异常困难。目前常采用蓄电池和与之配套的充电器和逆变器。长期未进行深放电的蓄电池性能受到较大的影响，而对于蓄电池的充放电，通常是不便进行控制的。
1.3 课题的意义和主要工作
配电网自动化是一个综合性的工程，涉及网络规划、设备型号选型、城市建设、网络布局规划等，内容丰富，技术性强，涉及到一系列广泛的问题。首先，在实施配电自动化网络结构的前提下，必须与配电自动化涉及的规划相结合。如果其布局不合理，结构不灵活，配电自动化功能将大大降低。它涉及到信息采集点，信息传输的流量，通信网络规划的选择和配电网络结构优化。因此，城市电网应该与配电自动化一并规划建设。配电网的改造、设备的选择，都应该考虑到今后的配电自动化的发展情况。
在实施配电自动化的一些工程中，有很多工程是不够成功的，一个重要原因是没有清晰的认识配电自动化的功能需求，没有与城市规划相结合。
本文根据邵武市（福建省一个县级市）配网规划进行了分析，阐述了配网自动化系统设计的基本思路、范围和原则，并对邵武市配网自动化系统进行总体框架设计，较为详细的阐述了配网自动化系统的整体设计方案。对配电自动化系统的功能进行了全面的分析，包括配变电站自动化、电网通信系统及远动装置、馈线自动化、配电网地理信息系统等。最后还对配电网短路故障进行了分析和相应的计算。


第二章 配电网自动化管理系统

配电自动化系统（Distribution Automation System，简称 DAS）是一个涵盖很广，用于管理与运行配电网的综合自动化系统，包含了配电网中的变电站，馈线网络以及用户的管理、监控、优化等功能。
通常把从变电、配电到用电过程的监视、控制和管理的综合自动化系统，称为配电管理系统（Distribution Management System，简称DMS）。
2.1 配电管理系统的功能及结构
DMS的功能可以从两个方面来说明：
1）从结构功能看，DMS是一个计算机网络，其中包含了SCADA服务器、配电网地理信息系统(AM/FM/GIS)服务器及服务于系统的各种功能软件（PAS，常称为高级应用软件）。系统在DMS数据库管理系统（DBMS）下协调工作。整个系统还包含了生产管理的管理信息系统（MIS）以及其他有关的服务系统。当今的DMS结构均趋向模块化结构，按分布式组成系统。
2）从配电网运行管理功能看，SCADA与AM/FM/GIS是DMS的两个基本运行管理功能。在这两个功能提供的信息基础上，配合基本应用软件，可以实现多种运行管理功能，主要有：负荷管理、运行监控及故障处理、无功/电源优化及监控、电网分析、维修计划及管理、网络重构、负荷预测、需方用电管理、调度培训模拟等。
图2.1给出了DMS的功能及结构示意图。

图2.1 DMS的功能及结构示意图

2.2 配电变电站自动化
变电站自动化是将变电站的二次设备(包括信号系统、测量仪表、自动装置、远动装置和继电保护等)经过功能的组合和优化设计。然后利用先进的信号处理技术、计算机技术、通信技术和现代电子技术，实现对变电站的输、配电线路和主要设备的监控、门动测量微机保护以及与调度控制中心通信等综合性的自动化功能。
变电站综合自动已是配电网自动化系统集成中，最见效益的一个领域。在输电系统中，同样如此。
2.2.1 变电站自动化系统的主要功能
一般的来说，变电站自动化系统主要包括数据采集和通信、数据处理、微机保护、安全监控、电压无功控制、开关操作等功能[1]。
（一）数据采集和通信的功能
包括主变压器和线路的直流测量、交流测量、隔离开关等遥信量的实时采集、保障信息的收集，并与上级统一时钟。
（二） 数据处理
线路主变压器及各条线路的功率和功率因数的计算、事件顺序记录、电能的计算与统计等。
（三） 安全监控
系统的运行状况监测，变电站运行状态监测，远程测量的监视，事故信号和预告信号的报警，变压器分接头和电容器组的手动、自动的调整。
（四） 运行记录
事故记录和电力系统的运行记录，设备的运行记录，系统的历史数据记录，及各种记录的统计，屏幕拷贝等。
（五） 微机保护功能
包括线路保护、变压器保护、电容器保护、母线保护及一些其他设备的保护的配置。
（六） 电压和无功功率控制功能
有载调压变压器分接头和并联补偿电容器的综合调控，以确保电压质量和无功补偿的优化。
（七） 远动功能
包括传统的遥控、遥调、遥信、遥测，通过远程监控和修改来保护定值，故障记录，并从远方传输功能。
（八） 人机联系功能
在线修改数据库的参数，控制闭锁与解除，在线生成、修改各种画面及报表；画面多窗口显示，画面可缩小、放大，极其方便，当地和远方操作以及当地操作的防误操作等功能。
2.2.2 变电站自动化系统的技术要求
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