配电自动化课程论文

配电自动化论文

题目：配电自动化技术对轨道交通的意义

院系信息工程学院

专业交通工程（轨道交通电气化）

学号xxxxxxx

学生姓名xxxxx

指导教师xxxx

摘要:

配电自动化具有很大的优势，在轨道方面，配电自动化是发展方向，研究配电自动化在轨道方面的应用很必要。为了更好地理解配电自动化的概念、功能、优势，结合本人的设计的家庭安防系统进行对比。同时又对轨道供电的技术进行讲述，说明其工作原理、特点及配电自动化在轨道供电的应用、可靠性分析和展望。

关键词: 配电自动化 ,轨道供电，scada

一、配电自动化技术的综述

1.1配电自动化的概念

本人对配电自动化的直观的理解：监测，出现固障，固障切除，供电恢复。它可以具体在电厂，开关站，某区域的线路中利用。

较具体的概念就是“技术”+“操作”。也就是说，利用现代电子、计算机、通信及网络技术，将配电网在线数据和离线数据等配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化[1]。

1.2配电自动化技术系统组成

为了更好理解配电自动化技术的系统组成，本人结合自己的家庭安防系统来说明它。

1.2.1本人设计的家庭安防系统简略介绍

本家庭安防系统采用STM32F103VE处理器作为系统的主控芯片，通过NRF24L01与各传感节点进行双向通信，同时利用网络模块和嵌入式网络协议LWIP，将主机采集到的信息发送到远程的安卓手机客户端，使用户及时能够及时掌握家庭中的安全信息，同时可以通过手机客户端对家庭安防系统进行配置和控制。三个从机模块，分别为是烟雾传感和可燃气体传感模块，人体红外传感模块，射频识别门禁模块。主控模块可以对各个从机模块的状态显示在TFT屏幕上，也可以通过触摸屏对其进行配置。系统总体框图如图1所示。

{图1家庭系统总体框图

1.2.2配电自动化系统组成

配电网调度自动化包括配电网数据采集和监控（SCADA ）、配电网电压管理系

统、故障诊断和断电管理系统、操作票专家系统等。它是由中央处理机和运动装置等组成的配电网监控和数据采集系统，以辅助调度员做好配电网运行工作[2]。

图2：SCADA 系统结构图

1.2.3两系统对比与分析

表一：两系统对比

类型系统家庭安防系统配电自动化系统

数据采集烟雾、可燃气体传感器和摄像头等电压、电流互感器、摄像头等

通信通道微波（nrf24L01）、网络电力输电线、微波、光纤、专线、卫

星

信息汇集点各个从机、主机分站，如变电厂

监控主机屏幕，手机APP 总部，调试控制中心

子系统关闭从机的传感器配电管理系统

子系统温度变化曲线系统，事故记录系统配电图资系统

子系统可设置定时发送信息到用户手机需方用电管理系统，清楚用户需求经过上面的对比，有个共同的特点，如图3所示

如图3：两个系统共同的特点

基本都是利用传感器采集信息，经过分析和处理，实现对设备正常运行及事故状

态下的监测、保护、控制、管理的现代化。

1.3配电自动化的基本功能

配电系统自动化的主要功能有配网运行和管理功能，运行计划模拟和优化功能，运行分析和维护管理功能，用户负荷监控和故障报修功能。[1]

1）配电网运行监视

对配电的运行监视是指通过采集配电网上的状态量（如开关位置和保护动作）和模拟量（电压、电流和功率等）及电能量，从而对配电网的运行状况进行

监视。

2）配电网运行的控制

对配电网的运行控制是指在需要的时候，远方控制开关的合闸或跳闸以及有载调压变压器的分接头，以达到所期望的目的。它包括就地自动控制和地区遥控。

3）配电网的保护

配电网的保护功能是指检测和判断故障区段，并隔离故障区域，维持正常区域供电。

4）故障诊断分析与恢复供电

它包括用户故障信息的收集，根据用户故障报修对低压电网的故障进行诊断与定位分析，根据继电保护及短路器动作情况和故障检测器动作情况对中压电网

的故障进行诊断与定位分析，恢复供电操作和现场抢修的安排。

5）运行情况统计及报告

它包括维修资料、运行计划资料和管理控制资料，在配电网数据管理中的配电运行动态数据中记录和更新。

1.4配电自动化优点

1、在正常运行情况下，通过监视配电运行工况，优化配网运行方式。

2、当配电网发生故障或异常运行时，迅速查出故障区段及异常情况，快速隔离故障区段，及时恢复非故障区域用户供电，缩短用户停电时间，减少停电面积。

3、根据配网电压合理控制无功负荷和电压水平，改善供电质量，达到经济运行目的。

4、合理控制用电负荷，从而提高设备利用率。

5、自动抄表计费，保证抄表计费及时和准确，提高了企业的经济效益和工作效率，并可为用户提供自动化的用电信息服务等。[1]

二、轨道供电技术

2.1轨道供电原理

在这里主要介绍交直型的机车。供电过程主要先从城市发电厂中获得220kv 的电能，经过城市主变所变成110kv，再输给地铁主变电站，获得10kv和35kv，经过整流器得直流1500v，和降压得交流220v/380v。经过馈电线把电传给接触网，机车接收了电，机车就驱动了。

2.2轨道供电系统结构图

图4：轨道供电系统结构图[3]

2.3轨道供电特点

轨道供电系统中，机车是运动的，具有特殊性。与一般的电力系统有区别，特点主要体现在2个方面：

1）电压等级低，变电所结构单一

从电力系统的角度看，轨道负荷属于终端负荷，直接面对最终用户，所以轨道供电系统中绝大多数为10kV配电所和35kV变电所，这取决于地方供电系统电源的情况和轨道就地负荷的要求。

2）供电可靠性要求高。如果出现断电问题，轻侧造成列车不工作，严重则造成交通事故，严重危害乘客的安全，所以要求可靠性要很高。因此，轨道供电系统采取多种方法来保证供电的可靠性。有的采用双电源供电，分散式供电、集中式、混合式的供电方式[4]。

2.4轨道供电存在问题

1）对电网有一定的冲激，运行的列车是一个带电的运动体并且所带的电流，电压较高。

2）有较多的谐波。这对scada系统的通信有影响的。为减少谐波对电网的影响和危害，一是采用24脉波整流机组。

3）据本人了解，我国轨道交通供电和通信方面的防雷有点不足。

三、配电自动化技术在轨道供电中应用

城市轨道交通供电系统由外部电源供电系统，主变电所或电源开闭所供电系统，牵引供电系统，动力照明供电系统，杂散电流腐蚀防护系统，电力监控系统六个部分组成。也可以说城市轨道交通供电系统由主变电所、牵引变电系统以及变配电系统三部分组成。

3.1配电自动化系统对轨道供电的可行性分析

相对轨道供电而言，电力系统的配电自动化技术比较成熟。而与轨道供电差不多。所以能将先进技术在轨道供电系统中应用。当前铁路供电系统的自动化水平远远落后于电力系统，采取电力系统的成熟经验和技术，加快轨道供电系统的自动化改造，不仅能够大大改进轨道供电系统自身的运行和管理水平，提高劳动生产率，也对整个轨道系统的运行大有益处。

3.2配电自动化技术在轨道供电的具体应用及提升

配电自动化最主要在轨道应用具体体现在scada系统，实现四遥的功能。能保证控制中心对主变电所、牵引变电所、降压变电所等供电设备运行状态监视、控制和数据采集。

1）遥控功能，实现远方终端的控制，可控制某个轨道变电所和线路的开关。2）遥测功能，控制中心对各变电所的量值遥测。遥测的主要参数包括进线、母线、馈线的电压、电流、有功电度、无功电度、有功功率、无功功率及主变压器温度等。

3）遥信功能，变电所的各种实时信息，包括接触网所处状态、断路器开关的位