1. 研究目的与意义
目前我国配电网的自动化主要以调度为基础。县级调度作为电网调度的最低一级，是其它各级调度系统的基础和信息源，是尤为重要的环节，县级调度自动化系统的建设，将会使各县的电网建设达到一个新的水平，电网自动化水平将大幅度提高，对于县级电网的发展以及创建一流供电企业都具有重大的意义;对于完善整个地区的调度网络具有重要和长远的意义。建设县级调度自动化系统是电网实现经济调度和提高供电企业效益的需要。县级调度自动化系统建成以后，不仅能大幅度提高电网自动化运行水平，同时通过经济调度和先进的电压监测与调控装置，还可以提高电压合格率，大幅度降低线损，将为企业经济效益的提高提供基本保证。县级调度自动化系统的建设，可实现对电网运行情况的实时监控，加快对电网事故的反映和处理速度，缩短故障停电时间，大大提高对用户的服务水平。 随着我国计算机和通信技术的发展以及自动化技术的成熟，发展配电网调度与管理自动化己具备了条件。早期配电自动化的实施采用发展独立的、单项自动化系统来解决问题，如直接的负荷控制、大用户的远程抄表等，由于配电自动化的功能之间存在着不同程度的关联，其中大部分要求很难满足，且还无法克服在扩大应用规模时确认所需投资的合理性所遇到的困难。这种按功能定向的方法，己造成综合化水平非常低并带来若干反面影响，如功能重叠、数据的重复、灵活性很差和维修费用高等。另外，配电自动化系统作为一个庞大复杂的、综合性很高的系统性工程，包含众多的设备和子系统，各功能、子系统之间存在着不同程度的关联，其本身及其所用技术又处于不断发展之中，对任一家制造商而根本不可能包揽一切。这就要求配电自动化系统采用全面解决的方案,走系统集成之路，使得各种应用之间可共享投资和运行费用，最大限度保护用户原有的投资。 实施县级电网调配一体自动化可为县级供电企业带来很多益处: 1、减少了故障停电次数和停电时间，缩小停电范围; 2、监测、改善瞬间及稳态电压质量; 3、减少和缩短了设备检修停电时间; 4、提高了供电设备利用率，增强供电能力; 5、更好地管理配电设备; 6、共享系统信息资源; 7、提高了供电可靠性; 8、提高了供电质量; 9、提高了为客户服务水平和客户的满意程度，改善供电企业形象; 10、提高了供电企业的管理水平和劳动生产率。 通过本课题的研究，在县级电网建设调、配一体化的自动化系统，还可以减少系统建设总体投资，减少系统维护和管理的工作量，彻底消除不同系统之间的通信瓶颈，降低系统运行和维护费用，为供电企业的各个部门提供及时、准确、唯一的电网信息。项目的研究，有利于实现县级电网调配一体自动化系统设计的最优化，降低设计成本，推广典型设计，加快县级电网调配一体自动化系统的应用，全面提高县级电网管理和运行水平，实现县供电企业可持续发展，最大限度为电力用户提供规范、方便、一流的服务。
2. 课题关键问题和重难点
关键问题:1、主站系统的SCADA/G工S一体化设计的问题.同一个数据平台，二者的数据关系是实时对应的，SCADA与G工S基于用户在任一平台上所作的编辑修改工作都可以自动地表现在另一平台中，这样可降低运行维护人员的工作量，同时降低因人为因素而导致的错误。
2、整个综合自动化系统中的通信问题。
由于县级电网的特点，使得系统通信传输比较困难，本文结合不同通信方式的特点，采取了混合通信方案，较好的提高了该系统中数据传输的可靠性。
3. 国内外研究现状（文献综述）
一、 县级电网调配一体化自动化系统的必要性随着国民经济的迅速发展和改革开放的深入，电力工业也在迅速发展，人们对电力的需求也在日益增长，全国城乡的负荷与日俱增，并希望得到充足、可靠、合格、廉价和高质量的电能。尤其是随着电力法的实施和承诺制的推行，对于供电质量提出了更高的要求。如果不对传统配电网进行改造，并提高其自动化水平，是很难满足上述需要的。我国目前的配电网很薄弱，绝大多数为树状结构，且多为架空线.可靠性差，尤其在农村，以10 - 3 5 K V为主，送电距离太长，供电半径大，分支多，损耗严重，电压质量差;配电设备比较陈旧，大多不可遥控。配电网运行状态监测设备少，信息传输通道缺乏，因而信息搜集量少，配电网事故受外界影响因素较多，供电可靠性差。这些导致事故处理自动化程度低，处理时间长，事故后恢复供电慢。其中县级电网是整个供电网的末端，其主要特点是电压等级低、容量相对小、供电范围大、配电线路长、设备相对落后。 就全国范围来说，与国网相比，农电系统还处于低水平状态，投入自动化设备的困难较多: 其一，由于县域范围大，负荷稀，变电所分散，通信通道问题较为突出。 其二，变电所设备陈旧。 第三，技术人员医乏。对县(市)局来说调度自动化是门新技术，所以没有专业技术人员，正常运 行维护管理都很困难。第四，对调度自动化系统缺乏认识。由于县(市)局是独立核算企业，必须 以效益为中心，调度 自动化的实现直接效益并不明显，往往被忽视。加强电网建设，除了强化输电网以外，加强配电网建设是当务之急。这是因为长期以来在配电网上投资欠账太多，其薄弱的程度大大甚于输电网。因此投资建设的重点在改造和建设配电网，合理增加变电站，完善配电网络，更换陈旧的开关设备，提高配电自动化水平，是迫切需要的。随着电网日益扩大，自动化程度越来越高，结构越来越复杂，输配电设备越来越多，使得原有的传统管理方式也越来越不适应现代电网管理的需要。特别是《电力法》公布后，许多相关电网的矛盾更加突出。这就向我们提出，如何利用现代化科学手段，提高电网的安全、稳定和可靠水平;如何提高电能质量和供电可靠性，以满足工农业生产、人民生活和改革开放的电力需求;如何弥补由于过去长期投资不足造成电网结构薄弱，提高现有供电设备的运行、维护和管理水平;如何减少停电时间，降低线损，加快电网故障处理能力，提高电网经济运行水平;如何准确、高效地处理用户投诉，搞好电力行业精神文明建设，提高供电企业经济效益和社会效益等等。实践证明，解决上述问题有效的办法是实现配电网自动化。由于我国供电地域分布广泛、所管辖的设备量大、更改频繁，因而配电网管理工作成为供电企业尤其是县级电力局生产管理系统的重要组成部分。随着国民经济的发展，电力需求迅速增长，面对越来越密织的电网、复杂的电力设备、时刻变化的负荷信息、不断变迁的道路和建筑，传统的人工管理己经很难满足配电网的建设和安全经济运行要求。为了实现电网改造与发展的合理规划，提高电能的质量和供电可靠性，降低线损，提高配电设备运行的安全性、经济性，需要将现代化的计算机和通讯技术用于配电网的管理，将各种图形、地图、数据信息统一、共享。二、国内外研究动态:随着科学技术的发展，实现电网调度自动化已成为电力系统发展的趋势。电力系统的迅猛发展需要完善、先进和实用的电网调度自动化系统来保证。目前国调及网、省调3级调度系统均已配备了电网调度自动化系统，并先于一次系统实现全国联网。地调、县调也已配备电网调度自动化系统，并逐步联网。调度自动化系统提供的准确,而有效的实时信息已成为调度员进行电网安全、经济调度的主要依据。随着县级电网的不断发展和无人值守变电站的实现，县级电网调度自动化系统在电网的实时监控、故障处理、负荷预测和电网的安全、经济、稳定运行等方面发挥着口益重要作用。在县级电网通常把配电网特指为直接面向最终用户的10/0. 4kV中低压电网。配电系统在国外的定义为36 }-0. 4kV，一般把36}-6kV的网络称为中压系统，1kV以下的网络称为低压系统。在我国，目前阶段所说的实现配电自动化通常是指lOkV配电网实现馈线自动化。配电自动化系统是利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术，将配电网实时信息、离线信息、用户信息、电网结构参数、地理信息进行集成，构成完整的自动化管理系统，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理。在一些工业发达国家中，配电自动化系统受到了广泛的重视，并在二十世纪五、六十年代就开始实施。国外的配电自动化系统已经形成了集变电所自动化、馈线分段开关测控、电容器组调节控制、用户负荷控制和远程抄表等系统于一体的配电网管理系统((DMS)，各种功能多达150余种。国外著名电力系统设备的制造厂商或多或少都涉及了配电自动化领域，如德国西门子公司、法国施耐德公司、美国Coope:公司、摩托罗拉公司、瑞典ABB公司、口本东芝公司等，均推出了各具特色的配电网自动化产品。国外配电自动化的主要内容是围绕着馈线自动化展开的。口本在70年代就开始进行高电压大容量的配电方式，以解决大城市的配电问题，并着手开发依靠配电设备及继电保护进行配电网络自动化运行的方法;从80年代到现在已完成了计算机系统与配电设备配合的配电自动化系统，在主要城市的配电网络上投入运行。美国在80年代就实现了一定程度的配电自动化。韩国、台湾地区于90年代也完成了局部配电系统的馈线自动化，并建立了自己的配网自动化实验网络。配电技术的现代化是建立在一定的工业基础之上的，是社会技术经济发展到一定程度后的产物。我国的配电网自动化工作起步于20世纪80年代末，其标志是当时石家庄和南通各引进了一套口本户上制作所赠送的配电网自动化环路设备，该设备每一开关单元由SF6开关、DM控制器和电源变压器构成，可完成就地故障隔离功能，相当于口本70年代装备水平。我国真正开展配电网自动化工作是在90年代，当时进行了一些有代表性的试验项目。根据国家电网公司2001年底对16省(市、自治区)62个城市配网自动化工作的调查显示，我国真正开始系统性试点是在1996年以后。自1996年起，为数有限的部分城市就开始了配电网自动化系统试点工作。1999年底原国家电力公司发布了lOkV配网自动化发展规划要点和配网自动化终端设备通用技术条件使该项工作逐步走向正轨。故从1998年起，全国每年新建配电网自动化系统的城市在10个以上。尤其是在2000年的增幅最大，最明显的增长地是在山东、江苏两省。到目前为止，国内已有超过百个城市进行了配电网自动化系统的试点，有的试点已具有相当的规模。在我国一般认为配网自动化的发展大致分为三个阶段:第一阶段是基于自动化开关设备相互配合的配电自动化阶段，其主要设备为重合器和分段器等，不需要建设通信网和计算机系统，其主要功能是在故障时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。这一阶段的配电自动化系统的自动化程度较低，具体表现在:仅在故障时起作用，正常运行时不能起监控作用，因而不能优化运行方式;调整运行方式后，需要到现场修改定值;恢复健全区域供电时，无法采取安全和最佳措施;隔离故障时需要经过多次重合，对设备的冲击大，容易引发事故等。第二阶段的配电自动化系统是远方监控自动化，它基于通信网络、馈线终端单元( FTU)和后台计算机网络的配电自动化系统，它将柱上开关加装远方终端装置(RTU)及操作电源，在配电网正常运行时，能起到监视配电网运行状况和遥控改变运行方式的作用，故障时能够及时察觉，并由调度员通过遥控隔离故障区域和恢复健全区域供电，即使在停电情况下，也能通过载波或通讯线或无线电与中央控制总站保持通讯传送数据，摇控负荷开关进行合或分操作。随着计算机技术的发展，产生了第三阶段的配电自动化系统，它是在第二阶段的配电自动化系统的基础上，增加了自动控制功能，由计算机自动完成故障处理等功能。第三阶段的配电自动化系统的另一个特征是形成了集配电网SCADA系统、配电地理信息系统、需方管理(DSM)、调度员仿真调度、故障呼叫服务系统和工作票管理等一体化的综合自动化系统，远动控制主机与调度和变电所计算机自动化系统在线连接，实现配电系统的四遥为特征的计算机实时监控。从设备制造水平的角度看，国内不少企业已成功地研制出能够满足配电自动化要求的产品，比如可靠的柱上真空开关、重合器、馈线开关远程式终端(FTU、变压器测控单元(TTU)、开闭所、小区变远程终端(RTU、配电网地理信息系统负荷监控系统、配网管理信息计算机网络、智能式电度表及远方抄表计算机系统，以及各种数据传输设备(DCE)等。因此，从技术上讲实现配电自动化已没有任何困难，但仍面临两个问题:其一是供电企业应根据自己实际情况，恰当地选择各种功能，寻求一种性能价格比较好，符合当代技术发展方向，能够统一规划、分布实施，符合自身工作需要，不致因系统发展、技术进步而推倒重来的系统;其二是输电网自动化的许多成熟技术虽然可以借鉴，但配电自动化存在本身的特点，如容量大、故障记录信息、定值远传、远方抄表等，传统的通信规约不能够很好地满足使用要求，因此要尽早提出满足配电网要求的标准化通信规约，以免造成各制造厂家自行设置的混乱局面。我国县级配电网的特点是主要以架空线为主，有链式供电网络、环式供电网络等，长期以来，电力建设存在重发、轻供、不管用问题，致使配电网络十分脆弱落后，主要表现在:网络混乱薄弱，电网线路结构不合理;线路长，导线截面太小，导致线损大;装备陈旧落后，供电设备口久老化、绝缘程度差;无功补偿严重不足，配电变压器容量不足;线路负荷差别大，不能随时随地转移负荷。造成了供电可靠性低、电能质量差、停电时间长等。目前我国架空线的配电自动化方案主要有两种，一种是口本方式的重合器分段方案，另一种是欧美方式的断路器(或断路器负荷开关交叉)手拉手环网方案。实现故障的自动隔离、非故障区段的恢复可以采取多种方法，取决于自动化装置的技术特点和整体方案。一般有就地控制和主站控制两种方式，就地控制以馈线终端单元之间的配合为主，不需要通信通道，通过对线路过流或失压的监测，以及对开关分合闸的逻辑控制实现故障区段的隔离和非故障区段的供电恢复;主站控制方式需要有可靠的通信通道，通过主站软件对FTU上传信息的分析判断，制定合理的隔离策略和网络重构策略，远方控制配电开关实现故障区段的隔离和非故障区段的供电恢复。三、我国比较典型的配电网结线形式1、辐射网。这种供电方式在一回出线上带有许多用户，一旦线路出现故障，引起开关设备跳闸，则使该线路上所有用户停电，所以供电可靠性较差。一般用于对供电可靠性要求不高的负荷。2、双电源供电网。在城市区域，特别是城市的政治中心、商业中心、服务中心、以及各类开发区，其用电负荷密集，且对供电连续性和可靠性要求很高。为此，可以在线路中间或两条线路端结合处，建立开闭所，由开闭所向这些用户供电。开闭所的进线都为lOkV，但来自不同电源。开闭所及重大用户可以通过两个开关设备倒闸，及时隔离故障线路，由另一回非故障线路完成供电，这样可以保证对重要用户的供电。3、环网供电。将供电线路构成环网结构，通过各个开关设备倒闸，可在供电线路任何一段发生永久性故障时，通过开关切换保证非故障区的正常供电。四、实现配电自动化的基本条件1、一次网络规划合理，接线方式简单，具有足够的负荷转移能力;2、配电设备自身可靠，有一定的容量裕度，并具有遥控和智能功能;3、具有可靠的通信系统;4、具有一定的技术力量;5、具有一定的经济实力。参考文献：[1] 鞠阳. 电网监控技术（主站端）[M].北京：中国电力出版社 2013.6.[2] 郑祖凡. 县网调配一体化系统的方案设计[D].福州大学硕士学位论,2000.[3] 冯向民.县级电网调配一体自动化系统的研究和设计[D].华北电力大学工程硕 士专业学位论 文,2008. [4]刘健等.配电自动化系统[M].北京：中国水利水电出版社 2003[5]王明俊，于尔铿.配电系统自动化及其发展[M].北京:中国电力出版社，1998.
4. 研究方案
县调自动化系统是通过变电所的RTU(远方终端)将各种运行电气参数和状态信息采集到调度中心，由调度人员从调度中心发送控制和调整命令到变电所RTU，来调整电压和控制设备的投切。 配电自动化是指利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设备相结合，将配电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的工作管理有机地融合在一起，改进供电质量，与用户建立更密切更负责的关系，以合理的价格满足用户要求的多样性，力求供电经济性最好，企业管理更为有效。 配电自动化包含以下4个方面: 馈线自动化。馈线自动化完成馈电线路的监测、控制、故障诊断、故障隔离和网络重构。其主要功能有:运行状态监测、远方控制和就地自主控制、故障区隔离、负荷转移及恢复供电、无功补偿和调压等。 变电站自动化。变电站自动化指应用自动控制技术和信息处理与传输技术，通过计算机硬软件系统或自动装置代替人工对变电站进行监控、测量和运行操作的一种自动化系统。变电站自动化以信号数字化和计算机通信技术为标志，进入传统的变电站二次设备领域，使变电站运行和监控发生了巨大的变化，取得显著的效益。变电站自动化的基本功能有:数据采集、数据计算和处理、越限和状态监视、开关操作控制和闭锁、与继电保护交换信息、自动控制的协调和配合、与变电站其他自动化装置交换信息和与调度控制中心或集控中心通信等项功能。 变电站自动化技术是配电自动化的重点之一。配电管理系统。配电管理系统(DMS)是指用现代计算机、信息处理及通信等技术和相关设备对配电网的运行进行监视、管理和控制。它是配电自动化系统的神经中枢，整个配电自动化系统的监视、控制和管理中心。主要功能有:数据采集和监控(SCADA)、配电网运行管理、用户管理和控制、自动绘图/设备管理/地理信息系统(AM/FM/G工S)等。需求侧管理。通过一系列经济政策和技术措施，由供需双方共同参与的供用电管理。包含负荷管理、用电管理及需方发电管理等。需求侧管理的几个内容涉及电力供需双方，甚至与电力管理体制有关，必须通过立法和制订相应的规则，并最终由电力市场来调节。可以看到，电力的供需双方不仅仅是一种电力买卖关系，也是以双方利益为纽带的合作伙伴关系，在电力市场环境下，需求侧管理必将被重视。 上述4个方面的内容可以相互独立运行，它们之间的联系十分密切，特别是信息的采集、传递、存储、利用以及这些信息经过处理做出的决策和控制相互影响。因而，信息的管理十分重要。 调配一体化系统就是采用开放式体系结构以及面向电力系统大对象的设计思想，将配网SCADA系统、变电站自动化和用户负荷管理以及抄表系统等各自独立的多岛自动化系统集成为一体化的配网自动化系统，使得各子系统既可以独立运行，又可以组成一个大型系统。
5. 工作计划
第1周根据论文内容和要求进行文献资料搜集。第2周对文献资料进行汇总分类第3周英文资料翻译第4周开题报告第5周电网调度自动化系统概述第6周调度自动化系统功能综述第7周变电站综合自动化特点综述第8周调度自动化系统硬件构成的阐述第9周调度自动化系统硬件原理的分析第10周调度自动化系统算法的分析第11周调度自动化系统通信原理的综述第12周通信新技术的应用分析第13周调度自动化和配网自动化系统设计实例第14周调度自动化系统的抗干扰措施分析第15周设计方案分析与评价第16周整理论文并做好毕业答辩的准备
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