电力系统调度自动化配电网自动化课件

North China Electric Power University第五章 电力系统配电网自动化l主讲人：齐郑第五章 电力系统配电网自动化主讲人：齐郑一、配电网自动化配配电网划分：网划分：1、低、低压配配电网网-220V、380V2、中、中压配配电网网-3-35kV3、高、高压配配电网网-66kV、110kV7/8/20242North China Electric Power University一、配电网自动化配电网划分：7/31/20232North 一、配电网自动化一个简化配电系统单线图10kV母线联络开关降压变配电变主馈线分支线联络开关出线开关补偿电容110kV母线7/8/20243North China Electric Power University一、配电网自动化一个简化配电系统单线图10kV母线联络开关降一、配电网自动化CB2CB14CB13CB12CB11CB10CB9CB8CB7CB6CB5CB4CB3ST1ST2CB1CB15Bus3Bus1Bus2CB16FEEDER1FEEDER2FEEDER3ND1ND2ND3ND4ND5ND6ND7ND8ND9ND10ND11ND12ND13ND14ND15ND16ND17ND18ND0ND19ND20ND21ND22CB16CB17ND23ND24CB18一个简单的配电系统接线图7/8/20244North China Electric Power University一、配电网自动化CB2CB14CB13CB12CB11CB1一、配电网自动化配电系统的特点(1)w比喻：发输电系统为人体的动脉，而配电系统是人体的毛细血管w设备数量非常巨大，而单个设备价值小w数据采集点非常多，而单个数据采集点的采集数据量很少w馈线设备沿线路室外布置w城网中电缆线路越来越多w自动化程度低，自动化改造需要巨额资金7/8/20245North China Electric Power University一、配电网自动化配电系统的特点(1)比喻：发输电系统为人体的一、配电网自动化配电系统的特点(2)w配电系统具有环形网络，但为了故障定位和继电保护整定方便，通常处于开环运行状态；而输电系统通常是闭环运行的。w配电系统的支路电阻和电抗之比/一般比较大。w配电系统常处于不平衡多相运行状态，负荷和网络结构皆不平衡：各相负荷大小不等，可能单相或两相运行。7/8/20246North China Electric Power University一、配电网自动化配电系统的特点(2)配电系统具有环形网络，但一、配电网自动化我国电网自动化水平状况w近20年，我国的发输电自动化水平得到大幅度提高；w长期以来，“重发、轻供、不管用”，绝大部分电力投资用于发输电系统的建设；w配电自动化水平处于相对落后状态。w1998年开始，情况发生巨大变化。7/8/20247North China Electric Power University一、配电网自动化我国电网自动化水平状况近20年，我国的发输电一、配电网自动化我国配电自动化热潮的背景w国民经济的飞速发展w电力需求的日益增长w对供电可靠性和供电质量的要求越来越高w部颁指标99.9%（年停电8.76小时），99.99%（年停电52.6分钟），没有自动化达不到w投入巨资（3000亿元）搞城网/农网改造，拉动国民经济增长7/8/20248North China Electric Power University一、配电网自动化我国配电自动化热潮的背景国民经济的飞速发展7一、配电网自动化通常把利用通常把利用现代代电子技子技术、通信技、通信技术、计算机及网算机及网络技技术，实现对配配电网系网系统正常运行及事故情况下的正常运行及事故情况下的监测、保、保护、控制、用、控制、用电和配和配电管理的管理的综合自合自动化系化系统，称，称为“配配电管理系管理系统”（Distribution Management System，简称称DMS）。）。DMS是和是和电网网调度自度自动化的能量管理系化的能量管理系统（EMS）处于同一于同一层次。次。二者不同之二者不同之处在于在于EMS涉及涉及发、输电系系统，DMS是配是配电管理系管理系统。7/8/20249North China Electric Power University一、配电网自动化通常把利用现代电子技术、通信技术、计算机及网一、配电网自动化配电自动化的目的w提高供电可靠性w改善电能质量w更好地为用户服务w为供电企业自身获取更大的经济效益w带动国民经济发展7/8/202410North China Electric Power University一、配电网自动化配电自动化的目的提高供电可靠性7/31/20一、配电网自动化配配电管理系管理系统的主要功能的主要功能1、配、配电网的网的SCADA功能功能通通过监测装置来收集配装置来收集配电网的网的实时数据，数据，进行数据行数据处理以及理以及对配配电网网进行行监视和控制。和控制。RTU TTUFTU一次集结一次集结区域站区域站二次集结二次集结区域站区域站7/8/202411North China Electric Power University一、配电网自动化配电管理系统的主要功能1、配电网的SCADA一、配电网自动化配配电管理系管理系统的主要功能的主要功能2、配、配电变电站自站自动化化对配配电所所实施数据采集、施数据采集、监视和控制和控制，与控制中心和，与控制中心和调度自度自动化系化系统（SCADA）通信。）通信。3、馈线自自动化化在正常情况下在正常情况下，实时监视馈线分段开关与分段开关与联络开关的状开关的状态和和馈线电流、流、电压，实现线路开关的路开关的远方或就地分、方或就地分、合合闸操作。操作。在故障情况下在故障情况下，获得故障得故障记录，自，自动判断和隔离判断和隔离馈线故障区段，迅速故障区段，迅速对非故障区域恢复供非故障区域恢复供电。7/8/202412North China Electric Power University一、配电网自动化配电管理系统的主要功能2、配电变电站自动化一、配电网自动化配配电管理系管理系统的主要功能的主要功能4、自自动制制图/设备管理管理/地理信息系地理信息系统 AM/FM/GIS 功能包括：与功能包括：与SCADA系系统的的动态着色功能接口；在地理着色功能接口；在地理图上上显示配示配电网网带电状状态和潮流、和潮流、电压分布；自分布；自动动态连接接电路接路接线图和和图形数据形数据库，使，使电路接路接线图改改变时，图形数据形数据库和拓扑网和拓扑网络着色随之更新；当着色随之更新；当电网网发生跳生跳闸事故事故时，自，自动提供受其影响的提供受其影响的用用户、变压器和器和线路清路清单。5、配、配电工作管理系工作管理系统配配电网运行管理，工程网运行管理，工程设计，施工，施工计划，划，档案和档案和统计等工作管理。等工作管理。6、用、用电管理系管理系统客客户信息系信息系统，负荷管理系荷管理系统，计量量计费系系统，用，用电营业管理系管理系统，用，用户故障故障报修系修系统。7/8/202413North China Electric Power University一、配电网自动化配电管理系统的主要功能4、自动制图/设备管一、配电网自动化配配电管理系管理系统的主要功能的主要功能7、配、配电网分析网分析软件件主要是主要是对配配电网网络进行分析和行分析和计算，包算，包括：括：负荷荷预测、网、网络拓扑分析、状拓扑分析、状态估估计、潮流、潮流计算、算、线损计算算分析、分析、电压/无功无功优化等。在配化等。在配电网中不涉及系网中不涉及系统稳定和定和调频等等大系大系统问题。7/8/202414North China Electric Power University一、配电网自动化配电管理系统的主要功能7、配电网分析软件一、配电网自动化配电自动化的几个热点w设备更新改造：变电站改造，线路改造，开关改造w数据采集与监控/地理图形信息系统/配电应用软件(SCADA/GIS/PAS)w故障选线w故障定位、隔离与恢复w电能质量：提高电压合格率，减少谐波w配网规划7/8/202415North China Electric Power University一、配电网自动化配电自动化的几个热点设备更新改造：变电站改造一、配电网自动化DMS与与EMS的相似点的相似点1、SCADA功能。功能。2、图形用形用户界面界面GUI。3、自、自动控制功能，如控制功能，如VQC。4、高、高级应用用软件。件。5、存、存储历史数据。史数据。6、信息共享和信息、信息共享和信息发布。布。7/8/202416North China Electric Power University一、配电网自动化DMS与EMS的相似点1、SCADA功能。7一、配电网自动化DMS与与EMS的不同点的不同点1、辐射型网射型网络。2、配、配电设备很多安装在很多安装在电杆上。杆上。3、全部、全部RTU(站站+网网)数量众多。数量众多。4、站、站设备数量少。数量少。5、数据、数据库存存储量大。量大。6、多数、多数设备人工操作。人工操作。7、存在大量的需方、存在大量的需方(用用户设备)。7/8/202417North China Electric Power University一、配电网自动化DMS与EMS的不同点1、辐射型网络。7/3二、馈线自动化技术馈线自自动化化设备重合器重合器、分段器分段器和和馈线FTU1、自、自动重合器重合器 一种能一种能够检测故障故障电流、在流、在给定定时间内断内断开故障开故障电流并能流并能够进行行给定次数重合的具有定次数重合的具有“自具自具”能力的控制能力的控制开关。开关。现有的重合器通常可以重合三到四次。有的重合器通常可以重合三到四次。所所谓“自具自具”就是本身具有故障就是本身具有故障电流流检测和操作和操作顺序控制与序控制与执行的能力，无需附加行的能力，无需附加继电保保护装置和另外的操作装置和另外的操作电源，也不需要源，也不需要与外界通信。与外界通信。重合器在开断性能上与普通断路器相似，但比普通断路器具有多重合器在开断性能上与普通断路器相似，但比普通断路器具有多次重合次重合闸的功能。在保的功能。在保护控制方面具有控制方面具有“智能智能”，能自身完成故，能自身完成故障障检测、判断、判断电流性流性质，执行开合功能；行开合功能；记忆动作次数、恢复初作次数、恢复初始状始状态、完成合、完成合闸闭锁。只有通。只有通过手手动复位才能解除复位才能解除闭锁。7/8/202418North China Electric Power University二、馈线自动化技术馈线自动化设备重合器、分段器和馈线FT二、馈线自动化技术2、分段器、分段器 一种与一种与电源源侧前前级开关配合，在失开关配合，在失压或者无或者无电流流的情况下自的情况下自动分分闸的开关的开关设备。它不能断开短路故障。它不能断开短路故障电流。流。分段器的关分段器的关键部件是故障部件是故障检测继电器。器。形式有形式有电压时间型分段器型分段器，过流脉冲流脉冲计数型分段器数型分段器。7/8/202419North China Electric Power University二、馈线自动化技术2、分段器 一种与电源侧前级开关配合二、馈线自动化技术3、馈线FTU 安装于配安装于配电室或室或馈线上的智能上的智能终端端设备。可以与可以与远方的配方的配电之站通信，将配之站通信，将配电设备的运行数据的运行数据发送到配送到配电子站，子站，还接收配接收配电子站的控制命令，子站的控制命令，对配配电设备进行控制和行控制和调节。7/8/202420North China Electric Power University二、馈线自动化技术3、馈线FTU 安装于配电室或馈线上二、馈线自动化技术馈线自自动化的化的实现方式有两种方式有两种1、当地控制方式、当地控制方式依靠依靠馈线上安装的重合器和分段器自身上安装的重合器和分段器自身的功能来消除瞬的功能来消除瞬时性故障和隔离永久性故障。性故障和隔离永久性故障。它不需要和控制中心通信就可以完成故障隔离和恢复供它不需要和控制中心通信就可以完成故障隔离和恢复供电。2、远方控制方式方控制方式通通过负荷开关、荷开关、FTU加主站系加主站系统来来实现。由由FTU采集到故障前后的各种信息并采集到故障前后的各种信息并传送到主站，由主站确送到主站，由主站确定故障区段，然后由主站系定故障区段，然后由主站系统发出遥控命令控制开关出遥控命令控制开关动作，作，完成故障隔离并恢复非故障区的供完成故障隔离并恢复非故障区的供电。7/8/202421North China Electric Power University二、馈线自动化技术馈线自动化的实现方式有两种1、当地控制方式二、馈线自动化技术馈线自自动化的化的电源源问题1、操作、操作电源和工作源和工作电源取自源取自馈线。方式：方式：单相相变压器器(兼作兼作PT)缺点：缺点：线路停路停电导致失致失电2、操作、操作电源和工作源和工作电源取自蓄源取自蓄电池池方式：方式：锂电池池缺点：蓄缺点：蓄电池容量小池容量小3、操作、操作电源取自源取自馈线、工作、工作电源取自蓄源取自蓄电池池7/8/202422North China Electric Power University二、馈线自动化技术馈线自动化的电源问题1、操作电源和工作电源三、配电SCADA系统配配电自自动化可以用到的通信方式化可以用到的通信方式1、配、配电线路路载波波 2、低、低压配配线路路载波波3、电话专线 4、拨号号电话5、CATV通道通道 6、RS-4857、多模光、多模光纤 8、单模光模光纤9、无、无线扩频通信通信 10、VHF UHF电台台11、对址微波址微波 12、调幅、幅、调频广播广播13、卫星星 14、GPRS CDMA7/8/202423North China Electric Power University三、配电SCADA系统配电自动化可以用到的通信方式1、配电线四、配电网图资系统AM/FM/GIS配电图形管理(AM)7/8/202424North China Electric Power University四、配电网图资系统AM/FM/GIS配电图形管理(AM)7四、配电网图资系统AM/FM/GIS地理图形信息系统(GIS)w为配电系统各部门的管理与决策提供可视化的图形操作平台（Arc/Infor，SmallWorld，InterGraph，MapInfor）配电图形管理故障投诉及抢修管理配电工作管理接口管理系统管理配电地理信息系统7/8/202425North China Electric Power University四、配电网图资系统AM/FM/GIS地理图形信息系统(GIS一、配电网自动化7/8/202426North China Electric Power University一、配电网自动化7/31/202326North China五、需方用电管理DSMw1、负荷控制和管理 （1）负荷控制 （2）远方监视 （3）历史记录w2、远方抄表与电能计费w3、广义需方用电管理分时电价、需方储能、分布式电源等7/8/202427North China Electric Power University五、需方用电管理DSM1、负荷控制和管理7/31/20232电能自能自动抄表系抄表系统 一种采用通信和一种采用通信和计算机网算机网络技技术，将安，将安装在用装在用户外的外的电能表所能表所记录的用的用电量等数据，通量等数据，通过通信系通信系统传输汇总到到营业部部门，代替人工抄表及后，代替人工抄表及后续相关工作的自相关工作的自动化系化系统。远程自程自动抄表抄表计费系系统的构成的构成1、具有自、具有自动抄表功能的抄表功能的电能表能表2、抄表集中器、抄表集中器3、抄表交、抄表交换机机4、中央信息、中央信息处理机理机7/8/202428North China Electric Power University电能自动抄表系统 一种采用通信和计算机网络技术，将安装六、配电网应用分析软件1、网、网络建模建模2、网、网络拓扑分析拓扑分析3、状、状态估估计4、潮流、潮流计算算5、配、配电网重构网重构6、负荷荷预测7/8/202429North China Electric Power University六、配电网应用分析软件1、网络建模7/31/202329No