一种高级配电网自动化系统的设计与分析

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1、一种高级配电网自动化系统的设计与分析摘要：以某电力局配电系统的现状为背景，经过对配电现场进行认真的实地调查研究，结合当前配电网管理存在的主要问题和组件式GIS的特点，按照开放性、可靠性和可集成性等原则对配电GIS系统进行了系统总体设计与功能实现、系统数据库设计、系统组件层设计与实现等。给出了系统分析和管理技术的实现，通过深度优先搜索算法和故障定位专家系统等方法，来完成基于GIS的配电网故障定位和供电恢复与网络重构。关键词：高级配电网，自动化系统，设计，分析前言配电GIS是一个集计算机技术、通信技术、控制技术、现代化设备与管理于一体的综合信息化系统。它是提高供电可靠性、供电质量及配电网经济

2、运行的重要保证，是高科技手段应用于实际生产的一个重要体现。将组件式GIS技术引入配电网GIS中，可以将配电网中的各种设备信息与地理位置信息很好地结合在一起，改变了过去图纸、设备管理混乱的局面，实现了图纸、设备的自动化管理；同时GIS能够对数据进行直观的、可视化的分析和查询，帮助用户发掘隐藏在文本数据之中的各种潜在的联系，为用户提供一种崭新的决策支持。1.配电网分析配电网结构复杂，线路分布广泛，设备数量众多，改造更新也比较频繁。因此，基于GIS的配电网分析方法的研究就很有必要。网络拓扑分析是把用电气设备描述的物理模型转换为用节点和支路描述的数学模型的过程。基于GIS的配电网分析就是把从AM

3、/FM/GIS中提取的数据(含网络结构信息)看做一种物理模型，网络拓扑分析是把配电网的物理模型转换为可供计算分析的数学模型的过程[1，2]。GIS系统中一般包含两类数据：空间数据和非空间属性数据。基于GIS的配电网分析的原理就是利用数据库技术把配电网中电力设备的空间定位数据与属性数据一一对应联系起来，综合分析与检索空间定位数据，结合生产应用的MIS系统和SCADA系统，根据一定的算法实现生产信息与反映地理的图形信息相结合的信息管理系统。1配电GIS总体设计2.1系统设计目标通过引入先进的组件式GIS技术，结合配电网的各种空间位置信息、对象属性信息，为配电网管理者提供一个配电网的缩微化模型

4、。达到配电网管理实现信息化、直观化、科学化、规范化和自动化的目标。主要体现如下：1、将配电网GIS系统建设成整个配电网信息共享平台，统一录入、修改、删除各种配电数据，避免重复操作，为配电网规划设计、管理、故障维护等提供信息支持；2、实现配电网设备的地图化3、实际电网运行数据的可视化；4、配电信息多元化。2.2系统总体设计思想组件式GIS的基本思想是把GIS的各大功能模块划分为几个控件，每个控件完成不同的功能。各个GIS控件之间及GIS控件与其它非GIS控件之间，可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成各类专题GIS的应用系统。本系统的总体设计思想是:采用组件式GIS技术与可视化开

5、发工具，建设易于与MIS、SCADA等系统集成的配电网GIS系统，其工作平台设计如下:GIS开发工具采用Geostar5.0，开发语言采用Delphi7.0，DBMS采用SQLSERVER2000。从设计思想与技术手段上保障了系统的先进性。系统开发以栾城县电力局为应用对象，总体功能包括数据预处理功能、地图操作及图形输出、数据查询、故障区域分析及显示、配电网故障判断与隔离、报表打印等，系统总体功能设计如下图1所示。图1系统总体功能结构图2.3基于FTU的配电网故障定位实现配网故障自动定位、隔离和供电恢复功能，是提高供电可靠性的主要措施之一。而配电自动化的发展，尤其是配网SCADA系统的建立

6、和不断完善，为配网主站实现实时的故障自动定位、隔离和供电恢复提供可能。沿地理分布的馈线、开关、变压器等配电设备，构成了复杂的配电网络系统，在这样的网络上实现故障的自动定位、隔离和恢复并非易事[35]。本文通过在馈线沿线分段开关和联络开关处安放数据采集和监控装置FTU(FeederTerminalUnit)，各FTU分别采集相应柱上开关的运行情况，如电压、电流、功率和开关当前位置、储能情况等，并通过通信网络把采集得到的数据传送到配电自动化控制中心处，此外，各FTU还可以接受配网自动化控制中心下达的命令进行相应的远方倒闸操作[36]。在故障发生时，各FTU记录下故障前及故障时的重要信息，如最

7、大故障电流和故障前的负荷电流、最大故障功率等，并将上述信息传至配电网自动化控制中心计算机系统中，经计算机系统上的故障检测软件对采集得到的这些数据进行分析后，确定故障区段和最佳供电恢复方案，最终以遥控方式隔离故障区段，恢复健全区段供电，从而实现实时地故障自动定位、隔离和供电恢复。2.4故障定位实现故障定位的程序流程图如图2所示。故障定位专家系统的核心就是它所具有的推理功能，基于GIS的配网故障定位就是根据空间搜索的停电区段序列与知识库