CN202651894U - 电力系统配网能量管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电力系统配网能量管理系统，包括服务中心端、配电终端以及用于实现数据传输功能的网络传输通道和通信机房，所述服务中心端包括主服务器、配置服务器以及若干个工作站，服务器和配置服务器通过地址总线与各个工作站连接，上述主服务器、配置服务器、工作站的数据总线依次通过交换机、路由器与光收发器Ⅰ连接；通信机房内设置有无线通信收发设备和光收发器Ⅱ；配电终端包括若干个设置在变台的终端设备，终端设备中设置有无线通信模块。本实用新型的应用提高了配网生产管理的工作效率和工作质量，节约了人力资源成本，在为电网的管理工作带来巨大效率的同时，大大提高了电网生产管理的增收或节支。

Description

电力系统配网能量管理系统

技术领域

本实用新型涉及电力系统中的一种能量管理系统，特别是一种应用于配网的能量管理系统。

背景技术

电力系统中的配网由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器（简称变台）、隔离开关、无功补偿电容以及一些附属设施等组成，是一种在电力网中对电能起重要分配作用的网络。配网的自动化管理主要用于对配网进行离线与在线的监控管理，使配网始终处于安全、可靠、优质、经济、高效的运行状态，以进一步缩短事故处理时间，减少停电范围，提高供电的可靠性和供电质量。

目前国内的配网能量管理中，大多数配电管理部门实际上还是手动操作，即手动处理故障呼叫、地理图定位、工作命令及其他与配电有关的操作。在上述某些功能已实现自动化的电力企业中，也只是应用孤立系统零碎地进行处理，仍需调度员与户外工作人员用电话联络协调所有操作。

配电管理系统DMS即是针对目前配电网存在的自动化程度水平低、运行管理手段落后等制约用电快速发展的问题，提出的一种管理系统。它由一个开放式网络基础平台和运行在该平台之上的多个相对独立的应用子系统组成，实现配电网监控和数据采集SCADA、配电网自动化DA、控制室管理、故障投诉电话管理TCM等功能。配电管理系统虽然能够提高配电网的自动化管理水平，但是在工作过程中，技术人员提供给调度员的多是电力系统的电气接线图，所显示的是电力系统中各电气设备之间的电气连接，而不能反映它们的地理位置及其关系。当设备发生故障或退出运行时，调度员往往因无随手可查的电网修正信息，而需对布满标记、不够精确的图纸或其他文字资料进行信息搜索、定位，这种零碎、延迟和模糊的信息，使得恢复供电往往要花数小时以上，直接导致时间延误和工作效率低下。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种配网能量管理系统，不仅能够解决目前配网管理自动化水平低下的缺点，还能够解决调度员在工作过程中因翻阅技术图纸、数据参数不完善等原因而造成的工作效率低下和操作不严谨的问题，以进一步提高配网供电的可靠性。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。

电力系统配网能量管理系统，包括服务中心端、配电终端以及用于实现数据传输功能的网络传输通道和通信机房，

所述服务中心端包括主服务器、配置服务器以及若干个内置有地理信息子系统以及配网管理子系统工作站，服务器和配置服务器通过地址总线与各个工作站连接，所述工作站中的地理信息子系统以及配网管理子系统之间通过计算机网络在数据库级实现数据的动态交换；上述主服务器、配置服务器、工作站的数据总线依次通过交换机、路由器与光收发器Ⅰ连接；

通信机房内设置有无线通信收发设备和光收发器Ⅱ，所述光收发器Ⅱ通过光纤与光收发器Ⅰ连接进行局域网内的数据传输；无线通信收发设备通过网络传输通道与配电终端连接，用于实现服务器中心端与各变台配电终端的数据传输；

所述配电终端包括若干个设置在变台的终端设备，终端设备中设置有与通信机房内无线通信收发设备通过无线网络进行数据传输的无线通信模块。

本实用新型的改进在于：所述服务器中心端还包括备份服务器。

本实用新型的进一步改进在于：所述主服务器和备份服务器中均设置有用于校时的GPS模块。

由于采用了上述技术方案，本实用新型所取得的技术进步如下。

本实用新型利用先进的地理信息系统GIS技术以及MAS-SOA技术体系结构构建配网智能管理系统，在该分层体系结构中由代理Agent封装而成的智能服务主体通过企业服务总线ESB与其他Agent或原子服务主体进行信息交互，智能服务主体间的高度自治性和协作性以及灵活的业务流程管理使得智能配网能量管理系统更能适应运行环境的变化。

本实用新型是以地理信息系统为平台，实现地理空间信息和电力电能监控信息相互集成的综合应用系统。本实用新型的应用提高了配网生产管理的工作效率和工作质量，节约了人力资源成本，在为电网的管理工作带来巨大效率的同时，对于电网生产管理的增收或节支来说也是效果显著。

本实用新型主要实现了以下功能：1）实现了工单串接所有配网业务的功能，领导只需通过跟踪工单就可监控所有配网业务的处理情况，从而为领导决策提供更有效的信息服务；2）实现了配网能量分析系统与GIS平台的无缝对接；3）实现了计划平衡，调度管理无纸化办公及基本的电网能量高级分析功能；4）实现了配网运行业务在系统中运行，减少了资料、信息在流程员与各环节之间的人工传递，提高了传递速度。

附图说明

图1：本实用新型的拓扑图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

一种电力系统配网能量管理系统，其拓扑图如图1所示。包括服务中心端、配电终端、网络传输通道和通信机房。网络传输通道和通信机房用于连接服务中心端和配电终端，实现数据的传输。

服务中心端包括主服务器、备用服务器、配置服务器以及若干个工作站，主服务器、备用服务器和配置服务器通过地址总线与各个工作站连接，上述主服务器、备用服务器、配置服务器、工作站的数据总线依次通过交换机、路由器与光收发器Ⅰ连接。主服务器和备份服务器中均设置有GPS模块，用于对各个工作站以及配电终端的各个设备进行校时。

工作站内置有地理信息子系统以及配网管理子系统。工作站中的配网管理子系统建立在专用的支撑平台上，地理信息子系统以及配网管理子系统之间通过计算机网络在数据库级实现数据的动态交换。

通信机房内设置有无线通信收发设备和光收发器Ⅱ，光收发器Ⅱ通过光纤与光收发器Ⅰ连接，进行局域网内的数据传输；无线通信收发设备通过网络传输通道与配电终端连接，用于实现服务器中心端与各变台配电终端的数据传输。网络传输通道可采用移动公司、联通公司或者电信公司的无线网络通道。

配电终端包括若干个终端设备，终端设备设置在变电站的各个电力设备上。终端设备中设置有无线通信模块，无线通信模块用于与通信机房内的无线通信收发设备通过无线网络进行数据传输。

本系统采用client/server架构模式，是建立在空间数据库、属性数据库以及其他应用数据库之上的公共基础平台。上述空间数据库、属性数据库以及其他应用数据库均集中在主服务器和备用服务器上，可供系统中各个计算机调用，保证了系统数据的一致性。主服务器与备用服务器之间为双机热备用，有效防止了服务器瘫痪、数据丢失等事件给系统以及配网能量分析带来损失，进一步保障数据的安全性以及系统的可靠性。

工作站中的地理信息子系统中包含有配网中各个变台、电线杆以及每条线路等电力设备的基本信息，地理信息子系统把配网线路中的线路、电线杆、变台等硬件以图文形式进行显示，当点击某一设备时，即可以文字形式显示出该设备的参数以及地理信息。配网中所有的线路以配网拓扑的形式进行展示，在地理信息子系统的图形界面上可按每条线路或者供电区域，通过带电着色的方式进行直观地显示。

配网管理子系统中的各种计算和分析都要基于基础数据、实时数据和电网模型, 例如线损计算和分析、供电供电可靠性计算和分析、无功优化方案分析、短路电流分析、负荷转移方案分析以及潮流计算、对现状电网的其他各种指标的分析等等。基础数据主要包括用户信息、设备信息、线路信息、检修信息、巡视信息、勘察信息、报修信息、图纸信息、模拟操作、通讯信息等内容。实时数据主要包括SCADA、DMS、集抄信息、负控信息、综合测试仪等内容。

这些基础数据的获取途径有两部分：一部分是地理信息子系统通过计算机网络将基本信息传递给配网管理子系统，另一部分是通过配电终端进行数据的实时采集。配网管理子系统获取基础数据信息后进行计算和分析，并将计算后的电网实时信息以及分析结果实时传输给地理信息子系统，地理信息子系统再通过画面进行动态信息的显示。

配网管理子系统和地理信息子系统之间的数据传送可采用定时发送、人工请求发送、按状态变化发送等方式进行。

本实用新型中的配网管理子系统主要具有三部分功能：网络分析功能（网络建模、结线分析、动态网络着色、配电潮流、网络重构、负荷预测、短路计算）、停电管理功能（故障检测、隔离与恢复，操作命令管理，工作命令管理）和GIS应用功能（设备管理、投诉电话管理等）。

1）网络建模

用于建立和维护配电网络数据库，为配电潮流、短路计算、网络重构等功能模块定义配电网的网络结构。配电网络建模过程中提供对辐射状馈线结构的专门描述，以满足与地理信息子系统的接口要求，并为用户提供方便直观的网络建模方法。

2）结线分析

网络结线分析将网络的物理模型（结点模型）转化为数学模型（母线模型），用于潮流、网络重构和短路计算等。网络结线分析主要有两个步骤：母线分析和电气岛分析。母线分析是将闭合开关联接在一起的结点集合化为母线；电气岛分析是通过线路和变压器将母线联接为岛。配电网络结线分析采用和输电网不同的搜索控制方式，对变电站开关和馈线开关变位作分别处理，以提高结线分析速度和效率。

3）动态网络着色

以结线分析为基础，可以实现配电网的各种着色功能，包括电气状态着色、电压等级着色、馈线跟踪与着色、环路着色、电源跟踪与着色、电路跟踪与着色、子树着色等功能，其中每种着色功能的颜色和效果都能够在线修改或重定义。

4）配电潮流

对辐射形和环形网络提供平衡（单相）或不平衡（三相）潮流算法，能够对整个配电网络进行潮流分析，也能够自动计算部分系统潮流。为保证在各种实时和研究方式下都能得到收敛潮流解，配电潮流应能提供多种潮流算法。

5）网络重构

网络重构是在满足网络约束和辐射状网络结构的前提下，通过开关操作改变负荷的供电路径，以便使网损最小，或解除支路过载、电压越限、平衡馈线负荷。网络重构能够计算为减小配电网损而必须在馈线之间重新分配的负荷，并且能报告所识别的可以减小网损的开关操作。计算结果提供给操作命令票系统，供调度员决策执行或自动执行。

6）负荷预测

应用考虑气象修正的负荷预测模型，可以预测未来一天至一周中的每小时、每15 min的系统负荷值，然后使用可自动校正的负荷分配系数把该预测值分配到各变电站、馈线及负荷点。负荷预测应用了线性外推、线性回归和神经网络等算法。配电负荷预测可能要考虑分类预测。

7）短路计算

在规定的短路故障条件下，计算各支路电流和各母线电压，用以校核开关遮断容量和检查继电保护定值是否合适。利用稀疏导纳矩阵、阻抗矩阵技术和优化排序三角因子表，采用不对称分量法进行计算。

8）操作命令票

针对正常、故障和检修操作，给出倒闸操作的命令票，并加以校核和执行，包括命令票准备、生成、记录和执行等功能。操作命令票系统与结线分析、配电潮流和动态网络着色集成，能够使调度员预演操作过程。

9）故障检测、隔离与恢复

根据开关跳闸信息和故障指示信息，对配电网馈线中发生的故障进行及时准确的分析和判断，并提出正确有效的停电恢复对策，以帮助调度员准确确定故障位置，隔离故障区域，尽量恢复非故障区域的供电，将故障损失降到最低。并能够在综合考虑开关操作次数、馈线裕度、负荷恢复量、用户优先级、网络约束等因素的情况下，提出优选的恢复方案。

10）投诉电话管理

接受用户的投诉电话，通过用户数据库把电话标识与低压网络部分匹配，以便识别对应的中压/低压变压器，并将适当的投诉电话标签与DMS网络数据库中的设备相关联，分析结果可显示在地理信息子系统的地理图和单线图上。投诉电话管理系统包括电话输入、电话分析、电话处理、电话回答、电话记录/报告等功能。

配电终端中的主控程序通过系统的配置服务器下载、角色配置以及系统升级。配电终端主要用于对各个电力设备的电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数以及配网中所用到的开关变位信息量等实时数据进行采集。配电终端将采集的实时数据通过无线通信网络传输给服务中心端，并根据服务中心端的指令对各个电力设备进行相应的倒闸等操作。

Claims (3)

1.电力系统配网能量管理系统，包括服务中心端、配电终端以及用于实现数据传输功能的网络传输通道和通信机房，其特征在于：

所述服务中心端包括主服务器、配置服务器以及若干个内置有地理信息子系统以及配网管理子系统工作站，服务器和配置服务器通过地址总线与各个工作站连接，所述工作站中的地理信息子系统以及配网管理子系统之间通过计算机网络在数据库级实现数据的动态交换；上述主服务器、配置服务器、工作站的数据总线依次通过交换机、路由器与光收发器Ⅰ连接；

通信机房内设置有无线通信收发设备和光收发器Ⅱ，所述光收发器Ⅱ通过光纤与光收发器Ⅰ连接进行局域网内的数据传输；无线通信收发设备通过网络传输通道与配电终端连接，用于实现服务器中心端与各变台配电终端的数据传输；

所述配电终端包括若干个设置在变台的终端设备，终端设备中设置有与通信机房内无线通信收发设备通过无线网络进行数据传输的无线通信模块。

2.根据权利要求1所述的电力系统配网能量管理系统，其特征在于：所述服务器中心端还包括备份服务器。

3.根据权利要求2所述的电力系统配网能量管理系统，其特征在于：所述主服务器和备份服务器中均设置有用于校时的GPS模块。

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