智能配电台区技术方案知识讲解.docx

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智能配电台区技术方案知识讲解

智能配电台区

技术方案

二〇一二年三月

第一章综述

1.1现状与需求分析

新安县共有20座试点配电台区需要进行智能配电台区改造。

目前，这些试点配电台区存在以下问题：

（1）试点配电台区的配电箱结构设计未实现标准化和规范化；

（2）试点配电台区大多安装固定补偿的无功补偿设备，且容量配置相对较低；

（3）试点配电台区缺乏对配电台区电能质量问题（包括电压、无功、谐波和三相不平衡等）的有效监控与综合治理；

（4）线路运行参数不能及时掌握：

对于运行中的线路、变压器的电压、电流不能及时采集最新准确数据。

总体来说，新安县试点配电台区的设备配置较低、安装设计简单、功能单一，并且大部分只实现了配电和计量的简单功能，这种状况已不能适应农网智能化建设的需要。

改造建设农网智能配电台区，实现台区信息模型的标准化、台区配电箱/柜结构设计的规范化和台区综合管理的智能化，实现配电台区设备（变压器、开关）状态监测与保护、计量管理、负荷管理、电能质量管理、线损管理、经济运行管理等功能，提高供电质量和可靠性。

1.2遵循标准和原则

设计、建设农网智能配电台区，遵循正在制定的《农网智能配电台区功能规范》和国网公司企业标准《农网配变监控智能终端功能规范和技术条件》和《农网智能型低压配电箱功能规范和技术条件》。

建设农网智能配电台区，遵循“标准设计、因地制宜”的基本原则。

按负荷区域规模大小和负荷密度、地理情况，进行技术比较，选出合理建设方案。

根据配电台区经济发展基础、负荷状况和供电可靠性等实际需求，充分利用原有配电台区的设备资源，选择相应类型的智能配电台区功能配置。

1.3总体要求

（1）配电变压器：

积极选用节能、降损、环保技术的变压器，淘汰高耗能变压器。

新建和改造的智能配电台区，推广使用S11型及以上、非晶合金铁心变压器等节能型配电变压器；

（2）智能低压配电箱/柜：

采用间隔单元的标准化、规范化设计，各间隔单元按照功能模块进行划分，纵横分区布置，相互独立，实现“即插即用”，各间隔单元配置内面板并有明显标识；

（3）智能配变监控终端：

对配电变压器运行信息进行采集，实现配变监测与保护、电能计量设备管理、用电负荷管理、电能质量管理、台区经济运行管理、互动化管理、接入公用电网的用户侧分布式能源监测与控制，并对采集数据进行管理和双向传输。

第二章智能配电台区功能配置

智能配电台区是应用配电变压器侧安装的智能配变终端和用户侧安装的智能电能表、智能用户交互终端配合双向高效通信信道实现配电台区信息模型的标准化和台区的智能化综合管理，具备“信息化、自动化、互动化”智能特征的配电台区。

根据负荷水平、负荷性质的不同，智能配电台区可分为简洁型、标准型和扩展型三种建设模式。

2.1简洁型智能配电台区

2.1.1适用范围

适用于100kVA以下容量较小，负荷水平较低或负荷分散的城郊和乡村的农网智能配电台区。

2.1.2功能配置

具备配电变压器基本的监测、保护、通信功能，实现配电台区计量管理、负荷管理和状态监测，并可选配用电信息管理和互动化管理功能。

2.2标准型智能配电台区

2.2.1适用范围

适用于100kVA及以上，负荷水平中等及较高，分布相对集中的农网智能配电台区。

2.2.2功能配置

具备配电变压器基本的监测、保护和通信功能，实现配电台区状态监测、计量管理、负荷管理、无功补偿控制、三相不平衡监测、用电信息管理和互动化管理功能，并可选配配电台区线损管理、经济运行分析、分布式能源监测与控制等高级应用功能。

2.3扩展型智能配电台区

2.3.1适用范围

适用于负荷水平较高，电能质量要求高，用电负荷对电能质量有较大影响的农网智能配电台区。

2.3.2功能配置

具备配电变压器基本的监测、保护和通信功能，实现配电台区状态监测、计量管理、负荷管理、广义无功补偿（动态谐波抑制、无功补偿、三相不平衡治理）、用电信息管理和互动化管理功能，并可选配配电台区线损管理、经济运行分析等高级应用功能。

第三章建设方案

根据新安县试点配电台区的现状及需求，20个试点配电台区建设采用简洁型智能配电台区。

3.1总体架构

图3-1智能配电台区系统架构

3.2建设内容

新安县智能配电台区改造建设内容包括配电变压器、智能低压配电箱/柜、智能电能表、智能用电终端、本地通信网络、上行通讯网络以及主站建设。

3.2.1配电变压器

试点台区S7型及以下配电变压器更换成节能型配电变压器，积极使用S11型及以上、非晶合金铁心变压器等节能型配电变压器。

3.2.2智能低压配电箱/柜

更换现有配电箱/柜,以符合智能低压配电箱/柜标准的面向间隔分层分布式结构统一标准设计模式。

各间隔单元配置内面板并有明显标识，纵横分区布置，实现“即插即用”。

图3-2智能配电箱结构图

（1）进出线单元

进出线端配置带有电动操作机构，且具备明显断开标识的开关设备。

剩余电流动作保护器选用智能型3C认证产品并具有通信功能。

（2）计量和测量表计单元

改造更换为遵循Q／GDW354-2009《智能电能表功能规范》具备防窃电功能的多功能智能电表。

（3）智能配变监控终端单元

配置智能配变监控终端及其附属配套设备。

（4）电能质量管理单元

配置一体化的与智能配变监控终端配套的电能质量管理设备，主要包括无功补偿单元、有源滤波单元。

配变容量在100kVA及以上的台区均配置无功补偿单元，其容量配置原则按照变压器容量的30%基本配置。

有源电力滤波器的容量根据台区的负荷状况及实际需求配置。

3.2.3智能电能表

用智能电能表更换用户现用旧式电能表，配合智能配变终端完成智能配电台区的计量管理、负荷管理功能。

3.2.4智能用电终端

在用户侧安装智能用电终端，配合智能配变终端，完成智能配电台区状态监测，配用电信息管理和互动化管理功能。

。

3.2.5本地通信网络

变压器台下行通信信道主要有低压电力线载波、微功率无线通信、以太网无源光网络（EPON）等本地通信组网方式。

新安县20个智能配电台区的下行通讯采用低压电力线载波通信。

低压电力线载波通信（LVPLC）是通过低压电网（380/220V用户线）载波方式来传送网络数字信息。

载波信号频率范围应为3kHz～500kHz，优先选择IEC61000-3-8规定的电力部门专用频带9kHz～95kHz，通信速率通常在1.5～10kbps之间。

低压带电力线载波的基本频带为1MHz～20MHz,扩展频带为3MHz～100MHz，速率通常在1～200kbps之间，发送功率频谱密度在工作频带内不大于50dBm/Hz,工作频带外不大于30dBm/Hz。

3.2.6上行通信网络

建议使用移动运营商GPRS通信方式。

3.2.7主站建设

本部分设计纳入“统一数据采集与集中监控平台”项目

第四章系统功能

智能配电台区系统由数据采集与存储和分析与管理两大功能模块组成。

数据采集与存储模块由终端设备、数据采集模块、实时历史数据库等部分组成，实现数据采集、上传，数据存储以及实时数据监测等功能；数据分析与管理模块实现台区信息监测、电能质量监控、台区异常报警、配变监测分析、用电信息采集管理等功能。

4.1数据采集与存储

4.1.1采集数据类型

电能数据：

总电能示值、各费率电能示值、总电能量、各费率电能量、最大需量等；

交流模拟量：

电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等；

工况数据：

开关状态、终端及计量设备工况信息；

电能质量越限统计数据：

电压、功率因数、谐波等越限统计数据；

事件记录数据：

终端和电能表记录的事件记录数据；

其他数据：

预付费信息等

4.1.2采集方式

主要采集方式有：

（1）定时自动采集

按采集任务设定的时间间隔（包括典型日）自动采集终端数据，自动采集时间、内容、对象可设置。

当定时自动数据采集失败时，主站应有自动及人工补采功能，保证数据的完整性。

（2）随机召测数据

根据实际需要随时人工召测数据。

如出现事件告警时，随即召测与事件相关的重要数据，供事件分析用。

（3）主动上报数据

在全双工通道和数据交换网络通道的数据传输中，允许终端启动数据传输过程（简称为主动上报），将重要事件立即上报主站，以及按定时发送任务设置将数据定时上报主站。

主站应支持主动上报数据的采集和处理。

4.1.3数据存储与维护

数据采集与存储模块通过不同通道采集终端设备的实时数据后，通过数据预处理后存入实时历史数据库，并通过实时历史数据库独有的压缩算法实现数据的最优化存储，形成数据仓库，为各种应用系统提供唯一实时数据源。

数据维护主要包括数据库维护、通道管理、实时数据监测等。

数据库维护：

主要包括数据库配置信息、服务运行等日常维护。

通道管理：

主要包括通信报文管理、登录和心跳管理、通道监测及异常报警等。

实时数据监测：

主要包括各变电所、台区，电流、电压、电量等实时数据数、更新时间、状态以及数据位置等相关信息的监测。

4.2数据分析与管理

数据分析与管理是对配电变压器（含公变、专变）信息进行采集、处理和实时监控的系统，实现台区信息监测、集中抄表、电能质量监控、漏电保护监测管理、低压线损分析、台区异常运行报警、配变环境监测、台区信息互动等功能。

主要具有以下功能：

（1）台区信息监测

（2）电能质量监控

（3）台区异常报警

（4）配变监测分析

（5）用电信息采集管理

4.2.1台区信息监测

（1）台区模拟量监测

对台区模拟量进行监测，管理并保存智能终端采集的模拟量数据，提供时间区间、数据类型等方式的查询。

主要数据包括：

台区电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等。

（2）台区数字量监测

对台区数字量进行监测，管理并保存智能终端采集的数字量数据，提供时间区间、数据类型等方式的查询。

主要数据包括：

台区总电能示值、总电能量等。

（3）台区状态量监测

对台区状态量进行监测，管理并保存状态量数据，提供时间区间、数据类型等方式的查询。

主要数据包括：

开关状态、配电监测终端及计量设备工况信息等。

（4）台区环境监测

根据智能终端对外部环境进行检测，主要有：

温度、湿度，变压器油温等。

4.2.2电能质量监控

（1）台区频率监测

实时监测配变台区变压器频率状况，并以图形方式实时显示选择监测的台区频率情况。

（2）台区电压监测

实时监测配变台区变压器的线路电压状况，并以图形方式实时显示选择监测的台区电压情况。

（3）台区谐波监测

监测电流总及各次谐波电流日最大值及发生时间，统计电压总及各次谐波电压含有率及总畸变率日最大值及发生时间，以及电流电压谐波日统计数据，并可对谐波异常事件进行查询。

（4）台区三相不平衡监测

通过智能采集终端向主站发送变压器三相电流（或电压）幅值监测数据，根据配电变压器三相负荷或者台区下所属用户按相线电能量统计数据，计算三相不平衡度，并可以按照供电单位、线路、台区等进行查询。

（5）智能采集终端运行状况监测

自动监测终端设备的运行情况，当监测到终端设备故障时，产生故障事件，触发故障处理流程。

系统自动对终端的采集情况、通信情况进行统计分析。

以图形方式实时显示选择监测的终端的运行情况，生成终端采集情况、通信情况的统计报表。

（6）台区漏电保护器远程测控

根据业务需要提供面向台区对象的控制方式选择，管理台区漏电保护器，并通过向终端下发控制投入和控制解除命令。

控制命令下发、开关动作应有操作记录。

系统通过对台区漏电保护器的监测可以保证配电安全正常的运行。

4.2.3台区异常报警

发生的所有报警都存储在历史数据库中，以便分析系统情况。

用户可以使用如下方式进行查询：

按地区、电压等级、用户类型等进行分类查询

按产生的时间查询

各种组合查询

（1）台区电压越限报警

根据业务需要提供面向台区对象的控制方式选择，管理并设置电压越限定值参数，并通过向终端下发控制投入和控制解除命令，集中管理终端执行电压控制。

控制参数及控制命令下发、开关动作应有操作记录。

（2）台区电流越限报警

根据业务需要提供面向台区对象的控制方式选择，管理并设置电流越限定值参数，并通过向终端下发控制投入和控制解除命令，集中管理终端执行电流控制。

控制参数及控制命令下发、开关动作应有操作记录。

（3）台区功率因数越限报警

对用户设定相应的功率因数分段定值，统计各分段定值内的时间；统计用户指定时间段内的功率因数最大值、最小值；按供电单位对超标用户分析统计、对用户功率因数异常提供异常记录等。

（4）台区失压防盗报警

根据业务需要提供面向台区对象的控制方式选择，管理并设置失压定值参数，并通过向终端下发控制投入和控制解除命令，集中管理终端执行电压控制。

控制参数及控制命令下发、开关动作应有操作记录。

（5）台区缺相报警提示

根据智能配电台区系统采集来的配变日常运行实时数据，对配变缺相进行报警提示。

并通过向终端下发控制投入和控制解除命令，集中管理终端执行缺相控制。

控制参数及控制命令下发、开关动作应有操作记录。

4.2.4配变监测分析

（1）电压合格率统计分析

根据智能终端采集系统采集来的配变监测数据，对电压合格率进行统计分析。

包括变压器名称、查询时间、电压合格率、电压越上限次数、电压越下限次数。

满足各种条件查询，可用图形（曲线、棒图、饼图）展现并可输出报表。

（2）日负荷曲线统计分析

根据智能配电台区系统采集来的配变日常运行实时数据，以曲线图（曲线、棒图、饼图）形式对配变每日三相负荷进行分析，并在数据库中进行存储。

当发现电能量示数曲线或电能量曲线异常时，生成相关的告警事件，并可输出报表。

（3）配变监测信息日统计

当完成日电能量示值（总、各费率）入库后，根据日电能量示值（总、各费率）计算日总电能量（总、各费率）。

当发现电能量示值或日总电能量数据异常时，生成相关的告警事件，可用图形（曲线、棒图、饼图）展现并可输出报表。

（4）配变监测信息月统计

当完成月电能量示值（总、各费率）入库后，根据月电能量示值（总、各费率）计算日总电能量（总、各费率）。

当发现电能量示值或月总电能量数据异常时，生成相关的告警事件，可用图形（曲线、棒图、饼图）展现并可输出报表。

（5）配变功率因数统计

当完成日电能量示值（总、各费率）入库后，根据日电能量示值（总、各费率）等实时数据，对配变功率因数进行统计分析。

满足各种条件查询，可用图形（曲线、棒图、饼图）展现并可输出报表。

4.2.5用电信息采集管理

主站系统应实现对电力用户用电信息分析、处理和实时监控的功能，实现用电信息的自动采集、计量异常和电能质量监测、用电分析和管理，具备电网信息发布、分布式能源监控、智能用电设备信息交互等功能。

具体应具有以下功能：

（1）数据采集任务管理：

采集数据类型、数据采集方式、采集数据模型。

（2）数据管理：

数据合理性检查、数据计算分析、数据查询。

（3）定值控制：

功率定值控制、电量定值控制、费率定值控制、远方控制。

第五章设备统计与报价

表5-1列出了新安县智能配电台区建设材料清册和费用估算。

如表，一个台区的估算为**万元，20个台区的估算为**万元。

表5-1配电台区设备报价清单

设备名称

单价（万元）

数量

小计（万元）

备注

10kV开关

箱变/柱上变

智能低压配电箱/柜

智能配变终端

1.5

1

1.5

智能电能表

0.2

1

0.2

台区总表

智能剩余电流动作保护器

0.3

1

0.2

低压侧总开关

漏电保护器

0.1

2

0.2

两回出线开关

集中器

0.5

1

0.5

安装在台区

合计

2.6