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配电开关设备的远程控制管理方案

戴 芬

  配电开关设备是配网系统安全可靠运行的基础,其性能的优劣,对供电的安全、稳定、可靠有着十分重要的影响。配电开关设备工作在户外,环境恶劣、变化因素多、设备又分散,而且配网结构复杂,面广量大,一旦发生事故查找困难,费时费力。因此,选择配电开关设备应满足运行可靠、安装方便、免维护的要求,同时应具有快速识别并切除用户多种故障的功能,具备高度智能化,满足配网自动化管理的要求。
  本方案针对配网系统的特点而设计,终端设备高度智能化,具有就地保护功能,不依赖通讯可单独完成故障处理,同时配备远程传输通道,将开关的动作信息及时传送给管理部门,以提高供电企业对配电网络的管理水平,从全局的角度对配电系统进行控制管理。

一、 系统方案

  本方案由分布在配网线路中的若干套智能开关设备、通讯系统及监控中心组成。系统总体方案结构示意图如图1所示。

二、 智能开关设备

  
智能开关设备是配电网中的必备设备,既应满足运行可靠、安装方便、免维护的要求,又能对配电线路各种故障进行可靠保护,同时具有远程通信口,提供多种通信协议以适应自动化需求。AB-3S-12系列断路器具有所需各项功能。

(一) 主要功能

1. 测量功能:采集一次线路电压与电流,采集零序电压及零序电流,采集开关状态;
2. 保护功能:可提供瞬时速断保护、限时速断保护、定时过流保护、单相接地告警及保护;
3. 控制功能:可实现手动分合闸操作,实现自动重合闸;
4. 通讯功能:可实现远程通讯,可适应POLLING传输方式或CDT传输方式;
5. 记录功能:可记录开关实时动作信息。

(二) 产品配置

配置
估价 备注
名称 数量

AB-3S-12断路器本体
(内置CT与CVT)

1台
GW-12隔离开关 1套 选配
AB-3S-12断路器控制箱
(内部预留通信终端空
间,并提供供电电源)
1套
通信终端 1套 根据通信系统选择
10kV电压互感器 1只
专用连接电缆 3根
支架(本体、控制箱、PT) 1套 选配


三、 通讯系统


  远程控制管理系统需要借助于有效的通信手段,将监控中心的控制命令准确地传送到为数众多的终端设备,并且将远方终端设备运行数据送到监控中心。对通信系统的要求体现在以下几个方面:
  1)通信可靠性;
  2)建设费用多少;
  3)满足数据传输的速率要求;
  4)满足传输距离的需要;
  5)双向通信的要求;
  6)易于操作和维护。
  目前电力系统通讯方式主要有:有线通信方式(包括双绞线通信、电话线通信、专网光纤通信、公用网络通信、电力载波通信)与无线通信方式(无线公用网通信、无线专网通信、微波通信等),各种通信方式传输特点不同,适应场合不同。

(一) 无线公用网通信

  配电网络是电力系统向用户供电的最后一个环节,开关设备在配电网络中的分布特点是户外分散、多点,但是数据传输量极小,在配电网络中采用无线公用网通信(GPRS通信)具有明显的优势。

1. 主要特点

  1)GPRS通信在可靠性、实时性方面满足远程控制管理系统对信号传输的要求;
  2)适用于各种配电网结构形式;
  3)适应POLLING传输方式与CDT传输方式;
  4)通信系统的扩容性好,终端设备接入方便快捷;
  5)利用无线公用网传送数据,无需敷设专用通信线,无需配备专门人员与专用设备对通道进行维护管理;
  6)各通信终端与监控中心配备的通信机配置标准,通用性强,互换性好;
  7)通信系统初始投入费用低。
  
  使用GPRS通信的缺点是每月需要向运营商缴纳少许通信费用。

2. 通信系统结构

  目前我国比较典型的配电网接线方式有三种:1)辐射形式;2)双电源供电;3)环网供电。使用GPRS通信适用于各种配电网结构形式,并可实现点对点、点对多点、多点对多点通信。



(二) 光纤通信


1. 主要特点

  光纤通信是以光导纤维作为传输介质的先进的通信手段。光纤通信因传输容量大,衰耗小,不易受电磁干扰,通信可靠性高,安全保密性好等特点,作为专用信道传输通道,在电力系统主干网上得到广泛应用。
目前很多电力调度自动化系统使用了光纤通信,配备了光纤通信维护人员与专用设备,光纤敷设范围已经很广。如果该地区配电网自动化系统已规划光纤通信作为传输通道,可使用光纤通信。因配网通信传输信息量小,通信结构推荐使用双环自愈式网络拓扑结构。
光纤通信存在如下缺点:强度不如金属线,连接比较困难,分路和耦合不太方便,特别在配网系统中,网络复杂,敷设很困难,即使埋在地下也易因人为因素和自然灾害造成中断。此外,专门敷设光纤通道,造价非常之高,维护费用很高。用户应综合考虑。

2. 通信系统结构

  双环自愈式网络拓扑结构是将所有光纤数据收发器顺序连接,组成环形网络拓扑结构。在环形网络拓扑结构中,各节点(站)通过各自的中继转发器连接到光纤链路上,信号沿着一个方向从源节点传送到目的节点,构成一个封闭的双环光链路,称为双环自愈式网拓扑方案,如图3所示。
采用双环自愈结构的主要目的是在光纤链路遭受各种损坏时,可以自动重新构建数据通道,而不需人工参与。当光纤线路的故障修复后,又将自动恢复原来的数据通道的工作,同样不需人工参与。
光纤环形通信适用于点对多点传输方式,一般采用POLLING传输方式而不支持CDT传输方式。

(三) 无线专用网通信

1. 主要特点

  无线专用网通信满足远程控制管理对信号传输量的要求。利用无线专用网传送数据,实时性强,保密性强,通信系统建成后不需缴纳设备使用费。但通信传输距离较近。

2. 通信系统结构

  无线专用网通信设备简单,使用频率单一,不作交换处理。因此无线专用网通信只适用于点对多点传输方式,一般采用POLLING传输方式而不支持CDT传输方式。

四、 监控中心

(一) 主要功能


  监控中心的功能与配置可根据用户实际需要而定,从实用化角度,满足下列功能即可。
  1. 实时数据监测:可远程监测配网线路电压与电流信号,监视开关状态;
  2. 远程控制:根据配网线路运行工况,实现遥控功能;
  3. 远程参数显示与设置:可远程设置开关设备参数,修改保护定值;
  4. 系统对时;
  5. 历史数据查看:远程查看开关设备的动作事件记录。

(二) 基本配置

配置 估价 备注
名称 数量
PC工控机 1套
通信机 1套 根据通信系统选择
专用后台软件 1套
UPS电源 1台
GPS标准时钟 1套
打印机 1台 选配

五、 方案比较

  配电开关设备的远程控制管理方案的选择应根据各地区配网结构的实际情况及远景规划,既要考虑到经济能力能够承受,又要考虑到技术上的先进性、前瞻性,从而制定出切实可行的实施方案。针对开关设备的远程控制管理项目而论,GPRS通信方式比较适用。目前在配电网通信中比较通用。该通信方式比较灵活,适应能力强。

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