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1、第五章 电力系统配电网自动化,North China Electric Power University,page2,2023/2/20,一、配电网自动化,配电网划分：1、低压配电网-220V、380V2、中压配电网-3-35kV3、高压配电网-66kV、110kV,North China Electric Power University,page3,2023/2/20,一、配电网自动化,一个简化配电系统单线图,North China Electric Power University,page4,2023/2/20,一、配电网自动化,一个简单的配电系统接线图,North China Ele
2、ctric Power University,page5,2023/2/20,一、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动脉，而配电系统是人体的毛细血管设备数量非常巨大，而单个设备价值小数据采集点非常多，而单个数据采集点的采集数据量很少馈线设备沿线路室外布置城网中电缆线路越来越多自动化程度低，自动化改造需要巨额资金,North China Electric Power University,page6,2023/2/20,一、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。配电系
3、统的支路电阻和电抗之比/一般比较大。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。,North China Electric Power University,page7,2023/2/20,一、配电网自动化,我国电网自动化水平状况,近20年，我国的发输电自动化水平得到大幅度提高；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；配电自动化水平处于相对落后状态。1998年开始，情况发生巨大变化。,North China Electric Power University,page8,2023/2/20,一、配电网自动化,我
4、国配电自动化热潮的背景,国民经济的飞速发展电力需求的日益增长对供电可靠性和供电质量的要求越来越高部颁指标99.9%（年停电8.76小时），99.99%（年停电52.6分钟），没有自动化达不到投入巨资（3000亿元）搞城网/农网改造，拉动国民经济增长,North China Electric Power University,page9,2023/2/20,一、配电网自动化,通常把利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术，实现对配电网系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制、用电和配电管理的综合自动化系统，称为“配电管理系统”（Distribution Management System，
5、简称DMS）。,DMS是和电网调度自动化的能量管理系统（EMS）处于同一层次。二者不同之处在于EMS涉及发、输电系统，DMS是配电管理系统。,North China Electric Power University,page10,2023/2/20,一、配电网自动化,配电自动化的目的,提高供电可靠性改善电能质量更好地为用户服务为供电企业自身获取更大的经济效益带动国民经济发展,North China Electric Power University,page11,2023/2/20,一、配电网自动化,配电管理系统的主要功能,1、配电网的SCADA功能通过监测装置来收集配电网的实时数据，进行数
6、据处理以及对配电网进行监视和控制。,RTU,TTU,FTU,一次集结区域站,二次集结区域站,North China Electric Power University,page12,2023/2/20,一、配电网自动化,配电管理系统的主要功能,2、配电变电站自动化对配电所实施数据采集、监视和控制，与控制中心和调度自动化系统（SCADA）通信。,3、馈线自动化在正常情况下，实时监视馈线分段开关与联络开关的状态和馈线电流、电压，实现线路开关的远方或就地分、合闸操作。在故障情况下，获得故障记录，自动判断和隔离馈线故障区段，迅速对非故障区域恢复供电。,North China Electric Powe
7、r University,page13,2023/2/20,一、配电网自动化,配电管理系统的主要功能,4、自动制图/设备管理/地理信息系统 AM/FM/GIS 功能包括：与SCADA系统的动态着色功能接口；在地理图上显示配电网带电状态和潮流、电压分布；自动动态连接电路接线图和图形数据库，使电路接线图改变时，图形数据库和拓扑网络着色随之更新；当电网发生跳闸事故时，自动提供受其影响的用户、变压器和线路清单。,5、配电工作管理系统配电网运行管理，工程设计，施工计划，档案和统计等工作管理。,6、用电管理系统客户信息系统，负荷管理系统，计量计费系统，用电营业管理系统，用户故障报修系统。,North Ch
8、ina Electric Power University,page14,2023/2/20,一、配电网自动化,配电管理系统的主要功能,7、配电网分析软件主要是对配电网络进行分析和计算，包括：负荷预测、网络拓扑分析、状态估计、潮流计算、线损计算分析、电压/无功优化等。在配电网中不涉及系统稳定和调频等大系统问题。,North China Electric Power University,page15,2023/2/20,一、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，线路改造，开关改造数据采集与监控/地理图形信息系统/配电应用软件(SCADA/GIS/PAS)故障选线故障定位
9、、隔离与恢复电能质量：提高电压合格率，减少谐波配网规划,North China Electric Power University,page16,2023/2/20,一、配电网自动化,DMS与EMS的相似点,1、SCADA功能。2、图形用户界面GUI。3、自动控制功能，如VQC。4、高级应用软件。5、存储历史数据。6、信息共享和信息发布。,North China Electric Power University,page17,2023/2/20,一、配电网自动化,DMS与EMS的不同点,1、辐射型网络。2、配电设备很多安装在电杆上。3、全部RTU(站+网)数量众多。4、站设备数量少。5、数据
10、库存储量大。6、多数设备人工操作。7、存在大量的需方(用户设备)。,North China Electric Power University,page18,2023/2/20,二、馈线自动化技术,馈线自动化设备重合器、分段器和馈线FTU,1、自动重合器 一种能够检测故障电流、在给定时间内断开故障电流并能够进行给定次数重合的具有“自具”能力的控制开关。现有的重合器通常可以重合三到四次。,所谓“自具”就是本身具有故障电流检测和操作顺序控制与执行的能力，无需附加继电保护装置和另外的操作电源，也不需要与外界通信。,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次重合闸的功能。在保护控制方面
11、具有“智能”，能自身完成故障检测、判断电流性质，执行开合功能；记忆动作次数、恢复初始状态、完成合闸闭锁。只有通过手动复位才能解除闭锁。,North China Electric Power University,page19,2023/2/20,二、馈线自动化技术,2、分段器 一种与电源侧前级开关配合，在失压或者无电流的情况下自动分闸的开关设备。它不能断开短路故障电流。,分段器的关键部件是故障检测继电器。形式有电压时间型分段器，过流脉冲计数型分段器。,North China Electric Power University,page20,2023/2/20,二、馈线自动化技术,3、馈线FTU
12、 安装于配电室或馈线上的智能终端设备。,可以与远方的配电之站通信，将配电设备的运行数据发送到配电子站，还接收配电子站的控制命令，对配电设备进行控制和调节。,North China Electric Power University,page21,2023/2/20,二、馈线自动化技术,馈线自动化的实现方式有两种,1、当地控制方式依靠馈线上安装的重合器和分段器自身的功能来消除瞬时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电。,2、远方控制方式通过负荷开关、FTU加主站系统来实现。由FTU采集到故障前后的各种信息并传送到主站，由主站确定故障区段，然后由主站系统发出遥控
13、命令控制开关动作，完成故障隔离并恢复非故障区的供电。,North China Electric Power University,page22,2023/2/20,二、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取自馈线。方式：单相变压器(兼作PT)缺点：线路停电导致失电,2、操作电源和工作电源取自蓄电池方式：锂电池缺点：蓄电池容量小,3、操作电源取自馈线、工作电源取自蓄电池,North China Electric Power University,page23,2023/2/20,三、配电SCADA系统,配电自动化可以用到的通信方式,1、配电线路载波 2、低压配线路载波3、
14、电话专线 4、拨号电话5、CATV通道 6、RS-4857、多模光纤 8、单模光纤9、无线扩频通信 10、VHF UHF电台11、对址微波 12、调幅、调频广播13、卫星 14、GPRS CDMA,North China Electric Power University,page24,2023/2/20,四、配电网图资系统AM/FM/GIS,配电图形管理(AM),North China Electric Power University,page25,2023/2/20,四、配电网图资系统AM/FM/GIS,地理图形信息系统(GIS),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（A
15、rc/Infor，SmallWorld，InterGraph，MapInfor）,North China Electric Power University,page26,2023/2/20,一、配电网自动化,North China Electric Power University,page27,2023/2/20,五、需方用电管理DSM,1、负荷控制和管理（1）负荷控制（2）远方监视（3）历史记录2、远方抄表与电能计费3、广义需方用电管理分时电价、需方储能、分布式电源等,North China Electric Power University,page28,2023/2/20,电能自动抄表系统 一种采用通信和计算机网络技术，将安装在用户外的电能表所记录的用电量等数据，通过通信系统传输汇总到营业部门，代替人工抄表及后续相关工作的自动化系统。,远程自动抄表计费系统的构成1、具有自动抄表功能的电能表2、抄表集中器3、抄表交换机4、中央信息处理机,North China Electric Power University,page29,2023/2/20,六、配电网应用分析软件,1、网络建模2、网络拓扑分析3、状态估计4、潮流计算5、配电网重构6、负荷预测,
