配電網(wǎng)自動化技術(shù)

DistributionAutomationTechnology電氣工程與自動化學院郭謀發(fā)第7章電力用戶用電信息采集系統(tǒng)7.1系統(tǒng)方案7.1.1對象分類及采集要求7.1.2預(yù)付費方式7.1.3系統(tǒng)總體架構(gòu)7.1.4主站設(shè)備配置7.1.5應(yīng)用部署模式7.2通信信道7.3公變監(jiān)測系統(tǒng)7.3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.3.2系統(tǒng)功能7.3.3通信組網(wǎng)7.4集中抄表系統(tǒng)7.4.1技術(shù)展望7.4.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.4.3采集設(shè)備通信組網(wǎng)第7章電力用戶用電信息采集系統(tǒng)

電力用戶用電信息采集系統(tǒng)是用電信息采集、處理和實時監(jiān)控的自動化系統(tǒng)，是智能配電網(wǎng)的一個重要組成部分。用電信息采集系統(tǒng)在邏輯上分為主站層、通信信道層、采集設(shè)備層三個層次。系統(tǒng)可以按照統(tǒng)一的接口規(guī)范和接口要求，實現(xiàn)與“SG186”等系統(tǒng)連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。7.1系統(tǒng)方案----對象分類及采集要求電力用戶用電信息采集系統(tǒng)的采集對象包括所有電力用戶，如：專線用戶、各類大中小型專變用戶、各類380/220V供電的工商業(yè)用戶和居民用戶、公用配變考核計量點等。將用戶分為六大類：大型專變用戶、中小型專變用戶、三相一般工商業(yè)用戶、單相一般工商業(yè)用戶、居民用戶、公用配變考核計量點采集對象數(shù)據(jù)類別大型專變用戶電能數(shù)據(jù)：總電能示值、各費率電能示值、總電能量、各費率電能量、最大需量；交流電氣量：電壓、電流、有功功率、無功功率、功率囚數(shù)等：工況數(shù)據(jù)：開關(guān)狀態(tài)、終端及計量設(shè)備工況信息；電能質(zhì)量：電壓、功率因數(shù)、諧波等越限統(tǒng)計數(shù)據(jù)；事件記錄：終端和電能表記錄的事件記錄數(shù)據(jù)；其他數(shù)據(jù)：預(yù)付費信息、負荷控制信息等。中小型專變用戶電能數(shù)據(jù)：總電能示值、各費率電能示值、總電能量、各費率電能量、最大需量；交流電氣量：電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等；工況數(shù)據(jù)：開關(guān)狀態(tài)、終端及計量設(shè)備工況信息；事件記錄：終端和電能表記錄的事件記錄數(shù)據(jù)；其他數(shù)據(jù)：預(yù)付費信息等。三相一般工商業(yè)用戶電能數(shù)據(jù)：總電能示值、各費率電能示值、最大需量等；事件記錄：電能表記錄的事件記錄數(shù)據(jù)；其他數(shù)據(jù)：預(yù)付費信息等。單相一般工商業(yè)用戶居民用戶電能數(shù)據(jù)：總電能示值、各費率電能示值；事件記錄：電能表記錄的事件記錄數(shù)據(jù)；其他數(shù)據(jù)：預(yù)付費信息等。公用配變考核計量點電能數(shù)據(jù)：總電能示值、總電能量、最大需量等；交流電氣量：電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等；工況數(shù)據(jù)：開關(guān)狀態(tài)、終端及計量設(shè)備工況信息；電能質(zhì)量：電壓、功率因數(shù)、諧波等越限統(tǒng)計數(shù)據(jù)；事件記錄：電能表記錄的事件記錄數(shù)據(jù)。7.1系統(tǒng)方案----預(yù)付費方式主站具備兩種形式的預(yù)付費功能。第一種是主站實時采集用戶當前用電量或每日采集用戶日凍結(jié)電量，交給營銷計費業(yè)務(wù)計算用戶剩余電費，將當前剩余電費下發(fā)給終端或者電表做信息指示，在剩余電費不足時下發(fā)跳閘指令停止電力供應(yīng)，在用戶續(xù)交電費后通過網(wǎng)絡(luò)通信恢復(fù)供電。第二種是將用戶交費信息發(fā)送到現(xiàn)場，通過網(wǎng)絡(luò)通信傳到終端或電表，或者使用電卡傳給電表，由現(xiàn)場設(shè)備直接執(zhí)行預(yù)付費用電控制。7.1系統(tǒng)方案----預(yù)付費方式專變采集終端也有兩種形式：第一種是執(zhí)行主站下發(fā)的指令，顯示用戶當前剩余電費信息、執(zhí)行停電跳閘命令。第二種是接收主站下發(fā)的用戶交費信息，連續(xù)采集用戶用電信息，計算當前剩余電費，電費不足時跳閘停電，接到主站的續(xù)交電費信息后復(fù)電。7.1系統(tǒng)方案----預(yù)付費方式低壓用戶電表實現(xiàn)預(yù)付費功能有以下三種形式：1）電表帶讀卡和儲值功能。用戶必須通過售電窗口購電，電表將磁卡信息讀入并存儲，電表連續(xù)計算用電并扣除電費，顯示剩余電量/費，余額不足跳閘，續(xù)購電后復(fù)電。2）電表通過網(wǎng)絡(luò)獲取儲值。通過通信網(wǎng)絡(luò)將用戶交費信息下發(fā)到電表，電表儲值，連續(xù)計算用電并扣除電費，顯示剩余電量／費，余額不足跳閘，續(xù)購電后復(fù)電。免除用戶到窗口購電，存在電費下發(fā)不及時的問題。3）電表執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)指令。主站連續(xù)計算當前剩余電費信息并下發(fā)到電表，電表顯示當前剩余電費并執(zhí)行主站的停電跳閘指令，用戶交費后網(wǎng)絡(luò)復(fù)電，存在電費下發(fā)不及時的問題。系統(tǒng)總體架構(gòu)圖7-1系統(tǒng)邏輯架構(gòu)圖系統(tǒng)總體架構(gòu)圖7-2系統(tǒng)物理架構(gòu)圖應(yīng)用部署模式—網(wǎng)省集中式部署方案圖7-3集中式系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)應(yīng)用部署模式—網(wǎng)省集中式部署方案圖7-4集中式系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)省市兩級分布式部署方案圖7-5營銷系統(tǒng)地市分布式部署兩級系統(tǒng)邏輯架構(gòu)省市兩級分布式部署方案圖7-6營銷系統(tǒng)地市分布式部署兩級系統(tǒng)物理架構(gòu)省市兩級分布式部署方案圖7-7營銷系統(tǒng)網(wǎng)省集中部署兩級系統(tǒng)邏輯架構(gòu)省市兩級分布式部署方案圖7-8營銷系統(tǒng)網(wǎng)省集中部署兩級系統(tǒng)物理架構(gòu)7.2通信信道遠程通信網(wǎng)絡(luò)完成主站系統(tǒng)和現(xiàn)場終端之間的數(shù)據(jù)傳輸通信功能，現(xiàn)場終端到主站的距離通常較遠，在一到數(shù)百公里范圍。適用于用電信息采集系統(tǒng)的遠程通信網(wǎng)絡(luò)主要有配電網(wǎng)光纖專網(wǎng)，GPRS、CDMA、3G等無線公網(wǎng)，230MHz負荷管理專用無線網(wǎng)絡(luò)，中壓電力線載波這四種網(wǎng)絡(luò)，主站可以同時支持各種通信信道。7.2通信信道本地信道用于現(xiàn)場終端到電表的通信連接，高壓用戶在配電房電表處就近安裝專變采集終端，采用RS-485方式與電表連接。而在低壓用戶中，在一個公用配變下有大量電力用戶，用電容量小，計量點分散。為了將信息采集系統(tǒng)的成本控制在一個可接受的范圍內(nèi)，需要通過一個低成本的本地信道方式將信息集中，再進行遠程傳輸?shù)较到y(tǒng)主站。在低成本解決方案中，低壓電力線載波、微功率無線網(wǎng)絡(luò)、RS-485通信都是可選擇方案。7.3公變監(jiān)測系統(tǒng)7.3公變監(jiān)測系統(tǒng)圖7-10公用配電變壓器監(jiān)測終端通信接口配置7.4集中抄表系統(tǒng)圖7-11集中抄表系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)7.4.3通信組網(wǎng)該通信方式適用于電能表集中安裝、用電負載特性變化較大的臺區(qū)。圖7-12RS-485總線通信組網(wǎng)7.4.3通信組網(wǎng)該通信方式適用于電能表位置較分散、布線較困難、用電負載特性變化較小的臺區(qū)。圖7-13低壓電力線載波通信組網(wǎng)7.4.3通信組網(wǎng)該通信方式適用于電能表位集中、用電負載特性變化較大的臺區(qū)。圖7-14微功率無線通信組網(wǎng)7.4.3通信組網(wǎng)圖7-15網(wǎng)絡(luò)通信組網(wǎng)配電網(wǎng)自動化技術(shù)

DistributionAutomationTechnology電氣工程與自動化學院郭謀發(fā)第8章配電網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)8.1主站系統(tǒng)概述8.1.1設(shè)計原則8.1.2系統(tǒng)架構(gòu)8.2主站系統(tǒng)硬件8.2.1配置原則8.2.2功能部署8.3主站系統(tǒng)軟件8.3.1配置原則8.3.2功能部署8.4信息交互8.5配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)8.5.1系統(tǒng)概述8.5.2構(gòu)建原理8.5.3功能部署8.5.4應(yīng)用實例8.6主站系統(tǒng)集成方案8.6.1采用SCADA/DA和GIS一體化方案8.6.2SCADA/DA與GIS系統(tǒng)的集成方案8.6.3兩種方案的比較8.7主站系統(tǒng)工程實例8.7.1工程實例一8.7.2工程實例二8.1主站系統(tǒng)概述配電網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)是配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的核心部分，主要實現(xiàn)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控等基本功能以及配電網(wǎng)拓撲分析應(yīng)用等擴展功能，并具有與其他應(yīng)用信息系統(tǒng)進行信息交互的功能，為配電網(wǎng)調(diào)度指揮和生產(chǎn)管理提供技術(shù)支撐。8.1主站系統(tǒng)概述（軟件）圖8-1配電網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)功能組成結(jié)構(gòu)8.2主站系統(tǒng)硬件圖8-2主站系統(tǒng)硬件配置圖8.4信息交互圖8-3配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)與相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的信息交互8.5配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)是利用現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)技術(shù)，將配電網(wǎng)絡(luò)、用戶信息及地理信息、配電網(wǎng)實時信息進行有機集成，并運用于整個配電網(wǎng)的生產(chǎn)和管理過程的系統(tǒng)。實現(xiàn)圖形和屬性的雙重管理功能應(yīng)用實例圖8-5系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖系統(tǒng)基于C/S+B/S多層混合架構(gòu)，采用分布和集中相結(jié)合的方式部署。8.6主站系統(tǒng)集成方案將GIS完全揉進系統(tǒng)平臺中，整個系統(tǒng)共享一個圖形數(shù)據(jù)源和實時、歷史數(shù)據(jù)源。GIS和SCADA/DA系統(tǒng)通過空間數(shù)據(jù)庫引擎SDE（SpatialDatabaseEngine）將圖形數(shù)據(jù)統(tǒng)一于商用數(shù)據(jù)庫中。圖8-8SCADA和GIS一體化方案一、SCADA/DA和GIS一體化采用一體化設(shè)計方案的特點不存在圖形格式轉(zhuǎn)換問題：地理信息系統(tǒng)和SCADA/DA系統(tǒng)應(yīng)采用統(tǒng)一的圖形格式（即只有一個作圖工具包和一個圖形顯示包)，實時響應(yīng)速度快。GIS和SCADA/DA均直接利用系統(tǒng)平臺的實時數(shù)據(jù)庫，不存在報文交換。SCADA系統(tǒng)和GIS之間畫面連動。二、SCADA/DA與GIS系統(tǒng)的集成方案在SCADA/DA中可以充分利用自動畫圖AM（AutomatedMapping）/設(shè)備管理FM（FacilitiesManagement）/GIS提供的圖形資源及數(shù)據(jù)資源，在AM/FM/GIS中也可以利用SCADA/DA中的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。SCADA/DA與GIS系統(tǒng)的集成方案在現(xiàn)有GIS和SCADA/DA之間提供一個中間層，即轉(zhuǎn)換接口，通過轉(zhuǎn)換接口將兩個相對獨立的系統(tǒng)關(guān)聯(lián)起來。GIS系統(tǒng)可通過接口模塊提供的API從SCADA/DA的實時數(shù)據(jù)庫中讀取實時數(shù)據(jù)，通過接口模塊以O(shè)DBC方式訪問SCADA/DA歷史數(shù)據(jù)庫。GIS系統(tǒng)對圖形及設(shè)備屬性進行維護，SCADA/DA系統(tǒng)只可以讀取GIS系統(tǒng)的圖形拓撲和設(shè)備屬性數(shù)據(jù)，SCADA/DA系統(tǒng)只對實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進行維護，并提供API接口供GIS調(diào)用。8.7主站系統(tǒng)工程實例（一）在某省會城市，分三期建設(shè)一個完善的集成型配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)，以滿足智能配電網(wǎng)建設(shè)需要。I期將市中心區(qū)列入終端接入范圍，具備3000臺終端（實時信息量約38萬點）接入能力；II期將市區(qū)（不含郊區(qū)）列入終端接入范圍，具備超過5000臺終端（實時信息量大于50萬點）接入能力；III期則將終端接入范圍拓展至全市。8.7主站系統(tǒng)工程實例（一）配電網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)功能應(yīng)符合集成型配電主站技術(shù)規(guī)范和調(diào)控一體化建設(shè)要求。I期實現(xiàn)常規(guī)SCADA功能、饋線自動化功能、WEB發(fā)布及符合標準的信息交互接口；II期實現(xiàn)DPAS等高級應(yīng)用，以及相關(guān)系統(tǒng)集成和信息交互；III期實現(xiàn)配電網(wǎng)自愈控制和經(jīng)濟優(yōu)化運行等智能化應(yīng)用。8.7主站系統(tǒng)工程實例（一）將SCADA、GIS、DA等功能集于一體主站的軟件采用標準的三層結(jié)構(gòu)：平臺層（操作系統(tǒng)、通信中間件及數(shù)據(jù)庫等支撐平臺）中間層（業(yè)務(wù)邏輯、服務(wù)器層）應(yīng)用層系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)通過專用通信支撐軟件軟總線實現(xiàn)各層模塊之間的數(shù)據(jù)傳送，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每個運行軟總線的機器都被認為成一個節(jié)點，節(jié)點機之間可以通過軟總線通信，各個節(jié)點機之間建立對等關(guān)系。系統(tǒng)功能模型導入/導出、拼接/拆分：依據(jù)IEC61970/61968標準的CIM、CIS從GIS系統(tǒng)導入配電網(wǎng)模型及圖形信息，對分塊的模型進行拼接，形成完整的配電網(wǎng)絡(luò)拓撲，同時可以拆分配電網(wǎng)拓撲模型并導出至相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)。常規(guī)SCADA功能饋線自動化功能推廣基于GIS的停電管理系統(tǒng)系統(tǒng)功能采取信息交換總線方式，基于IEC61970/61968標準，采用CIM模型和CIS接口規(guī)范，通過統(tǒng)一的標準來實現(xiàn)信息的共享。通過企業(yè)信息交換總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，在GIS與配電SCADA實時系統(tǒng)信息交互的基礎(chǔ)上開發(fā)配電網(wǎng)運行分析系統(tǒng)、智能化現(xiàn)場作業(yè)管理系統(tǒng)、配電網(wǎng)設(shè)備在線監(jiān)測管理系統(tǒng)，推廣基于GIS的停電管理系統(tǒng)。8.7主站系統(tǒng)工程實例（二）該市配電主站系統(tǒng)具有超過80萬點的超大數(shù)據(jù)處理能力，可以滿足電網(wǎng)未來5到8年的發(fā)展需求；實現(xiàn)了配電SCADA、饋線自動化、網(wǎng)絡(luò)拓撲、配電網(wǎng)仿真、統(tǒng)計分析等功能。系統(tǒng)集成實現(xiàn)了和95598系統(tǒng)、EMS系統(tǒng)、配電GIS系統(tǒng)的接口與數(shù)據(jù)交換。同時原有分局終端直接連到分局主站的，將分局主站降級為該市子站；原有分局終端通過子站連接到分局主站的，考慮不增加體系結(jié)構(gòu)級數(shù)，將該子站連接到集中的新主站，不再通過原分局主站，最終整合為一套集中的主站系統(tǒng)。系統(tǒng)架構(gòu)圖8-13