智能配电台区与低压配电自动化一体化项目解决方案

智能配电台区及低压配电自动化一体化解决方案概述自我国智能电网建设以来，国家电网公司作为智能电网建设的引导者取得了骄人的成绩，同时积累了丰富的经验。

近年来国家电网公司逐步加大智能电网配用电环节的投资力度，使配电自动化有了长足的发展，并在部分大、中、小城市相继落地，取得良好的成果。

为了提高电能利用效率，促进电力资源优化配置，保障用电秩序国家于2010年11月颁布《电力需求侧管理办法》，该办法指出各省级电力运行主管部门会同有关部门和单位制定本省、自治区、直辖市电网企业的年度电力电量节约指标，并对该指标进行严格考核。

该指标原则上不低于有关电网企业售电营业区内上年售电量的0.3%、不高于最大用电负荷的0.3%。

该办法鼓励电网企业采用节能变压器，合理减少供电半径，增强无功补偿，引导用户加强无功管理，实现分电压等级统计分析线损等，稳步降低线损率。

这也为低压配电自动化及配电变压器经济运行提供了契机。

配电变压器是低压配电网的主要设备，在低压配电系统中建设中用量巨大，其运行的经济效益直接影响到整个电力系统的经济效益。

在城乡10kV及以下的配电网中，配电变压器的损耗约占线路损耗的三分之一，农村配电变压器的损耗约占到整个电力系统损耗的60%，甚至更多，所以实现配电变压器经济运行具有很大的节电潜力，进而收到很好的经济效益。

智能台区建设是智能电网建设的重要部分，根据国家电网公司建设坚强智能电网总体部署，2010 年国家电网公司确立了“农网智能化试点工程建设和配套关键技术研究” 科技项目，农网智能配电台区关键技术研究是其四个子课题之一，同时农网智能配电台区建设也被列入国家电网公司坚强智能电网第二批试点工程项目。

为了全面贯彻建设智能电网“统筹规划、统一标准、试点先行、整体推进” 的工作方针，提升农网智能配电台区工程建设规范化和标准化水平，满足农网智能化发展需要和客户对供电能力、供电质量和供电服务的新要求，提高供电能力和供电可靠性，提升运行管理水平和服务能力，智能台区建设已是必然趋势。

一．智能配电台区智能配电台区由主站系统软件、智能配电箱和低压漏电保护器组成。

其中智能台区的主站系统软件是统一数据采集与集中监控平台的一个子系统。

系统结构图如下：图2.1 系统结构图1.1统一数据采集与集中监控平台1.1.1概述传统的调度自动化、配网自动化、远程抄表等系统多为面向部门的独立建设，缺少总体设计和统一规划，各个系统间通信接口复杂，数据交换与共享困难，使用维护个性化，各系统数据存储形式各异，物理空间分散，数据重复，缺乏有效整合，数据一致性难以保证，缺乏统一的应用平台，每个独立的系统都不能展现电网运行全景，查看不同数据需要登陆不同的系统。

建立统一数据采集与集中监控平台，对不同自动化系统的实时数据进行采集、存储和应用，并按信息化管理的要求，向电网管理层各应用子系统提供生产现场的各种基础数据。

统一数据采集与集中监控平台的建设主要对试点智能配电台区、用户用电信息以及已有实时系统的实时数据进行统一采集与管理，保证数据模型的标准化、数据唯一性和准确性，实现信息资源共享，消除应用系统间的信息孤岛问题。

统一数据采集与集中监控平台能够消除不同业务系统间的信息壁垒，提高各种信息的内在关联性，从而实现对综合性业务的统一、完整描述，为更深入的决策分析和数据挖掘奠定技术和信息基础，为智能电网的全面建设打下坚实的平台基础。

1.1.2设计原则由于待集成和整合的信息源具有形式和空间上分散性、数据和软硬件的异构性、网络隔离等特点, 因此统一数据采集与集中监控平台的研发应遵循以下基本的设计原则：（1）应用的实用性和适用性统一数据采集与集中监控平台建设应坚持实用性和适用性原则，即在满足各项应用需求、功能实用、操作简便的基础上，尽可能地降低造价，保护现有的投资，提高设备投资和应用系统的性价比。

同时，应选择适合业务应用需求的产品和解决方案，以实现最大程度的投资回报。

（2）系统的安全性统一数据采集与集中监控平台应用系统应具备较高的稳定性，具有高MTBF （平均无故障工作时间），并提供系统容错设计和整体的安全防范措施，保障业务应用系统的整体运行安全；在涉及应用系统与生产控制系统之间必要的集成时，坚持“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的原则，以保障监控系统网络的安全。

（3）系统结构的可扩展性考虑到信息技术日新月异的发展态势，统一数据采集与集中监控平台应用系统整体结构应具有可扩展性，系统整体性能应能够随着技术的进步和发展而不断得到充实和提升，同时满足电网新兴业务扩充时对信息化设备和应用系统性能的要求。

（4）系统的可维护性统一数据采集与集中监控平台应用系统应具有友好的用户界面，便于使用、维护和管理，可操作性强，以最大限度地满足业务连续性的需要。

1.1.3结构部署统一数据采集与集中监控平台采用县供电企业集中方式部署，在县供电企业机房部署采集前置机、应用服务器、数据库服务器和维护工作站。

县供电企业、供电所各级终端用户主要通过B/S模式实现操作和浏览等功能。

1.1.4数据流拓扑图统一数据采集与集中监控平台数据流拓扑图，如图。

图2.2统一数据采集与集中监控平台数据流拓扑图上行数据流程实时数据：各系统采集端发送数据包至相应前置机通道，由部署在前置机上的数据采集软件将数据包进行解析后写入实时历史数据库中，实现数据的实时更新和存储。

实时历史数据库提供标准的Web service接口通信方式，统一监控与管理模块从实时历史数据库中直接读取实时数据，满足一体化分析与管理模块的实时数据查询、分析等需求。

历史数据：由统一监控与管理模块下发历史数据采集分析的计划任务至通信接口服务，数据采集与存储模块根据收到的计划任务将历史库中的内容，同步到统一监控与管理模块的应用服务器中。

下行控制数据流程控制命令下发：由统一监控与管理模块发起下行控制任务到通信接口服务，由通信接口服务分发给各系统对应数据采集与存储模块的采集前置机中，部署在前置机的数据采集软件解析该控制命令后，对相应终端进行控制。

控制命令有效性确认：根据国网企标Q/GDW376.1-2009协议，主站发送下行控制数据包至终端设备时，终端设备返回确认字段，确认下行控制命令的有效性。

1.1.5统一数据采集与集中监控平台功能特点➢海量实时历史库技术➢配用电数据抽取实践数据平台支持多种数据获取方式。

例如：电网模型和图形数据的导入, 平台配置了XML/RDF 电网基模型/图形导人/导出模块, 其功能是将模型/图形数据转换为符合IEC61970 的CIM/SVG标准格式, 再将经过格式转换后的电网模型/图形数据导出为XML文件, 导入到综合数据平台中。

➢标准化数据整合本系统采用将数据模型与IEC61970 中的CIM模型一体化设计的思路, 通过元数据映射技术实现数据模型的统一。

➢数据交换与共享➢数据加工和展现1）数据加工综合数据平台在充分获取各应用系统的各类数据信息后, 应提供对原始数据的统一加工处理功能,以产生各种汇总统计等再生数据, 实现数据的分析与挖掘。

2）数据展现综合数据平台, 尤其是外平台, 应提供丰富的数据展现功能, 针对调度生产业务需求, 在元数据的基础上通过图形、报表、曲线、图表等多样化的数据表现形式, 实现对调度生产运行数据的多角度多层面的动态展示, 帮助用户全面清晰地了解整个电网的生产运行状态、变化发展趋势以及潜在问题。

1.1.6智能台区监控子系统主要功能模块：图2.3 智能台区监控界面数据采集与实时监控模块➢模拟量：三相电压、电流➢计算量：三相有功功率、无功功率、功率因数和谐波➢统计量：正反向无功、一二三四象限无功电量及其发生时间，正反向有功总、尖、峰、平、谷电量，正反向有功、无功最大需量，每日电压、功率因数运行时间、越上限时间、越下限时间、合格率。

➢告警事件记录，包括失压、失流、断相、过压、不平衡、逆相序、功率超定值、需量清零、无功欠补/过补、表计异常、终端上电/掉电等➢状态量：开关状态、电容器投切状态➢运行工况：终端、微断、计量设备等➢环境温度、视频信息➢微网相关信息➢其他相关信息等配变特性统计、分析应用模块➢配变经济运行➢无功分析➢无功补偿➢状态检测➢谐波分析及治理➢负荷分析与管理➢变压器铁损和铜损➢供电可靠性分析➢用电量管理➢供电质量统计、分析➢线损计算分析➢其他相关信息等低压配电自动化模块实现低压线路故障隔离和重构2.2. 智能低压配电箱TH－T5201智能型低压配电箱（以下简称智能配电箱）是按照电气接线要求将低压开关设备、计量和测量装置、智能配变终端、保护电器和辅助设备组装在封闭箱体中，具有计量、测量、控制、保护、电能分配、无功补偿和滤波等集成功能的设备。

2.2.1智能配电箱实物图图2.4 智能配电箱实物图2.2.2智能配电箱配置清单（以标准型为例）2.2.3智能配变终端技术参数及主要功能2.2.3.1技术参数✧环境条件:空气温度：-45℃～70℃，最大变化率1℃/h相对湿度：10％～100％最大绝对湿度：35g/m3大气压：0kPa～106 kPa✧工作电源：额定电压：3×220/380VAC允许偏差：－20％～20％输入额定值为5A，输入电流范围：（0～5）In✧测量误差：电流、电压量测量误差≦0.2％有功、无功功率测量误差≦0.5％谐波分量经确度≦1％✧功耗：交流电压回路功率损耗≦0.5VA （单相）交流电流回路功率损耗≦0.25VA （单相）谐波分量准确度≤ 1%电网频率测量误差≤ 0.02 Hz✧输入回路：计量交流回路：3路电压、3路电流；负载电流回路：9路电流；电容器补偿电流：5路电流✧开入：16路✧开出：1路微机保护出口；3路遥控；28路电容器投切✧通讯接口：3路RS485,1路RS232，1路USB，2路以太网，SD卡接口1个2.2.3.2配变终端主要功能：✧配电变压器监测与保护1 监测数据主要类型有：1）交流模拟量：电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等，具有录波功能，并能以曲线或图表方式显示；2）电能量数据：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；3）电能统计数据：电压合格率、三相不平衡度、电压波动和闪变* 、暂时或瞬态过电压* 、电压暂降/ 中断/ 暂升* 、电压（电流）的2 ～19 次谐波分量、谐波含有率及总畸变率、频率偏差、负载率以及供电连续性等统计数据；2 具备过压保护、过流保护、过负荷保护、欠压保护、过热保护* 等多种保护/ 告警功能，并同时完记录、存储和上报。

✧用户用电信息监测实现配电台区的电能信息采集，包括电能表数据采集、电能计量装置工况、供电电能质量监测，以用电负荷和电能量的监控，对相关数据进行处理储存、管理和传输。