基于GIS技术的10kV配电网综合自动化系统的研究

摘要

电能已经成为人类生活的必须能源，而配电网是电能传输供给的基本单元。社会的进步和城镇化的加速发展导致配电网规模越来越大，这增加了对电网的管理复杂度。若使用先进的自动化技术和GIS技术实现对配电网的控制管理，可以降低人工管理的工作量，提高电网运行效率。10kV等级电网几乎是直接面对用户的配电线路，其数量多、覆盖面积广，是配电可靠性的重要保证。本文主要研究了基于GIS技术的10kV配电网综合自动化系统设计，将配电网自动化扩展到10kV等级电网中，实现对该等级电网的自动化管理。 首先，分析了课题的选题背景和意义，讨论了配电网自动化系统的国内外发展现状以及当前存在的问题。在此基础上研究了配电网自动化系统的总体架构以及关键技术。通过对配电网基本结构的分析，明确了目前制约10kV配电网自动化系统发展的相关因素。在此基础上讨论了配电网自动化系统的通信方式选择。研究了GIS技术对配电网自动化的影响和GIS系统实现的基础信息获取方式。在技术分析的基础上，完成了基于GIS技术的配电网自动化系统总体设计。其中，确定了配电网自动化系统的电气设计方案，设计了基于无线通信的信息传输方式，设计了地理坐标信息的获取方案。论文重点讨论了10kV配电网自动化系统现场通信节点设计方法。在对该通信节点需求分析的基础上，完成了光纤专网通信网络实施方案和专网通信实施方案。其中详细介绍了现场通信接入单元总体设计、微控制器的对比选择、基本电路设计和其他接口电路的设计。论文最后讨论了基于GIS技术的配电网自动化系统集成整合方案设计。在分析信息系统集成的技术要求的基础上，分析了GIS系统与配电网自动化系统的集成，绘制了信息交互的流程图。其中，重点研究了配电网自动化系统与生产PMS系统的集成和配电网自动化系统与集控系统的集成。 论文解决了GIS技术在配电网自动化系统的实现问题，10kV等级电网配电网自动化实现问题，系统的集成实现问题以及设备和系统之间的通信问题，基本实现了基于GIS技术的10kV配电网综合自动化系统设计。系统建成后能够有效提高10kV等级电网的稳定性，降低管理运维成本。

目录

声明

1 绪论

1.1 选题的背景及意义

（1）配电网自动化系统发展的必要性

（2）10kV等级电网配电网自动化的关键作用

（3）GIS技术引入配电网自动化系统的必要性

1.2 配电网自动化系统的国内外发展现状

1.2.1 国外配电网自动化系统的研究现状

1.2.2 我国配电网自动化系统的发展现状

1.3 基于GIS技术的10kV配电网自动化系统解决的主要问题

1.3.1 10kV配电网的特点分析

1.3.2 基于GIS技术的10kV配电网自动化系统解决的主要问题

1.3.3 本文主要研究思路

1.4 本文的主要工作和结构安排

（1）本文的主要工作

（2）论文的结构安排

2 基于GIS配网自动化关键技术

2.1 配电网自动化系统结构

2.2 配电网自动化系统的通信技术

2.2.1 配电网自动化系统中的通信要求

2.2.2 配网自动化通信系统通信方式

2.3 配电网自动化系统对配电网及变电站的要求

（1）配电网综合自动化需求下，传统变电站的主要缺点

（2）配电网综合自动化需求下，变电站自动化的主要功能

2.4 GIS技术在配电网综合自动化系统中的应用需求

（1）GIS技术的基本内容

（2）GIS技术对配电网自动化的影响和变革

（3）GIS系统实现的基础信息获取方式

2.5 本章小结

3 基于GIS技术的配电网自动化系统总体设计

3.1 GIS技术在配电网综合自动化系统中的应用需求分析

（1）设备能够自动获取位置信息

（2）该信息能够通过配电网自动化系统自动上传

（3）要低成本实现该功能

（4）采用模块化即插即用方式，不改变电网原来的设备和结构

（4）位置信息安全、可靠

3.2 基于GIS技术的配电网综合自动化系统总体设计

3.2.1 配电网自动化系统的电气设计与无线通信方式确定

3.2.2 GIS信息获取方式的对比分析

3.3 地理坐标信息的获取

（1）性能参数

（2）模块的与微控制器的对接方式

3.4 本章小结

4 10kV配电网自动化系统现场通信节点设计

4.1 配电网自动化通信单元设计要求

（1）设备通信的多种方式

（2）专网通信要求

4.2 配电网自动化系统通信单元结构

4.2.1 通信单元系统总体架构设计

4.2.2 光纤专网通信网络实施方案

4.2.3 专网通信实施方案

4.3 配电网自动化系统通信接入单元设计

4.3.1 现场通信接入单元总体设计

4.3.2 微控制器的选择

4.3.3 基本电路设计

4.3.4 其他接口电路设计

4.4 本章小结

5 基于GIS技术的配电网自动化系统集成整合方案设计

5.1 信息系统集成技术要求

（1）信息模型统一规范

（2）设备编码统一

（3）保证数据唯一

（4）维护网络安全

（5）高效的技术实现方式

5.2 GIS系统与配电网自动化系统的集成

（2）信息交互流程

5.3 配电网自动化系统与生产PMS系统的集成

（1）集成目的

（2）信息交互内容

（3）信息交互流程

5.4 配电网自动化系统与集控系统的集成

5.5 信息系统集成建设具体设计方案

5.5.1 实际应用及部署

5.5.2 信息系统集成的功能要求

5.5.3 信息交换总线硬件结构

5.6 本章小结

结论

参考文献

附录A 附录内容名称

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

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