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产品描述

品牌西门子

西门子S7-200模块6ES7211-0BA23-0XB0


(1)优化配网潮流

如图1所示,配电网自动化系统通过对智能终端和手拉手环网中的负荷开关的控制,可以方便地改变环网的开环点以达到调整潮流的目的。自动化的后台软件将给出优化潮流的方案,较终实现减小网损。

(2)无功/电压控制

在后台系统的支持下,通过对电容器和有载调压的配电变压器等分布式无功电源的控制,可以实现全网的无功/电压控制,这不但可以降低网损,而且可以实现对电能质量的补偿。

4、先进的配电管理系统

配电管理系统是实现配电网自动化基本功能的核心部分,主要包括配电图资系统及配电网分析软件。

(1)配电图资系统(AM/FM/GIS)

配电图资系统由自动绘图AM(Automatic Mapping)、设备管理FM(Facilities Management)和地理信息系统GIS(Geographic Information System)组成。其中,图资系统(AM/FM)是配电自动化的基础,该系统建立在地理信息系统(GIS)的基础上,与动态SA相结合,将大大提高配电网的运行管理水平。

(2)配电网分析软件(DPAS)

配电系统的高级应用软件为配电网的运行提供了有力的分析工具,主要包括:潮流计算、负荷预测、状态估计、拓扑分析、电流/阻抗计算及无功电压优化等。

三、基于网络化的配电载波

实现配电网自动化的关键在于通信,选择通信方式应当适合我国配电网具体情况。目前主要的通信方式可包括光纤、载波、有线及无线方式,配电网自动化的较终通信方式将是多种通信方式的混合应用,尤其以光纤、载波为主。其中主干道光纤通信得到广泛认可,而网络化配电载波以其良好的鲁棒性、安全性、易于实现、投资较低等突出优点,在中低压配网的多种通信方式中倍受瞩目。

1、电力线载波技术的发展

较初的电力线载波是为了传输高频保护信号和话音信号设计的。它是基于线路两端阻波器的点对点的通信。配电网节点众多,这种点对点的通信方式不能满足配电自动化的要求,因此配电载波将不再使用阻波器。第二代的载波技术基于扩频原理,能够在很低的信噪比情况下工作,具有很强的通信能力。一代的载波技术基于数字信号处理芯片(DSP),由于DSP具有强大的实时解码功能,这种载波技术具有非常理想的通信能力。如今,基于DSP解码的载波技术已经可以利用10kV配电线路作为计算机总线构成总线式网络,称为网络化配电载波(NDLC)。采用NDLC技术,在10kV配网中的任一位置注入信号,都可以在同一个10kV网络中任意位置的节点正确接收。目前已有集成了这种载波技术的芯片问世。其发信功率不大于1w,典型的接收能力为-80dB。理论研究与试验表明该技术是一项*可行的、很有发展前途的新技术 。

2、各类衰耗的估算

在大量仿真研究和现场试验的基础上,文献[3]给出了配电载波的通道建模和对各类衰耗的估算,如表2所示:


衰耗(dB)备注
发送、接收端1.5
10KV/0.4KV配电变压器的泄漏2
架空线0.1~0.2/km模1
0.4~0.8/km模2
电缆的折射7.7
变压器母线10~20

表2 电力线的衰耗

对于以电缆线路为主的配电网,采用光纤通信实现配电自动化更为有利,对于以架空线路为主的配电网,网络化配电载波具有突出优点。实际上,架空线很有可能与很短的电缆线路混合连接,如图3所示。配电系统的节点间的较主要的通道衰耗来自变电站母线,包括变压器的杂散电容、母线的对地电容、变电站的其他馈线等的影响。这里需要强调的是故障发生后,断路器A断开,在切除故障的同时使故障线路与变电站断开,此时的通信衰耗将不受变电站的影响。

网络化配电载波的通信节点在变电站的出线处由双绞线与通信主站相连,因此馈线的出口保护动作不影响故障线路的FTU与变电站通信主站的通信。

3、网络化配电载波在线路故障时的情况

当采用网络化配电载波实现故障定位、故障隔离时必须考虑载波信号在故障线路上的传输情况。这是NDLC技术实用化的主要问题之一。对该问题的分析如下:

(1)在线路故障后,故障线路出口的保护动作,断路器将线路与变电站断开,载波信号不受变电站的影响。由于线路停电,线路上几乎没有了噪声,这些都将有利于载波通信。

(2)由于10kV配电网的载波耦合设备与超高压系统相比成本很低,价格便宜,*可以采用相相耦合方式,相相耦合方式比相地耦合方式具有更高的可靠性,在单相接地时可以退化为相地耦合方式继续工作,仅是在三相故障时需做特殊考虑。

(3)即使是对于三相短路故障,如果故障使得载波通道中断,在故障点后面的FTU不能与变电站主站通信,该节点将通过联络开关处的桥节点与对侧系统联系,桥节点的存在使得载波通信也具有手拉手的双路由。

(4)实际上,断路器跳开后,绝大多数情况故障点的故障电弧熄灭,绝缘恢复,这对于不足1w的载波信号的衰耗很小。

4、网络化配电载波的节点管理

配电网络可以被视为天然的总线网,该总线上的每两个节点都可以通信。但是,考虑到配电系统的节点众多,节点的管理十分重要,下面讨论通过节点管理提高网络化配电载波的可靠性和可扩展性。

(1)面向对象的寻址

配电系统的每个节点都可以通过以下三个元素确定地址:域、子网和节点号。域对应于变电站,域内的子网对应于该变电站内的一条馈线,子网的节点则对应于该馈线上的各FTU。在图1所示的手拉手环网中,当S3处于常开状态时,节点B1、S1和S2属于与变电站A相对应的域,而节点B2、S4和S5属于与变电站B相对应的域。作为数字通信桥的联络节点如图2所示,正常情况下,联络节点一侧的节点"听不到"另一侧节点的声音,属于不同变电站的域之间互不影响。仅当一个子网的某节点被其所在的变电站主站丢失或其他原因,诸如线路断开、线路严重故障等,节点将通过桥节点向对侧申请漫游。

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