第1章 绪 论
1.1 课题背景和研究的目标
近年来，智能电网理念受到了广泛关注，其提出的实现电网安全、可靠、高效、经济和环境友好目标成为电网建设的努力方向[1]。同时，国家电网公司在 2009年特高压输电技术国际会议上也提出了名为“坚强智能电网”的发展规划，职能电网的建设是大势所趋，同时我们也注意到，在我国农村人口约占全国总人口的64%，一半以上人口生活在农村电网环境下。随着近年来农村城镇化进展的加快，特别是东部沿海地区经济的快速发展，电力用户对农网的电能质量也提出了越来越高的要求[1-2]。坚强智能电网首先是以合理、坚强的网架为基础，同时以信息通信平台为依托，实现数字化、信息化、自动化，以这个为目标，国家电网公司按照统筹规划、统一部署、试点先行的工作原则进行全面推广。此外，国家电网公司也对农村电网快速发展、体质增效提出了的新要求、新任务，要求惯行“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念，实现农村电网与各级电网协调[3]。鄞州区供电公司担负着鄞州区和东钱湖旅游度假区的供电任务，负责区域内电网的运行和设备检修。公司设有办公室、发展部、人资部、财务部、安监部、党群部、乡供部、调控中心 8 个部门以及检修（建设）工区和客户服务中心 2个业务支撑单位，下辖 6 个供电所，是国网公司示范县级供电企业。经过多年跨越式发展，截至 2016 年底，鄞州区内共有 110 千伏变电所 33 座，主变 70 台，容量 3266 兆伏安；35 千伏变电所 5 座，主变 10 台，容量 132 兆伏安；35 千伏用户变 19 座，主变 35 台，容量 223.1 兆伏安。 基本形成了以 500千伏变电站为骨干，220 千伏变电站为支撑，110 千伏变电站全覆盖的坚强供电网络。近年来，随着经济社会快速发展，鄞州供用电量稳步增长。2016 年鄞州电网最高负荷 172.7 万千瓦，同比增长 8.41%；线损率 3.5%；完成可控费用 2.16亿元；实现利润 4167 万元；电费回收率 100%；资产总额 21.65 亿元；全员劳动生产率 167.43 万元/人·年，实现售电量 79.96 亿千瓦时，同比增长 8.55%。
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1.2 国内外研究动态
坚强智能电网的发展在全世界还处于起步阶段，没有一个共同的精确定义，其技术大致可分为四个领域：高级量测体系、高级配电运行、高级输电运行和高级资产管理[4-5]。高级量测体系主要作用是授权给用户，使系统同负荷建立起联系，使用户能够支持电网的运行；高级配电运行核心是在线实时决策指挥，目标是灾变防治，实现大面积连锁故障的预防；高级输电运行主要作用是强调阻塞管理和降低大规模停运的风险；高级资产管理是在系统中安装大量可以提供系统参数和设备（资产）“健康”状况的高级传感器，并把所收集到的实时信息与资源管理、模拟与仿真等过程集成，改进电网的运行和效率。智能电网是物联网的重要应用，《计算机学报》刊登的《智能电网信息系统体系结构研究》一文对此进行了详细论述，并分析了智能电网信息系统的体系结构[6-13]。2006 年，美国 IBM 公司曾与全球电力专业研究机构、电力企业合作开发了“智能电网”解决方案。这一方案被形象比喻为电力系统的“中枢神经系统”。电力公司可以通过使用传感器、计量表、数字控件和分析工具，自动监控电网，优化电网性能、防止断电、更快地恢复供电，消费者对电力使用的管理也可细化到每个联网的装置。这个可以看作智能电网最完整的一个解决方案，标志着智能电网概念的正式诞生[32-35]。2008 年美国科罗拉多州的波尔得(Boulder)已经成为了全美第一个智能电网城市，每户家庭都安装了智能电表，人们可以很直观地了解当时的电价，从而把一些事情，比如洗衣服、烫衣服等安排在电价低的时间段。电表还可以帮助人们优先使用风电和太阳能等清洁能源。同时，变电站可以收集到每家每户的用电情况。一旦有问题出现，可以重新配备电力[36-40]。2009 年 2 月 4 日，地中海岛国马耳他在周三公布了和 IBM 达成的协议，双方同意建立一个“智能公用系统”，实现该国电网和供水系统数字化。IBM 及其合作伙伴将会把马耳他 2 万个普通电表替换成互动式电表，这样马耳他的电厂就能实时监控用电，并制定不同的电价来奖励节约用电的用户。这个工程价值高达9100 万美元（合 7000 万欧元），其中包括在电网中建立一个传感器网络。这种传感器网络和输电线、各发电站以及其他的基础设施一起提供相关数据，让电厂能更有效地进行电力分配并检测到潜在问题。 IBM 将会提供搜集分析数据的软件，帮助电厂发现机会，降低成本以及该国碳密集型发电厂的排放量。
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第2章 智能配电网台区
2.1 引言
配电网是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿器及一些附属设施等组成的，在电力网中起重要分配电能作用的网络[20]。配电网是电力公司服务电力客户的“最后一公里”，通过配电台区，电力公司将电能量输送到千家万户，配电网和配电台区也是电力客户对电力设备最直观的认识和感受。
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2.2 传统配电网台区
2.2.1 传统配电网台区定义
配电网台区一般定义为一台配变的供电范围，或者一台配变供电行政区域所辖的占地面积[21]。电力公司一般按照行政区域划分成立不同区域的供电所，包括城区供电所和乡镇供电所。供电所又以台区为基础单位进行管理，可以说台区是供电服务的最基础单位。台区是供电公司对配网运行情况的一个统计平台，包括对该台区的电压、线损、负荷波动等情况的监测和统计，可以通过对台区的管理来提升供电公司的经营效益。台区的智能化建设是智能配电网建设的基础，只有不断提升台区的智能化水平，才能逐步满足配网可靠供电、保持电能质量稳定、实行远程监测及调节等功能，实现配电自动化。
2.2.2 传统配电网台区存在问题
与国内大多数农网情况相似，鄞州区配电网台区经过几十年来的建设，虽早已实现了农村及山区的全覆盖，但向来规划设计定位不高，且由于历史原因配电变压器运行状况良莠不齐，配电变压器型号更是杂乱无序，配电网台区的建设向来也是“头痛医头、脚痛医脚”，没有对产品型号、运行指标等建设标准进行要求，以致存在以下具体问题：（1）变压器能耗较高，固定损耗较大，与国家节能减排政策相悖；（2）一般未安装异常监测装置，台区电能质量只能通过用户反映才能得知情况如何，用户反映后只能被动对设备进行停电检修，无法实现对配变电压器的主动抢修，降低了电力用户的使用体验水平；（3）未进行标准化设计，配电箱规格、形式多样，给日常运维检修带来较多不便；（4）传统配电网台区无法对变压器和线路等运行参数进行实时的采集；（5）无功补偿装置容量固定，不能实现远程遥控投退。在春节、国庆节等假期期间，一般都需将配网无功补偿装置退出，这种情况下人工现场操作工作量大，且不能及时投退，影响地区功率因数水平。因此，鄞州区供电公司希望能以农网智能化建设为契机，对传统配电网台区相关设备进行改造升级，提升供电公司“最后一公里”的服务水平。
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第 3 章 电力信息采集系统 .........13
3.1 引言 .......13
3.2 电力信息采集系统定义 .....13
3.3 电力信息采集系统技术要求........13
3.4 鄞州区电力信息采集典型模式....14
3.5 电力信息采集系统建设意义........16
3.6 本章小结 .........16
第 4 章 配电自动化 ...........17
4.1 引言 .......17
4.2 传统配电自动化结构 .........18
4.2.1 配电主站.............18
4.2.2 配电子站.............18
4.2.3 配电终端.............19
4.3 鄞州区配电自动化典型模式........19
4.4 鄞州区配电自动化特点和创新....26
4.5 鄞州区配电自动化建设意义........28
4.6 本章小结 .........29
第 5 章 结论与展望 ...........30
5.1 结 论 ......30
5.2 展 望 ......30
第4章 配电自动化
4.1 引言
配电自动化（Distribution Automation）先后经历了基于自动化开关设备相互配合的初级发展阶段，应用通信网络和计算机系统的中级发展阶段，及重点研究自动控制手段的高级应用阶段。随着经济的发展、生产工艺的精益化和电力用户对供电可靠性和供电质量越来越的要求，加快配电自动化建设和发展已经成为电力公司各项工作的重中之重[23]。众所周知，配电自动化的全面建设能够改善电能质量、提高供电可靠性、降低运维成本、提高优质服务水平。自上世纪以来，欧美发达国家就一直致力于配电自动化的研究，如果新加坡“花瓣型”配电自动化的供电可靠性得到世界公认，配电自动化将电容器自动补偿、馈线开关自动化测控、用户负荷实时监控和远方抄核表功能于一体[24-25]。鄞州区供电公司配网自动化系统建设的总体目标定位为建设一个稳定可靠、实用、先进性和经济性相结合、可持续发展的配网自动化系统。能够实时监视配电网工况，实现配网线路故障的快速排除，缩小配电线路故障停电时间和范围；优化配电网运行方式，合理控制用电负荷，提高设备利用率；提高配网运行管理水平和工作效率，提高供电可靠性，改善用户服务质量。本次配网自动化主站系统的实施范围包括建设配网自动化主站；建设各供电区域远程客户端；按照两层和三层混合体系结构实现鄞州地区范围内配网自动化设备的数据采集；完成主城区范围内主站集中式的馈线自动化功能，实现实用化的配网高级应用。国电南瑞科技股份有限
