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武汉大学电气工程及其自动化专业选修课

电力系统规划与可靠性(第7专题： 电力系统自动化规划)

电气工程学院电力信息与控制研究所 张莲梅

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电力系统自动化规划概述

电力通信系统规划电网调度自动化系统规划 变电站自动化系统规划 配电自动化系统规划

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概述电力系统自动化的组成 电力系统自动化规划的意义 电力系统自动化规划的原则 电力系统自动化规划的步骤

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电力系统自动化的组成【现代电力系统自动化】:由电厂自动化、电网调度自动 化、变电站自动化、配电自动化等部分组成。它是信息技 术、通信技术、计算机及网路和自动控制等技术在电力系 统中的综合应用。 【电网调度自动化】:通过设置在各电厂和变电站的远动 终端(RTU)采集电网运行的实时信息，通过信道传输到设 置在各调度中心的主站上(MS),主站根据收集到的全局 信息，对电网的运行状态进行安全分析、负荷预测以及自 动发电控制、经济调度控制等。

2012-6-19

武汉大学电气工程学院电力信息与控制研究所 43

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电力系统自动化的组成变电站自动化：将变电站的二次设备(包括测量仪表、信 号系统、继电保护、自动装置和远动装置等)经过功能的 组合和优化设计，利用计算机技术、现代电子技术、通信 技术和信号处理技术，实现全变电站的主要设备和输、配 电线路的自动测量、监控和微机保护，以及与调度通信等 综合性的自动化功能，又称变电站综合自动化。 配电自动化：指一种可以在远方以实时方式监视、协调和 操作配电设备的自动化系统，主要是指配电变电站自动化 和馈线自动化。配电自动化包括配电网数据采集和监控 (SCADA)、配电地理信息系统(GIS)和需求管理(DSM) 几个部分。

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电力系统自动化规划的意义电力系统自动化规划是电力自动化系统设计和实施的 前提和依据，在进行电力自动化系统建设之前做好自动化 系统的规划工作将大大提高电力自动化系统的可用性和扩 展性，使系统具有较高的投人产出比和性能价格比。

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电力系统自动化规划的原则【改造和发展规划相协调】电力系统自动化的规划不可单纯为自动化 而自动化，必须与电力一次网络和设备的改造和发展规划相协调，实 现整体投资的技术经济综合优化。 【处理好局部与整体、近期与远期的关系】电力系统自动化规划应该 处理好局部与整体、近期与远期的关系，分阶段投资和实施，分层次 推广，并使分阶段建设的各电力自动化子系统协调发展，最终形成一 个相互匹配的电力自动化系统。 【数据结构和接口规范】电力系统自动化规划应该纳入电力系统规

划 和电力企业信息整体规划当中，应按照国际标准数据结构和接口规范 规划，既要考虑信息共享，又要具有网络安全防护措施，保障系统的 信息安全。

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电力系统自动化规划的原则【利用现有资源】最大限度地利用现有电力自动化系统和电力设施资 源。非标准系统可通过必要转换接人标准系统，延长可用期限。应尽 量选用模块化设计产品，便于功能扩展和技术升级，满足系统发展要 求，避免重复投资。 【因地制宜灵活配置】电力自动化通信系统的实施应该因地制宜，考 虑多种通信方式的综合应用，发挥光纤、无线、专线电缆、载波等多 种通信方式的各自优点，灵活配置。 【综合考虑经济效益和社会效益】电力系统自动化规划应综合考虑经 济效益和社会效益，从提高供电安全性、可靠性和节能降耗，减少运 行维护费用和工作量，提高电力企业工作效率和管理水平的角度出发， 定量分析投资效益。

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电力系统自动化规划的步骤① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 电力自动化现状与一次系统发展需求分析。 确定电力自动化系统的建设目标。 电力通信系统规划。 电力自动化系统结构规划。 电力自动化终端规划。 电力自动化主站系统规划。 电力自动化方案预算与经济性评估。

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电力通信系统规划

输电网通信规划

配电网通信规划

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输电网通信规划输电网通信规划：一般指从发电厂、变电站到调度中心的长 距离通信规划，主要纳入现有的国家电力数据网络(SPDnet) 建设和规划体系中。 SPDnet数据网络设计的原则： 选择高可靠性、高带宽的通信方式和传输通道，建立高性能、 综合多种业务的网络平台，提供实时数据通信业务、非实时 数据通信业务、视频及多媒体通信业务。 应具有高度灵活性，能支持多种协议，提供各种不同接口， 以满足目前及未来的网络需求。 应具有良好的可扩展性，网络设备应能支持网络的平滑扩容， 保证在网络的增长过程中，网上业务不会受到影响。

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输电网通信规划应具有高度的可靠性、安全性及可保证的服务质量，以满足 电力系统实时调度、报价结算等特殊业务的需求。 应具有按业务、部门等组建虚拟专用网的能力，以满足不同 业务的需要，提供业务及用户群问的隔离，保证安全性，并 为现有网络的接入提供方便。 必须采用符合国际标准的协议和接口，满足与其他网络的互 联要求。 应具有较完善的网络管理功能，宜采用统一的网络管理平台， 以简化管理程序，提高网络运行管理水平。 应采用成熟、先进的网络技术，以保证网络的稳定、可靠运 行。

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输电网通信规划SPDnet数据网络的基本组网技术：数字

数据网(Digital Data Network, DDN)采用标准G.703接口和动态带宽分配(可选);分组交换采用标准 x.25和帧中继技术；路由器采用OSPF和IP路由协议。 数字数据网：利用数字信道提供半永久性连接的电路，传输数据信号的 数字通信网络，通过该网络向用户提供全程端对端数字数据业务。它是 全透明网，可支持任何协议。它以同步方式传输数据，采用PCM数字信道 传输方式，传输速率每话路64kb/s,组网方式采用网状拓扑结构，网内 任何两节点间中继阻断时，业务可自动迂回，不会中断。数字数据网是 采用数字交叉连接和数字复用技术组成的提供高速数据传输业务的网络， 是一个传输速率高、质量好、网络时延小、全透明、高流量、网管简便 的理想的数字数据网。

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输电网通信规划X.25分组交换技术：组网纠、检错能力强，但网络传输速度不高，处理 延时大，纠、检错过程复杂。SPDnet在初期基于当时通道条件的限制， 才选用X.25分组交换网。 帧中继技术(framerelay):采用与X.25相同的统计复用技术，但简化 了X.25技术复杂的传输确认与纠错的过程，把重传功能推向网络外部的 智能化外部终端，提高了传输速度，降低了端到端的延时，很好地满足 了数据用户高速及突发性强的特点。 ATM技术：采用异步时分复用的方法，将信息流分成固定长度的信元，进 行高速交换。由于ATM采用统计复用技术，可以动态分配带宽，对于具有 突发性特点的数据业务来说极为有利，同时ATM以固定长度的信元传送用 户业务，又可以保证对延时敏感的用户的需求。

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输电网通信规划SPDnet中的各级网络互联：一是网、省、地区调度主控端到被控 端——变电站、电厂RTU(Remote Terminal Unit)的通信；二是 网、省、调度间的计算机系统及到部分厂站计算机系统的互连。 RTU与调度端的连接： 路由器方式。RTU通过协议转换器将所用协议转换至TCP/IP及标准 的网络用户层协议，经串口或厂、站局域网与路由器连接，通过 V3.5接口接入当地的ATM设备。 局域网方式。RTU通过协议转换器将所用协议转换至TCP/IP及标准 的网络用户层协议，接入厂、站局域网，通过局域网接口接入当 地的ATM设备。 RTU通过V2.4接口接入当地的ATM设备，在调度端系统通过其前置 机以V2.4接口接入节点机。

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输电网通信规划网络安全问题：根据电力系统各业务部门上下级联系较多， 有很多内部信息交流要求安全、保密、不同业务部门横向联 系较少的特点，数据网络应提供虚拟专用网络服务，使各部 门可在此数据通信网络上建立自己的虚拟专用网(VPN)。 不同种类的应用、网络也应根据各自的需要建立各自的VPN, 以

免彼此间的影响，实现各自的网络性能要求。VPN功能应 允许单个物理网同时分化成多个逻辑网络，每个逻辑网络拥 有自己的逻辑子网号，子网间完全分开，以确保相互之间安 全隔离。