智能配电网SCADA系统设计原则与SCADA系统组成分解

一、SCADA系统

智能配电网SCADA系统

(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。

SCADA系统设计原则：

遵循“发展核心软件技术、整合成熟配电终端产品、最大限度挖掘利用已有配电网自动化设施，减少投资”的原则，积极为提高自动化系统产品实用性和高质量的工程技术服务。

二、SCADA 系统功能

1、配网故障监测

（1）小电流系统单相接地故障大多是因为绝缘劣化或过电压损伤，发生间歇性或瞬时性弧光接地，受线路电容电流影响，故障点电流的变化很小甚至没有变化，在变电站侧就难以检测到不能够准确判断，特别是故障零序电流保护值的整定难度加大，误报漏报经常发生。

（2）利用配网自动化终端设备加装故障检测装置是有效方法。配电网故障检测和诊断是配电网日常运行维护面临的重点和难点问题。利用智能终端DTU分布式故障检测方法对单相接地故障进行分析和判断。针对传统的故障诊断方法存在的问题，引入了分布式的智能故障诊断技术架构，对中性点经小电阻接地方式下电网故障诊断的时间减少，从实际测试结果可以看出，分布式接地故障诊断效率和诊断的准确性很高，整个诊断过程快速准确的效果。

2、故障预警

配网线路故障按性质分大部分属于瞬时故障,小电流接地系统的单相接地故障大约占到总故障率的70%左右，小电阻接地系统有一定误动也属于瞬时故障。所以判断线路的故障性质，对保护供电设备提高供电安全可靠性至关重要。

3、故障隔离自愈功能

DTU终端能够根据采集的电流大小及设置的定值，判别故障电流（单相、相间），据此得出瞬时故障信息和永久故障信息，并把这些故障量送往配电网控制中心，为故障分析、判断和负荷转移提供依据，并配合变电站出口保护，进行故障隔离和非故障区段的供电。

（1）瞬时故障闭锁断路器或及时重合闸，迅速恢复送电。

（2）永久故障闭锁重合闸，隔离故障段，然后恢复送电。

4、电子防误装置

防止电气误操作装置（防误装置）

（1）、防误装置。具有防止电气误操作功能的装置称为防误装置。

（2）、防误装置的种类。一般分为微机防误。电气防误闭锁、电磁闭锁、机械联锁。

（3）、防误装置概述。防误装置应简单可靠，操作、维护方便。

（4）、机械连锁是可靠开关设备。操作机构-机械结构互相制约，从而达到互相联锁的闭锁方式，采用新的电子防误闭锁装置。随着计算机技术数字通信技术控制技术的发展，各类应用技术推广规范完善了计划检修、紧急缺陷、故障跳闸下自愈功能投退流程。

5、安全防控

（1）、开关柜箱门检测

（2）、箱体气压检测

（3）、远方/就地 操作方式检测

（4）、开关闭锁/解锁方式检测

（5）、开关分/ 合 状态 检测

（6）、相间故障、SEF接地故障、瞬时故障、永久故障

（7）、接地线或接地刀闸接地状态

（8）线路带电指示器

6、SCADA 系统安全级别设计

可根据对系统的投资预算设定六个安全级

L0级-执行现有的人工管理系统，即不使用任何电子化的配网管理技术。

L1级-配网自动化辅助系统可以协助电网运维人员加速找到故障发生地点。

L2级-配网自动化辅助系统在某些情况下可以控制“三遥”制动/加速。运维人员必须一直监控操作环境，并执行与“三遥”控制相关的其他任务，要制定严格人工与机器交互操作的工种流程。

L3级-配网自动化系统可以在某些情况下执行所有带电合环任务。在这些时候，运维人员在自动化系统的要求下做好夺回控制权的准备。

L4级-在具备电子化条件的特定环境下，可以执行有限自动控制任务，并监控电网运行环境——本质上是在特定情况下执行所有控制任务。在这种时候，运维人员不必集中注意力。

L5级-配网自动化系统可以在任何情况下系统程序自动运维。不需要人员任何干预。运维人员只是值班，不需要参与所有的控制决策。

三、SCADA 系统组成

1、监控大屏

2、软件

系统平台软件对保护设备的访问基本上是以数据和控制操作为基础的。可以对应于数据类模型、数据集模型、控制模型以及文件传输的信息模型。

3、保护继电器

保护和保护相关功能是建模在各个相关的逻辑节点中。

4、现场DTU 终端

远方终端设备 FTU 称模块化的IDE 智能设备。用于采集电压的互感器、电流互感器。开关触点的信号传感器若干。

5、通信网络

6、电网拓扑构造

网络总体方案及逻辑结构

（1）、故障检测准确、故障隔离迅速、供电恢复及时。

（2）、供电网络重构，平衡供电线路负荷。

（3）、合理优化线路组合，有效降低线路消耗。

（4）、负荷增长速度报警，事故报警，提供处理方案和建议。

（5）、智能化分层·

配电网自动化从运行管理的模式上，正向着分层、分布式、开放系统的方向发展，配电终端设备逐渐智能化和一体化，从提高配电网运行的可靠性和效率，提高供电质量，降低劳动强度，充分利用现有设备的能力，缩短停电时间和减少停电面积，历史数据存储和管理，历史事件/事故报警记录等方面，为供电系统带来可观的经济效益和很高的安全保障。实现供电企业项目投资的目标。

7、现场总线

总线技术是一条通信电缆完成对现场设备的联络和控制。集现场设备的远程控制、参数化及故障诊断为一体。可以很便捷的实现设备状态、故障、参数信息的自动快速传送。所有技术和标准都是统一的、公开的，现场总线为开放式互联网络。

（1）DCS 系统

DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。

dcs系统是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机（Computer）、通讯（Communication）、显示（CRT）和控制（Control）等技术。

控制系统的角度来看：
DCS是一种分级的控制系统。各级完成不同的功能。功能分层体系是分散控制系统的显著特点，是实现控制功能分散，操作显示集中的关键。
1.1、过程控制级设备：现场站（采集站、控制站）。功能：数据采集、运算处理和控制输出；经通信网络和控制管理级通信。组成：通信模件、控制器模件和I/O模件。
1.2控制管理级设备：操作员站，工程师站。功能：监视和操作；人和过程的接口。经网关机向生产管理级发送数据。工程组态、参数调整和系统维护；人和系统的接口。组成：主机和外设。
1.3. 生产管理级控制多是控制分散的节点，节点之间还需要信息互相关联。DCS 系统适应配电网馈线管理方式。

2、FCS 总线

FCS（FieldBus Contorl Syestem），FCS是一对多传输；FCS是全开放的系统,其技术标准也是全开放的,FCS的现场设备具有互操作性,装置互相兼容。多个互操作点位置固定不得改变。互操作频繁影响控制时序，尽量减少总线上的信息往返。FCS总线控制适应变电站子站控制方式。

智能环网柜制造技术，将最新电子科技和大数据算法应用于配电网小电流接地故障筛查和诊断，打造了全套智能电网控制设备制造产业链，是集成套智能机器人技术、人工智能技术、可视化语音技术、物联网通信技术，多维传感技术及复杂机械结构设计技术一体，明显提高了智能环网柜安全可靠性。