仿真技术在配网自动化的应用探讨气压开关

仿真技术在配网自动化的应用探讨

仿真技术在配网自动化的应用探讨 2011年12月02日 来源： 摘　要： 通过对配电网络与输电网络在网络结构及其对自动化要求的主要差异进行分析，阐明在配网 自动化的发展规划和人员培训方面，仿真技术不能按照输电自动化中已有的应用方式进行 在此基础上提出了仿真技术在配网自动化发展规划和人员培训方面如何应用的看法。 关键词：仿真技术；配网自动化；发展规划；人员培训 配电自动化是电力自动化中一个新的发展方向，它包括变电站自动化、馈线自动化、用户自 动化和配电管理自动化等内容。其中，对10 kV及以下电压等级的配电网络（简称配网）， 包括馈电线路、开闭所、小区配电所、配电变压器和电容器组等的自动化称为配网自动化。 配网自动化是配电自动化中涉及新的研究课题较多，工作量较大而又刚刚起步的新领域。 为确保配网自动化卓有成效地进行，各电力企业对其发展规划和人员培训工作都极为重视， 国家电力公司也对此提出了明确的要求。因此从仿真技术的应用角度出发，对如 何搞好配网自动化的发展规划和人员培训工作进行探讨。 1配电自动化与输电自动化简略回顾 输电自动化，包括电网调度自动化、输电系统控制、远动、通信、继电保护和变电站自动化 等，是电力自动化中起步较早，并已取得较为成熟技术的自动化系统。现在，输电自动化已 形成由能量管理系统（EMS），实时监控及数据采集系统（SCADA），调度自动化系统，输电 变电站自动化系统及潮流计算、稳定计算、短路计算和系统规划等高级分析软件组成的庞大 的自动化体系。在仿真技术的应用方面，已有的RTDS和EMTP等数字仿真系统，实现了与传统 电力系统动态模拟的良好结合，建立了不同形式的数字仿真——动态模拟混合仿真系统。这 些数字仿真软件和混合仿真系统，在输电运行自动化的新技术研究和新产品开发等方面，已 发挥了十分重要的作用。在人员培训方面，已有的专门用于运行操作技能培训的各级调度员 培训仿真系统（DTS）和变电站运行人员培训仿真系统，取得了很好的人员培训效果。 在配电自动化中，较早起步的是配电变电站自动化和用户自动化（如负荷控制和电力营销管 理等）。由于其具有与输电自动化的较多共性，其技术和产品也就易于通过“移植”和“改 进”输电自动化的相关技术和产品的方式取得。因此，配电自动化在这两方面的发展较快， 并已取得一定成效。但是，由于配电网络和输电网络，在网络结构及其对自动化的要求上存 在着较大差异，其技术和产品也就很难通过“移植”和“改进”的方式取得。面对配网自动 化提出的各种新课题，只能从新的角度去思考并加以研究解决。 2配电网络同输电网络对自动化要求的主要差异 1） 输电网络为网状结构。输电线路不分段，更不会从分段上T接出输电线路。网络运行方 式相对固定，故障概率较小，不会经常进行负荷转带和网络重构。而配电网络为辐射状结构 ，并包含一定数量的环网。配电线路可能要分成几段，从每一分段上又要T接出一定数量的 馈电线路。网络运行方式不固定，故障概率较大，需要经常进行负荷转带和网络重构。由于 网络结构和运行特征上的很大差异，使在输电自动化上已很成熟的高级分析软件，例如潮流 计算和网络规划等，在配网自动化上就不能使用。在输电自动化上不存在的对馈线各分段进 行故障定位，隔离和尽快对非故障段恢复送电，以及负荷转带和网络重构问题，在配网自动 化上就成了衡量自动化水平和效果的主要问题。 2）输电网络主要是大电流接地系统，而配电网络主要是小电流接地系统。在输电自动化中 没有对小电流接地系统的问题进行深入研究。在配电网络中的已有技术，也不能满足配网自 动化对馈线单相接地故障时，对各分段进行快速检测、定位和排除故障的需要。这就要求进 行更深入的研究。 3）输电网络较易建成与之完全配套的通信网络，其实时运行数据可 以通过SCADA系统取得。网络元件的参数和数学模型已基本齐全，网络的建模和分析计算方 法已基本成熟。而在配电网络中，难于建成与之完全配套的通信网络，其实时运行数据有相 当大的一部分不能通过SCADA系统取得。网络元件的参数和数学模型，特别是连接在配网上 的需求方用电和发电设备的参数和数学模型，有一部分也是未知数。网络建模和分析计算方 法，也还需要进一步研究。因此，在配网自动化中，存在着大量的不确定因素需要解决。 4） 输电网络跨越的地理范围大，详细的地理信息对输电网络不是太重 要。而配电网络复盖的地理范围小，网络设备的分布又较密集。特别是在城市的中心区，地 理信息对于配电网络已经至关重要。因此，在配网自动化中，一定要具有以地理信息系统（ GIS）为中心的自动绘图（AM）和设备管理（FM）的良好功能，即AM/FM/GIS功能。同时，还 要实现AM/FM/GIS和SCADA系统的一体化。 5） 输电网络拥有一整套分工明确、训练有素的输电自动化专职工作人 员，包括各级调度员，变电站运行人员，以及运行方式、继电保护、远动通信和计算机的工 作人员等。而配电网络却没有这一套自动化的专职工作人员。由于配网自动化尚处于刚刚起 步阶段，无论从自动化的模式和软硬件产品方面，还是从配网工作人员运行、管理自动化系 统的操作技能和实际经验方面，配网自动化同输电自动化相比都存在着相当大的差距。因而 ，配网自动化的人员培训工作不仅更加重要，而且应有新的特色。 3仿真技术应用于配网自动化发展规划的探讨 要搞好配网自动化的发展规划，就必须拥有一套针对所规划配网的分析研究软件。但是，配 网中存在的各种不确定因素，例如，网络元件参数和数学模型的未知，实时运行数据的缺损 ，以及输电自动化中已有的潮流计算等分析软件的不适用，都给建立一套实用的配网发展规 划软件带来了困难。解决这个困难的一种有效方法，就是应用仿真技术。 3.1建立模型 在配电自动化系统中，为了实现智能配电功能，必须建立配电网的数学模型并分析配电网的 潮流。传统的电力系统分析采用N-R法、P-Q分解法和B-X法等方法。上述方法由于需要将配 电网上的每台配电变压器都看作是节点，从而导致矩阵非常庞大，严重影响处理速度。更不 利的是，为了降低建设费用，配电线路上通常只有柱上开关的量测是可以满足计算要求的， 而配电变压器一般均不安装量测设备，导致传统方法由于严重缺乏量测数据而无法得出潮流 。

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