配电网智能监控管理系统技术方案_智能配电网建设方案

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目录

一、项目背景................................................................................................................3 1.1、项目背景.......................................................................................................3

二、选题理由................................................................................................................4 2.1、问题提出.......................................................................................................4 2.2、确定课题项目...............................................................................................4

三、设定目标及可行性分析........................................................................................4 3.1目标设定..........................................................................................................4 3.1.1 数据采集规范化，科学化..................................................................5 3.1.2实现远程控制，自动报警...................................................................5 3.1.3实现手动或者自动调整负荷平衡。...................................................5 3.1.4 温度数据采集......................................................................................5 3.1.5 实现数据和资源共享..........................................................................6 3.1.6降低劳动强度，提高工作效率...........................................................6 3.1.7提示用户服务质量和供电可靠性.......................................................6 3.2目标实现可行性分析......................................................................................6 3.2.1配电监控终端.......................................................................................6 3.2.2综合剩余电流断路器...........................................................................7 3.2.3遥控相位自动切换开关.......................................................................7 3.2.4系统软件...............................................................................................7

四、提出方案................................................................................................................7 4.1方案的提出......................................................................................................7 4.1.1配电网智能监控管理系统...................................................................7 4.2方案的选择......................................................................................................8 4.2.1 方案......................................................................................................8 4.2.2最佳方案的确定...................................................................................8

五、详细技术方案........................................................................................................8 5.1功能特点................................................................................................11 5.2硬件配置：............................................................................................11

5.3软件平台：............................................................................................13 5.4软件模块功能........................................................................................14 5.5详细解决方案........................................................................................16 5.6软件配置................................................................................................17

六、效益分析..............................................................................................................24 6.1经济效益........................................................................错误！未定义书签。

6.1.1降低台区低压线损率的经济效益.....................错误！未定义书签。6.1.2设备管理的经济效益.........................................错误！未定义书签。6.2管理效益........................................................................错误！未定义书签。6.3社会效益........................................................................错误！未定义书签。

七、总结......................................................................................................................24

低电压二级联调综合解决方案

----智能配电网监控管理系统一、项目背景

1.1、项目背景

随着农村“三相不平衡负荷”治理以及“低电压”综合治理工作的开展，各县公司积累了大量的农村台区的综合普查和治理数据，这些数据目前只是手工进行收集和人工汇总，显出了以下问题：

1、数据量大，比如农村低电压用户的普查数据每县的数据就在2万多条以上，还有大量的汇总数据和报表。

2、明明知道某个台区的数据不平衡，有时候只能进行人工的去调整负荷，但是人工调整负荷就面临改线换线等一些列问题，操作起来十分困难。

3、台区监控不到位，不能及时监测到台区的运行情况，比如台区漏电流情况，台区油温，接线柱温度，以及不能实现台区运行自动化等。

4、台区现行的开关耗能较大，希望能寻找一款无耗能的综合断路器替代。

5、数据只是以纸质或者电力文档的模式存在，不方便归集和处理

6、大量原始数据和基础数据分散在个基层单位，只是简单的堆积，要查询起来很难，更不用说进行统计和分析了。

7、数据统计和处理速度太慢，这样就造成数据上报不及时，甚至容易出现统计数据遗漏和出错的发生。

8、人工处理工作量大，最为关键重要的基础数据无法分析和共享。

9、不方便上级单位监管基层工作。

二、选题理由

2.1、问题提出

一些地方配电网线路末端电压较低（达160V左右）的问题相当突出，严重影响了国家“家电下乡”政策的实施，为此国家总理温家宝有过专门的指示，国网公司也因此于2010年12月16日在安徽屯溪召开了全国电力系统低电压综合治理会议，将配电网低电压综合治理问题正式纳入各地电力部门的一项重要工作。

低电压综合治理，主要分为三个层面，首先是配电网的合理性（变压器的容量匹配、线路线径大小的匹配、供电线路半径的长短）；其次，配电网的技术水平高低；最后，加强客户的用电管理。

以前三相负荷调整都是电工自己到台区去测量电流，采集多个点、次后才可以调整。在调整的时候，需要断线、换相，费工费时，效率很低，三相负荷的调整既滞后，又很不准确。

2.2、确定课题项目

为解决以上以上农村台区综合治理的问题，为发挥科学服务社会的作用，借助现代信息技术和网络技术，提升农村台区综合治理的能力，在局领导的统一部署下，我市电力公司启动了台区低电压和负荷不平衡调整二级联调系统的课题，以处理日益增长的各级电网各类负荷不平衡调整和低电压问题。

三、设定目标及可行性分析

3.1目标设定

为配合台区负荷不平衡和低电压治理，建议配电网智能监控系统分步分阶段进行实施，主要目标如下：

3.1.1 数据采集规范化，科学化

能够及时采集到台区的用电负荷，电压电流，功率等一系列配变参数，用于台区基本数据的掌握。

具体参数包括（当前总有功功率，当前A,B,C有功功率，当前总无功功率，当前A,B,C无功功率，当前总功率因数，当前A,B,C功率因数，当前A,B,C相电压，当前A,B,C 相电流，当前零序电流，当前总视在功率，当前A,B,C视在功率，正向有功总电能，费率1，2，3，4有功总电能，反向有功总电能，费率1，2，3，4反向有功总电能，正向无功总电能，费率1，2，3，4正向无功总电能，反向无功总电能，费率1，2，3，4反向无功总电能）

3.1.2实现远程控制，自动报警

如果台区出现异常情况，可通过调度软件进行台区操作，例如分闸、合闸、控制继电器等操作。

如果表箱出出现供电异常，可以通过系统实现远程分闸，合闸和参数操作等。软件实时监测线路运行情况，通过台区终端，实现第一时间告警，预警功能。图形化监控上会直接定位是哪个变压器出现故障，变压器运行的颜色有绿色变成红色，提示告警。

3.1.3实现手动或者自动调整负荷平衡。

设定好台区最高限制的不平衡率，可以通过系统实现人工或者自动的对换相开关实现换相，用于自动调整负荷平衡，使其线路的不平衡率降到预定的不平衡率以下。并可以通过软件查询当前线路的负荷情况，用户在某相的使用情况等具体详细信息。

3.1.4 温度数据采集

可以采集台区的油温以及出线侧的接线柱温度。并通过网络实时报警，改变了以往通过人工测试或者通过红外测试仪测试的手段，大大简化了工作强度，节

省了工作时间，并可以得到相当准确的温度，直观反映台区运行情况。

3.1.5 实现数据和资源共享

通过本次系统的设计，摆脱传统的手工处理信息方式，利用先进的信息技术和网络技术，实现部门，县公司、地市公司、省公司之间的信息畅通化，促使各部门的信息和知识共享，同时为领导决策提供了数据依据，便于领导及时掌握实际情况。

3.1.6降低劳动强度，提高工作效率

通过本套系统的应用，大大减少在调整线路平衡当中繁琐的工作环节，减少人为因素的加入，避免了工作的盲目性，降低了工作强度，调整负荷只需要工作人员在系统在操作，就可实现以前非常棘手的问题，大大了提高工作效率。

3.1.7提示用户服务质量和供电可靠性

通过本系统的开发和应用，可以掌握每个线路的三相负荷不平衡调整情况和农村低电压工作进展情况，掌握农村老旧台区的改造情况，更好的服务了用户，提升供电可靠性。

3.2目标实现可行性分析

研发成员有15名，其中高级工程师5名，工程师8名，助理工程师2名，具有良好的理论基础和丰富的工作经验。

3.2.1配电监控终端

配电监控终端采用新式的国家电网规定的标准壳体，以DL/T 698.41-2010为基本通讯协议，配有载波模块和无线通讯模块，工作稳定可靠，并获得国家专利。

3.2.2综合剩余电流断路器

采用山东卓尔电气发明专利技术，该技术已经被国家列入火炬计划推广项目，解决了阴雨天电网漏电大，投不住的问题，具有断零，过压，过流跳闸功能。

3.2.3遥控相位自动切换开关

采用带有无线或载波传输的锁扣电磁式单相剩余电流断路器或相位切换开关，能够同时监测相线路的末端电压、表箱单元的漏电电流和电流，本技术已经获得国家发明专利。

3.2.4系统软件

采用asp.net和sql server2005 为平台，由多个工作经验丰富的人员进行开发，保证系统稳定，安全运行。因此本项目可行

四、提出方案

4.1方案的提出

小组研制的思路和预期效果本着结合现场实际对配电网监控系统安装进行分解分析，一共提出1套方案，分别如下：

4.1.1配电网智能监控管理系统

上位机软件通过采集的数据，自动分析，计算不平衡率和三相电流平均值，找到哪相的负荷较重，然后计算需要调整多少负荷，系统通过查找该相上的换相开关的平均负荷量，计算需要调整哪几个换相开关，工作人员只需要在电脑前一键执行，就可以实现对线路负荷的调整。并可统计出台区的电压，电流峰值，三相负荷率，电压合格率，分支线路的负荷等信息。

在台区部分，采用：

1、配电监控终端

采集一级开关的三相电流数据，以及电表数据和换相开关数据等。

2、剩余电流断路器

采集分支的三相电流，漏电流，实现远控分闸，合闸，同时具有断零、过流、过压跳闸，自动重合闸。

在用户表箱处，采用：

3、相位自动切换开关

采用遥控自动换相开关，用于自动换相，调整负荷，远控分合闸，同时具有锁扣式设计，不耗电，漏电跳闸等功能。

4.2方案的选择 4.2.1 方案

采用监控终端可以把台区的参数，包括电表的参数，分支线路的负荷都采集到系统中来，自动计算其负荷和不平衡率，大大降低了成本，也减少了维护强度。在调整方面，采用遥控自动换相开关，只需要调整次处开关的相位就可以实现相位的调相，不用更改用户的接线结构，一次投入，可以多次使用节省了大量的成本，提高了工作效率，并可以灵活控制。

4.2.2最佳方案的确定

经过小组的研讨，如果要调整线路平衡，需要把握两点：

1、调整负荷需要从线路底层调整，仅仅从台区调整是错误的。

2、调整负荷需要一个平均值，通过瞬时值调整负荷也是不规范，不正确的。一致认为此方案可以实现线路负荷调整和末端电压的监测治理。

五、详细技术方案

该系统经过初步的试装，达到了预期的研究目标。有效的解决了台区数据采

集不规范，负荷调整不科学的混乱局面，在数据集中管理，自动绘制图形，分析功能，流程管理等方面具有创新性，如果应用到农网改造当中，必定起到事半功倍的作用。

由卓尔电气自主研发的自动换相开关，科学的实现了三相负荷间的相位自动转换，改写了几十年来由人工手动调节三相负荷平衡的历史，填补了国内市场空白，该产品与智能配电网监控终端和电子式漏电断路器，共同组成三相负荷平衡系统，让三相负荷平衡调整变得更科学、更轻松，它同时能够实现支路电流和漏电以及线路末端电压的监测。

图 5-1 系统网络示意图

5.1功能特点

本技术方案主要可以实现配电参数监测、温度监测、远程抄表、线路换相负荷调平衡、线路末端低电压监测、远程控制等方面的问题。

图5-2 拓扑图

5.2硬件配置：

1）监控终端

智能配电网监控终端通过485通讯与三相数字电度表、剩余电流断路器等连接，及通过无线和载波与自动换相开关连接，由GPRS通讯将所有监测的数据 11

上传到系统平台，不仅能实现三相负荷平衡的自动调整和线路末端低电压的监测与改善，还能实现营销管理（配电参数监测、远抄、远控）

2）剩余电流断路器或者三相数字电度表

将电子式剩余电流断路器安装在配电网低电压侧各供电支路上，利用断路器或电度表电流监测的功能，通过485通讯接口将各支路相线电流上传至系统平台，从而实现三相负荷平衡自动调整的一级监测依据。

3）锁扣式换相开关

采用带有无线和载波传输或485通讯接口的自动换相开关，同时监测相线路的末端电压、表箱单元的电流，并由监控终端上传至系统平台，后台软件根据支路三相负荷的不平衡情况对相线负荷大小做出调整决定，由换相开关进行相线负荷相位的自动调整，从而实现“低电压”二级联调。

4）系统平台

软件平台可以得到台区及支路电流的数据，掌握支路及各单元表箱的用电情况，不仅实现了同一时刻三相总路、支路负荷不平衡率的监测，且根据每个支路三相负荷平均不平衡率的情况，来确定相线路中部分表箱电源的相位，其根据每个表箱单元的平均电流值，按照由大到小的原则，最大限度的减少了所要调整电源的表箱。

5.3软件平台：

5.3.1、项目基于浏览器模式的开发主要功能层次划分

1）从管理层面：分为三级管理制度，一级管理员可以查看，修改编辑以及增加用户等所有权限的操作，主要分配给系统管理员和技术专工。二级为普通管理员，三级为一般权限，权限划分适用整个系统。

2）从功能层面:分为基础数据管理，基础查询、图形监控、数据分析、远程控制剩余电流断路器、远程控制换相开关设备、数据采集、理论计算、信息提示、远程抄表、三相负荷分析调整，报表打印等功能。5.3.2、系统平台模式规划

web server模式

5.3.3、数据库的选型规划

Microsoft SQL server2005 5.3.4、操作系统选型规划

服务器操作系统选用window 2003server

window.net frame4.0 浏览器为IE6.0及以上。5.3.5、通信方式：

采用公网通讯技术或者VPN通讯技术与配电监控终端通讯,终端与设备采用 RS485 ,小无线以及电力载波通讯方式.5.3.6、主要采集方式

1)定时自动采集

按设定时间间隔自动采集终端数据，自动采集时间、内容、对象可设置，最小采集间隔可设置。当定时自动数据采集失败时，主站应有自动补采功能，保证数据的完整性。

2)典型日数据采集

按设定的典型日和采集间隔采集功率、电能量、电压、电流等数据。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。

5.4软件模块功能

5.4.1、基础数据管理

组织结构管理

线路管理

配电台区数据管理

监控终端设置

远程抄表设置

其他配置 5.4.2、数据统计

分路线路的三相电流，漏电流的检测统计

表箱电压、电流、漏电流的检测

配电网遥信数据统计

远程抄表数据统计

温度数据的统计

配电网运行统计

峰值统计

三相不平衡率统计

过电压数据统计

过负荷数据统计

5.4.3、可视化图形界面

图形化监控功能，图形展示，了解线路情况以及每个台区的运行状态和负荷情况.5.4.4、配电网监控报警功能

设备单元越限告警 抄表失败告警 温度越限告警 台区停电告警 遥信状态告警

5.4.5、监控数据的分析显示

监控数据的曲线图、棒图、饼图等 线损分析

其它，包括过压，过负荷，线损，以及不平衡率等相关信息5.4.6、事件记录、查询与显示

配电网控制操作记录、查询与显示

监控数据、抄表数据及运行状态异常报警记录、查询与显示5.4.7、报表生成监控数据、抄表数据、事件记录等的报表数据算法设计 报表自动生成 报表打印、存储、记录 5.4.8、用户管理

用户分级管理 用户权限管理

用户操作日志 5.4.9、系统接口

提供第三方系统访问本系统的驱动接口，例如GIS系统接口;可实现对第三方系统的访问;与其他C/S或者B/S结构系统实现界面链接，即作为统一平台管理其他软件;5.5详细解决方案

5.5.1农网改造规划设计的原因造成及三相负荷不平衡的调整 系统原理

根据支路三相相线负荷平均不平衡率的情况，和支路相线电流的平均值，来确定相线间负荷的调整，从而实现支路三相负荷的平衡及线路末端低电压的改善。解决方案

① 由系统软件平台与智能配电网监控终端、电子式漏电断路器（支路）或三相电度表、及自动换相开关（相线路表箱）等四部分组成。

② 由安装在支路上的电子式漏电断路器，获取各支路三相线路的相线电流，由485通讯传至监控单元。

③ 由安装在相线路上各单元表箱中的自动换相开关，获取各表箱单元的电流与电压，并由无线和载波通讯上传至监控单元。

④ 最后，由监控单元将所监测到的各支路相线电流及各表箱单元的电流与电压，一并由GPRS上传至系统平台。

⑤ 系统软件根据设定的不平衡率上限值及调整周期，和各支路三相相线负荷平均不平衡率的情况，及各支路相线电流平均值大小，来确定是否进行相线间负荷的调整。

⑥ 再根据相线中表箱单元的电流平均值，按照由大到小的次序来确定具体所要调整的哪几个表箱。

⑦ 最后，根据设定的调整时刻，由系统软件平台发出指令，经监控单元下

传至自动换相开关，来完成单元表箱电源相位的自动转换，从而实现支路三相负荷平衡的自动调整。

⑧ 它改写了过去几十年来由人工调整三相负荷平衡的历史，克服了为调整三相负荷平衡去分时段测量各支路相线电流，以及估算表箱单元电流所带来的麻烦和不准确性。让三相负荷平衡调整变得更科学，更轻松，同时实现了线路末端电压的监测与改善。

农村“低电压”二级联调综合解决方案，已被越来越多的电力公司所认可，并得以迅速推广。

5.6软件配置

5.6.1用户登录及管理

系统用户基本设置：简洁明了的用户管理，为系统的安全性提供了可靠保障。不同的用户权限可以限制不用用户的需要。

图5-6-1用户登录界面

图5-6-2

用户登录界面及权限设置

5.6.2组织结构管理

根据用户的权限不同，所管理的组织结构也不一样，系统管理员可以实现对于整个系统的管理和设置，例如下图

图5-6-3 组织结构管理

5.6.3变电站和线路管理

每个变电站下都会有多个线路组成，填好线路管理后，用户可以根据权限访问自己所在供电所下面的线路

图5-6-4 线路管理

5.6.4台区终端管理

台区终端负责信息的传输和执行，每个终端都可采集到台区的电表信息，剩余电流断路器的数据以及用户处的换相开关的数据。

图5-6-5 终端信息录入

5.6.5电表数据录入

图5-6-6 开关电表数据录入

5.6.6图形化监控

通过图形化，可以检测整个10kv到表箱的线路基本情况，在单线图上就可以进行数据的浏览查询。

图 5-6-7 图形化监控

图5-6-8单线图数据

图5-6-9图形化监控

5.6.7运行管理

进入系统可对台区剩余电流断路器和换相开关进行管理，可以实现数据的召测，跳闸的次数和原因以及参数修改管理，如下图

图5-6-9 台区剩余电流断路器管理

图5-6-10 换相开关操作管理

5.6.8数据查询分析 数据查询类型包括：

1、台区电表数据查询

2、台区剩余电流断路器数据查询

3、电压峰值查询

4、电流峰值查询

5、不平衡率查询

6、换相开关数据查询

7、换相开关相续查询等

图5-6-11 数据查询

图5-6-12 曲线图

5.6.9终端数据参数的下发

具体详见系统说明书

六、效益分析

七、总结

（1）系统不仅可以在线实时监测，采集变压器台区所有数据参数，还可以对支线的各个电压、电流进行数据的采集；同时配合相位自动切换开关，实现三相线路负荷的自动调整，还可以控制剩余电流断路器分合动作，实现设备巡检监控、电压合格率的统计分析、远程抄表及线损分析及设备故障自动保护等功能。（2）系统组建灵活多用：终端装置全面的逻辑判断和独立运行功能，使该系统没有数据服务器主站、数字计量表也可以组建运行，能灵活提供以单台变压器、供电所为管理单位的系统组建方案。

（3）监测现场工作状态：通过现场工作确认功能和变压器全运行状态监测，该系统实现了现场供电服务工作的可监督性、可考核性，从根本上促进了供电服务工作。

（4）供电服务联动报警平台：供电服务联动报警平台，同时设置在监控终端和监控数据服务器上，当监控范围内的配网设备出现异常情况时，能采用分别独立或联合的方式，自动给工作人员发送报警短信。

总之，本套方案解决了线路低电压数据的综合采集，0.4kv线路的二级联动负荷调整，同时，可以实现对台区无人值守的管理，通过网页浏览的方式实现台区管理，大大节省了人力资源。提高了农网科学化管理水平。