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电网调/配/GIS一体化系统应用与效益

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维普资讯 http://www.cqvip.com 第39誊笫4期 中国电力 Vo1.39。№.4 2006年4月 I IcCrrRIC POWER Apr.2口106 电阉 一俸憾 统廑 熊盏 郑 毅 ,刘天琪 ,贾有根 ,田 军 (1.成都电业局,四川成都610016;2.四川大学,四川成都610065) 摘要:分析目前国内多系统互联的调、配自动化系统在运行中存在的主要问题。根据国内运行和研发实 际,阐述地,县调控中心采用调/配/GIs(地理信息系统)一体化系统的可行性和有利条件,展望应用前景。 说明实施一体化系统应该关注的主要工程问题,分析一体化系统建设和运行效益。介绍一个典型调控中心 建设和应用一体化系统的概况。结果表明:一体化系统具有明显的技术和经济优势,尤其适合地,县级调 控中心推广应用。 关键词:调度自动化;配网自动化;地理信息系统(GIS);效益分析 中图分类号:TM 76 文献标识码:B 文章编号:1004—9649(2006)04—0034—05 动信息和调配自动化系统的总容量都比几年前大大 0引言 增加 。 (2)主站、通信和配套自动化设备老化严重,系 我国电力系统中省、地、县调目前已普遍实现了 统整体稳定性下降,缺陷增多。老旧地、县调主站系 电网调度自动化系统实用化的大跨越,但许多运行 统普遍采用微机结构,经过连续多年运行后,其软硬 十多年的系统由于老化等原因,健康水平和性能I:t 件都会不同程度地发生故障。部分硬件可能有过大 趋下降,不仅实时性和可靠性等主要技术指标趋于 修更换,但系统监控模块的协调管理、通信规约处理 下降,而且无法完成高层应用功能。加快研究和改造 能力和人机联系等功能都受到局限。而且老系统在 老旧设备,提出系统升级换代的优化方案,尽快推广 投运时一般没有考虑高层应用的数据结构搭建,系 实施,是我国电力自动化领域面临的任务。 统响应速度也相对迟缓。 (3)十多年来,调度或变电集控自动化系统在技 1 现有调度及配电自动化系统存在的不足 术上不断创新,传统集中式计算机组成的调度自动 化系统和配网管理系统已为新一代多机交换式网络 从单个系统来讲。调度、控制、配网自动化系统 或面向对象的分布式开放结构所代替,更新的基于 在技术和应用方面已经在全国取得了极大的成功, INTEHNET、JAVA、XML、中间件及安全防护等技术 为电网调度、变电站运行、输配电网安全生产及电网 的自动化系统正在逐步应用{4 3。因此对停止生产多 运行管理发挥了:薰要作用。但现在我国20世纪90 年的老系统,厂家已经缺乏基本的技术支持,用户的 年代初、中期运行的调、配自动化系统在连续运行多 维护成本明显上升。 年后已经普遍进入老化期,技术水平已不能很好地 (4)调度或控制中心自动化系统的建设大都是 满足电网发展需要,归结起来有几大不足。 逐步发展形成的,调度、控制、配网自动化及配网 (1)调、配自动化系统面临电网信息量成倍增 GIS等自动化系统大都是分步实施的,然后通过接 加、系统超载运行等问题。由于无人值班变电站运行 口联合运行,信息难以共享,信息交换接口困难。信 模式的推广应用,变电站计算机监控系统普遍取代 息流不畅通,系统功能特别是SCADA功能重复。维 了原来的传统RTU(远方终端设备),广泛应用微机 护量大,前置系统通信接线复杂,部分依靠多次交换 保护设备、高频开关直流电源、电压无功综合控制系 获得的数据,实时性差,系统界面风格不统一,系统 统(VQC)、微机五防系统及其他智能设备,这就要求 整体可靠性不高。需要实施的二次安全防护体系可 变电站远动信息不仅能满足调度自动化要求,也需 能更复杂,二次系统安全面临的挑战更大。 满足变电运行监控的要求,所以致使单个变电站远 (5)电力生产运行管理机制随着电网的扩展已 收稿日期:2005—12—20;修回日期:2006-O1-20 作者简介:郑毅(1957一),男,四川成都人,高级工程师,从事电网调度自动化、配网自动化、变电站自动化、电力通信系统的建 设和生产技术管理工作。E—mail:sczhyi@sohu.corn 34: 维普资讯 http://www.cqvip.com 经发生较大变化,需要有新的优化技术平台来支撑 企业管理和生产机制的创新,分散多岛运行的老系 统难以胜任。 2—体化系统优势与前景 2.1 一体化设计和建设的优势 从技术上整合、提高现有分散运行的多岛自动 化主站系统,建立一体化系统平台,其设计思想主要 体现在系统的数据建模、处理一体化和应用管理的 一体化上。调度自动化系统EMS(含SCADA、PAS)、 配网SCADA、D—pAS、配电自动化(DA)及配网管理 系统DMS(含地理信息管理系统GIS/AM/FM)的紧 密结合(简称一体化系统),统一设计和建设,可以 真正做到实时、高效、经济、实用。主要有以下几方 面的优势。 (1)彻底消除多岛效应所带来的负面影响,使大 量电网运行实时信息和生产管理信息资源达到最大 化和最优方式的共享。一体化系统采用同一底层数 据库,共享一套数据,从根本上做到数据的一致性, 用户所做的数据修编工作均为一次性定义,减少了 维护难度和工作量。(2)系统具备丰富的功能和良好 的扩展性和易用性,并在体系结构和通讯接口等多 方面符合国际标准。形成实用性强、功能协调完善、 高效、灵活、结构紧密的统一信息平台体系。调,配, G|S应用界面一体化和标准化对调、控、配、管理进 行一体化操作,能够充分发挥输配电网网络优势,为 供电企业规范化运行管理提供技术支持。(3)一体化 系统易于与变电站(综合)自动化系统、通信系统以 及其他企业信息系统协调运行、相互支持,形成高 效、合理的电力系统自动化体系结构。(4)电网调配 运行管理更加科学、高效,自动化应用水平将显著提 高,促进电力企业科技应用和现代化管理发展。 2_2一体化的重要性和应用前景 老旧调、配自动化系统可以通过一体化改造和 升级换代,在技术、结构、功能等方面得到全面提 升。调度体制、变电体制和企业管理机制的变革需 要新的技术平台支撑,彰显技术和管理优势。同时 技术进步又极大推动企业科技进步和更高管理目 标的实现。事实上,中小地区调度中心,特别是县级 调、控中心采用调,配,GIS一体化技术,可以在经济 性、先进性、运行管理维护和综合应用方面取得明 显优势,性价比、技术水平、实用化功能更高、更强。 这对提高电力系统运行的可靠性、经济性和安全 性,提高电能质量,对促进地区的经济发展都具有 重要意义。一体化系统建设方案尤其适合发达地区 中小型地调和大型县级电网广泛推广和应用,前景 十分广阔。 2.3建设一体化系统的有利条件 (1)分项技术成熟。目前,调、配一体化系统各分 项方案事实上已经成熟,并取得了实用化应用成果, 一些成功的一体化系统已经付诸实施 1。国内在研 发、生产等各方面均具备了建设一体化系统的有利 条件。(2)技术储备充足。电力企业多年在调度自动 化、配网自动化、现场FTrU、1TrU以及变电站自动化 系统等改造建设方面已经积累了丰富的现场经验和 运行经验,技术储备充足,具备工程施工资质。(3)电 网基础条件改善。目前变电站广泛采用综合自动化 系统实现无人值班,推动了调、配自动化系统和通信 网络的完善和实用化进程。多年的电网改造使配网 网架布局趋于合理,具有较强的负荷转供能力。变 电、配电设备自身更加可靠,有一定的容量裕度。城 区部分配网线路已装设和投运了配网自动化必备的 一次和自动化终端设备。 因此,电力企业可以根据自身条件来组合搭建 调,配,GIS一体化平台,使其符合运行和管理的需要。 3—体化系统建设与运行系统的平滑过渡 将多系统互联运行的老调度、配网自动化系统 改造为具有调,配/GIS一体化优势的应用环境,必须 充分考虑以下几个工程问题。 3.1 平滑过渡 老旧县调自动化系统和配调系统改造为新建一 体化系统需要做到平滑过渡,首先要维持基本调度 和控制工作的秩序,处理好老旧系统与一体化系统 的历史资料和参数交换问题。要充分利用原有信息 和参数资源,提高改造老旧系统的效率,保证系统参 数的可信度和安全性。数据移植、复制对历史数据保 存可以避免全部重新定义和人工输入,保证系统数 据的完整性和安全性。 3.2分段实施 分段实施可以保证建设的有效性和提高效率, 便于施工配合。首先建设系统SCADA部分,维护基 本的调度生产工作秩序,同步实施GIS和配网自动 化,然后再实施调配一体化系统分析和数据管理等 其他功能建设和数据完善。 3.3系统参数移植 对于无人值班变电站,特别是微机保护和监控 系统的变电站,其远动参数应尽量做到运行系统与 新建系统一致,点号顺序一致,注意各种类型微机保 护采用的不同规约问题。老系统的文本资料要保存, 便于新系统调试,做到系统参数移植准确。 3.4电网参数校核 对配网线路各段负荷资料进行核对和分析,可 保证配电网络完全具备故障查找、隔离及重组能 维普资讯 http://www.cqvip.com 力。此外,还应对输电网络线路参数和变电站设备 铭牌参数进行准确校核。 3.5统一协调 在调、控、配SCADA、GIS功能和部分分析应用 功能分段实施的同时,还应协调FTU、.rrU、通信网 络和变电站自动化系统改造完善工作,保证系统统 一组织、统一实施,分段投运。 4效益分析 4.1 提高电网安全运行水平和供电可靠性 调、配自动化系统是现-f24L调度管理不可或缺 的重要手段之一,已经被各国电力系统广泛采用。系 统的实用化运行和现-f24L管理水平的提高能够使调 度员及时发现系统故障隐患并采取相应的有效措 施,降低事故发生率,保证电网安全运行。一旦电网 发生事故,值班员可以迅速通过调、配自动化系统启 动故障处理预案,避免事故扩大化,缩短停电时间。 在这方面,最好的明证就是2003年美加大停电。其 教训之一就是调度员不能及时了解电网当前运行工 况,在电网事故中不能及时断开故障点并隔离故障 区域,从而造成事故的扩大化。 4.2优化调度管理 调、配自动化系统为调度运行人员提供r先进 的调度和控制技术手段,使其能够全方位掌控电网 的实时运行状态、优化调度方案、控制潮流、调节电 压无功运行水平、提高电能质量、降低线损。 4.3积累数据 一体化系统能够处理和管理更加丰富的电网 信息。丰富的输、变、配电设备档案和原始运行参 数为电力生产计划、电网建设规划、检修、变电运 行和生产管理人员提供实时服务,为企业决策提 供科学依据,效率大大提高。由于一体化的优势, 资源共享成为可能,提高了企业的管理水平和工 作效率。 4.4建设成本低 分散建设自动化系统显然存在成本高、协调运 行困难等弊端。按照一般应用容量计算,单纯调度 自动化系统主站至少需要组建7机系统才能满足 现代电网运行的需要,保守估计费用需要80万元 人民币。配网自动化系统至少还需同样的配置, GIS的配置需要另行计算。部分地区控制系统与调 度系统分离而设,则还需独立的控制系统。各系统 协调运行必须完成相互间的通信接口等附加工 作。因此,一个功能比较完善的地、县调度中心的 建设至少需要3套主站系统,总体成本将超过250 万元。而一体化系统可以整体设计和实施,成本可 控制在250万元之内。解决了性价比问题和分散 系统其他弊端。 4.5集控变电站和配网运行成本低 集控变电站和配网运行的成本低,效益更直接。 按有关部门核定人员配置,对一个县级供电企业的 集控中心,35 kV有人值班变电站配6名值班员、 l10 kV变电站配1O名。如果一个中型的调控中心 管辖有l5座变电站,则全局至少需要变电运行人员 90人(按35 kV计算),再加上调度和配网调度中心 的人员配置,总体人数超过100人。在目前我国供电 体制下,采纳一体化系统方案,地区、县凋调度、配调 和变电运行管理(变电站全部实现无人值班)这类 凋、控、配中心设置的人数包括操作队在内最多45 人。显然按人均3万元计算成本,每年可以节省135 万元。发达地区可能效益更好。如果在机构管理上也 采用调、控、配运行管理合一,效益更好。同时在减少 自动化系统本身运行维护成本方面一体化系统效益 也优于分散互联系统。 4.6利于系统二次安全防护 系统的安全防护是电力安全十分重要的组成部 分。分散互联的系统将按照安 防护的原则分别设 置防护体系,硬件的投资相对比较多,软件设置复 杂。按照有关规定,安全区内的区域划分、横向跨区 应用、数据平台和安全区域的纵向交叉等问题都需 要分别配置和协调应用,实施困难较多。一体化系统 采用统一设计方案,在二次安全防护上可以统一配 置一套防护设备,建立一套 调的防护体系,水平 高,成本低。 5应用实例 以一个较发达县级供电系统调、控、配中心为 例,该供电局在变电和调、控、配、GIS自动化系统运 行中已经积累了丰富的经验,运行和管理水平较 高。十几座变电站实行了无人值班,其中特别是微 机五防系统的全面实施,很好解决了国内调度自动 化工作开展几十年以来较难处理的远动功能中刀闸 遥信不准、运行维护困难等实用化问题。实现了对 110 kV变电站远程图像监视,调度运行与控制的操 作能力及效率较高。 该局调配自动化系统建设早,实用化运行早。现 在系统老化且多系统互联运行,维护成本 断提高。 而技术本身的固有缺陷使系统难以适应电网发展, 特别不能满足变电站自动化技术的发展需要,系统 接口困难,扩容难,实时性和可靠性等主要技术指标 下滑,迫切需要进行改造。 2003年该局通过广泛调研,提出了一体化系统 建设原则,力图使新系统体现一体化设计和建设的 优势特点,最终达到4个目的:(1)彻底消除多岛效 维普资讯 http://www.cqvip.com 应所带来的负面影响,使大量电网运行实时信息和 用性强的设计思路和建设日标,技术经济优势明显, 生产管理信息资源达到最大化和最优方式的共享; 充分利用原有运行系统的信息和参数资源,可以提 (2)实用性强、功能较完善,能充分发挥变电站自动 高改造老旧系统的效率,保证参数的可信度和安全 化系统先进技术的综合优势和城区配电网络优势; 性。实践证明,多套不同应用的老1日系统升级为一体 (3)在全国地县级调、配自动化系统中,技术达到先 化应用环境是完全呵行和有效的,尤其适合中小 进水平,应用管理达到领先水平;(4)电网调度、运行 地、县级调控中心推广应用。一体化系统的成功投运 管理更加科学、高效,自动化应用水平显著提高,进 为我国新建和改造老l口调、配自动化系统探索丁一 一步提高企业管理和科技进步水平。 条新路,提供了建设经验。 一体化系统从2004年开始实施,采用r基于微 机硬件平台的UNIX操作系统(suN Solaris UNIX 参考文献: X86),由16台计算机组成了完整的调、控、配、GIS 一体化系统。主系统成本控制在250万元之内。系统 [1]电网调度自动化文件汇编[z].北京:能源部电力凋度通信局. 采集、监视和控制范围包括5座110kV和5座35kV 1991. 具有变电站(综合)自动化设备的无人值班站,采集 Power dispatching automation documentation EZ].Beijing:Electirc 1座1 10 kV站远动信息,处理29套配网 U和32 Power Dispatching and Communication Center of Ener ̄Ministry, 套-rrU,配网规模涉及3个变电站,l3条10 kV出线 l991. 的6个环网。该系统处理的输配变电基本信息包括 [2]成红琼,朱建.GIS与SCADA一体化系统实践[J].电力自动化 各种图形约80幅、照片量大于100幅、输配变电原 设备,2002,22(11):56—57. 始信息大于55 000点、生产管理基本信息约50类。 CHENG Hong-qiong,ZHU Jian.Practice on integral system of GIS 系统处理总的基本信息超过6O 000个基本信息点 and SCADA system f J].Electirc Power Automation Equipment, (类),由此而衍生出的应用信息更大。其中部分历史 2002,22(11):56—57. 数据采用了移植方案,老系统与新系统同步运行,及 [3]辛耀中.新世纪电网调度自动化技术发展趋势[J].电网技术, 时校正系统参数,保证了新系统参数的可信度和安 2001.25(12):1—10. 全性。新系统投运以来,实时信息完整可靠、管理信 XIN Yao-zhong.Development trend of power system dispatching an— 息不断更新和加强,通过工程的实施已将所辖输变 tomation technique in 21 st century[J].Power System Technology. 配电设备档案资料全部整理进库,技术特点和效能 2001,25(12):1—10。 优势明显,达到设计目标。按照上述效益分析,该系 [4]四川I省电力工业局.变电所自动化技术与无人值班[M].北京: 统对企业和社会的回报是巨大的。 中国电力出版社.2000. Sichuan Electric Power Administration.Substation automation and 6结语 unattended substation【M].Beijing:China Electric Power Press, 2000. 调配自动化系统一体化没计和建设方案体现了 系统资源共享、结构优化、实时高效、功能协调和实 (责任编辑李新捷) Application and benefits analyses for the integrated system 0f dispatching—distributing automation and GIS ZHENG Yi ,LIU Tian—qi ,JIA You—gen‘,TIAN Jun (1.ChengduElectricPowerBureau,Chengdu610016,China;2.SichuanUniversity,Chengdu610065,China) Abstract:The main problems of dispatching and distributing automation system in operation of interconnected Blaster stations were analyzed.According to the practice of the application and development in China,the feasibility and favorable conditions of adopting a new technique ofintegrating dispatching—distributing automation with GIS in district/county dispatching center were discussed,and the prospect of the integrated technology application was prognosticated.Some engineering problems were considered,and the cost・benefit to the integrated system construction,operation and maintenance was specially analyzed.Finally,a typical condition ofconstruction and application for the integrated system in di8patching/contI_Ul center was put h ̄rward.It is shown that the technology and economic benefit of the integrated system are very prominent,and it is especially suitable fnr distric c()unty dispatching center. Key wor ̄:dispatching automation;distribution automation;GIS;benefit analysis 

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