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1、配电网管理自动化,6.1 配电管理系统（DMS）概述,管理系统（DMS）概述,一、能量管理系统（EMS）与配电管理系统（DMS）,图6-1 能量管理系统与配电管理系统,配电管理系统和能量管理系统之间存在一定的差异：（1）配电网络多为辐射形或少环网，输电系统为多环网；（2）配电设备（如分段器、重合开关和电容器等）沿线分散配置，输电设备多集中在变电站；（3）配电系统远程终端数量大，每个远程终端采集量少，但总的采集量大，输电系统相反；（4）配电系统中的许多野外设备需要人工进行操作，而输电设备多为远程操作；（5）配电系统的非预想接线变化要多于输电系统，配电系统设备扩展频繁，检修工作量大。,杆变,杆变,
2、杆变,变电所,变电所,箱变,开闭所,调度中心,中心站,中心站,从变电、配电到用电过程的监视、控制和管理的综合自动化系统，称为配电管理系统DMS（Distribution Management System）。配电网数据采集和监控（SCADA）配电变电站自动化馈线自动化配变巡检及低压无功补偿地理信息系统、网络分析和优化需方管理（包括负荷监控及管理和远方抄表及计费自动化）,一、配电管理系统的特点,较低（110kV）,配电-用户,辐射网,沿线分散配置,终端数量多每个终端采集量少,野外设备-人工,较高220kV）,发电-输电,环网,集中在变电所,终端数量少；每个终端采集量多,远程,二、配电管理系统（D
3、MS）的概念,实现配电网控制中心的各种监视、控制和管理功能的自动化系统为配电管理系统SCADA：配电网数据采集与监控PAS：核心计算、分析软件DSM：需方管理系统GIS：地理信息系统DA：馈线自动化+变电所自动化,三、配电网SCADA系统简介 1 软件特点,极大,极高,强,不对称,强,大,高,较强,对称,较大,较强,大,2 配电SCADA系统基本组织模式,DMS多次集结，分层模式EMS点对点,配电SCADA的特点（1）基本监控对象为变电站10kV出线开关及以下配电网的环网开关、分段开关、开闭所、公用配电变压器和电力用户，数据量通常要比输电系统多一个数量级。（2）系统要求比输电SCADA系统对数
4、据实时性的要求更高。（3）系统对远动通信规约具有特殊的要求。（4）配电网为三相不平衡网络。（5）配电网直接面向用户，对可维护性的要求也更高。（6）集成了管理信息系统（MIS）的许多功能，对系统互连性的要求更高，配电SCADA系统必须具有更好的开放性。（7）必须和配电地理信息系统（AM/FM/GIS）紧密集成,配电SCADA的基本组织模式配电网的SCADA系统是通过监测装置来收集配电网的实时数据，进行数据处理以及对配电网进行监视和控制等功能。,馈线自动化（FA）的概念,馈线自动化是配电线路的自动化。正常：监视馈线开关的状态、电流、电压 线路开关的合闸、分闸操作故障：隔离故障区 对非故障区恢复供电
5、,二、馈线终端,1 类型馈线远方终端FTU（Feeder Terminal Unit）户外柱上FTU，环网柜FTU和开闭所FTU.所谓DTU，实际上就是开闭所FTU。配电变压器远方终端TTU（Transformer Terminal Unit）变电所内远方终端RTU（Remote Terminal Unit）2 特点功能：智能化程度高，实时性要求高性能：适应户外恶劣环境（地震、雷击、高温）,户外柱上环网柜开闭所,三、馈线自动化的实现方式,1 就地控制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，隔离永久性故障2 远方控制FTU采集故障前后的信息并传送至控制中心，以遥控方式隔离故障区
6、，对非故障区恢复供电,三、两种实现方式的特点,由重合器自身完成,对通信系统无要求,投资省，见效快,使用简单系统,开关性能要求高,由主站控制完成,对通信系统要求高,投资大，见效慢,使用复杂接线系统,开关性能要求不高,四、常用馈线自动装置,重合器分段器,性能与普通断路器相似，但具有多次重合功能,不能开断短路电流，不能单独作为主保护开关,1 重合器reclose,（1）功能：检测并断开故障电流，能进行给定次数重合的开关。（2）工作状态正常：闭合瞬时性故障：若干次重合后闭合永久性故障：若干次重合后断开，闭锁（3）操作顺序,t1 t2 t3 分 合分 合分 合分 15s 5s 5s,自动重合器是一种能够
7、检测故障电流、在给定时间内断开故障电流并能进行给定次数重合的一种有“自具”能力的控制开关。所谓自具（Self Contained），即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。典型的四次分段三次重合的操作顺序为：,2 分段器sectionalizer,（1）功能 与电源侧前级主保护开关配合，在无压情况下自动分闸。（2）工作状态正常：闭合瞬时性故障：若干次重合后闭合永久性故障：若干次重合后断开，闭锁（3）电压时间型分段器的参数时限X：合闸时间时限Y：故障检测时间,分段器分段器必须与电源侧前级主保护开关（断路器或重合器）配合，在无压的
8、情况下自动分闸。电压时间型分段器有两个重要参数需要整定：时限X和时限Y。时限X指合闸时间。时限Y称为故障检测时间时限X时限Yt1（为从分段器源端断路器或重合器检测到故障起到跳闸的时间）。,辐射网故障隔离,A：t1=15s,t2=5sB：X=7s,Y=5sC：X=14s,Y=5sD：X=7s,Y=5sE：X=14s,Y=5s,配合,A：t1=15s,t2=5s B/D：X=7s,Y=5s C/E：X=14s,Y=5s,负荷控制技术和需方用电管理,负荷控制技术及需方用电管理（DSM）,一、电力负荷控制的必要性及其经济效益通过负荷控制，使日负荷曲线变得比较平坦，就能够使现有电力设备得到充分利用，从而
9、推迟扩建资金的投入；并可减少发电机组的起停次数，延长设备的使用寿命，降低能源消耗；同时对稳定系统的运行方式，提高供电可靠性也大有益处。对用户来说，如果让峰用电，也可以减少电费支出。因此，建立一种市场机制下用户自愿参与的负荷控制系统，会形成双赢或多赢的局面。,一、电力负荷控制的必要性及其经济效益,实现计划用电、节约用电和安全用电的技术手段。“削峰填谷”削峰：避免供电不足填谷：避免浪费,二、电力负荷控制种类,1 分散控制装置2 远方集中负荷控制,二、电力负荷控制种类目前，电力系统中运行的有分散负荷控制装置和远方集中负荷控制系统两种。电力负荷控制系统由负荷控制中心和负荷控制终端组成。三、负荷控制系统
10、的基本层次,图6-11 负荷控制系统的基本层次,四、无线电负荷控制系统在配电控制中心内装有计算机控制的发送器。当系统出现尖峰负荷时，按事先安排好的计划发出规定频带（目前为特高频段）的无线电信号，分别控制一大批可控负荷。在参加负荷控制的负荷处装有接收器，当收到配电控制中心发出的控制信号时将负荷开关跳开。这用控制方式适合于控制范围不大、负荷比较密集的配电系统。,图6-12 一种无线电负荷控制码的单元结构（a）码元为“1”；（b）码元为“0”；（c）一组信息码,五、音频负荷控制系统将167360Hz的音频电压信号叠加到工频电力波形上直接传送到用户进行负荷控制的系统。这种方式利用配电线作为信息传输的媒
11、体，是最经济的传送控制信号的方法，适合于范围很广的配电系统。1音频控制系统的基本原理音频负荷控制系统的构成如图6-13所示，主要由中央控制机、当地站控机、音频信号发生器、耦合设备、注入互感器和音频信号接收器等几部分组成。,图6-13 音频负载控制系统示意图1信道匹配器；2传输信道设备；3音频信号接收器,2中央控制机及音频编码方式中央控制机可以是一台独立工作的微型计算机，并配有显示、打印和人机联系等外部设备；也可以是配电网自动化系统的一个组成部分。图6-14是某电力公司采用的脉冲间隔指令码结构图。,图6-14 音频负荷控制信号,六、负荷管理（LM）与需方用电管理负荷管理（LM）的直观目标，就是通
12、过前锋填合使负荷曲线尽可能变得平坦。需方用电管理（DSM）通过发布一系列经济政策以及应用一些先进的技术来影响用户的电力需求，以达到减少电能消耗推迟甚至少建新电厂的效果。是一项充分调动用户参与的积极性，充分利用电能，进而改善环境的一项系统工程。,配电网络重构配电网络重构可分为二种过程。一种是对正常运行的辐射型配电网的负荷进行供电调整，在保证供电安全性可靠性的前提下，针对负荷的不断变动，从网络运行经济性出发，通过线路开关切换，改变负荷的供电电源，减少网损，达到优化运行的目的。第二种是线路故障后的网络重构，主要考虑恢复用户供电，兼顾网损。,配电网络重构1。优化调整,配电网络重构2。线路故障重构恢复用
13、户供电兼顾网损,6.4 配电图地理信息系统（AM、FM、GIS）,配电图资地理信息系统（AM/FM/GIS）,一、概述配电图资地理信息系统是自动绘图AM（Automated Mapping）、设备管理FM（Facilities Management）和地理信息系统GIS（Geographic Information System）的总称，是配电系统各种自动化功能的公共基础。二、地理信息系统（GIS）地理信息系统是计算机软硬件技术支持下采集、存储、管理、检索和综合分析各种地理空间信息，以多种形式输出数据与图形产品的计算机系统。三、自动绘图和设备管理系统（AM/FM）标明有各种电力设备和线路的街道
14、地理位置图，是配电网管理维修电力设备以及寻找和排除设备故障的有利工具。,四、AM/FM/GIS系统在配电网中的实际应用（一）AM/FM/GIS系统在离线方面的应用AM/FM/GIS系统作为用户信息系统的一个重要组成部分，提供各种离线应用。1在设备管理系统中的应用2在用电管理系统上的应用3在规划设计上的应用（二）AM/FM/GIS系统在在线方面的应用1反映配电网的运行状况2在线操作（三）AM/FM/GIS在投诉电话热线中的应用,AM/FM/GIS的实际应用,1、离线：设备管理用电管理规划设计2、在线：反映配电网的运行状况在线操作3、在投诉电话热线中的应用,远程自动抄表计费系统,一、概述电能自动抄
15、表系统（Automatic Meter Reading-AMR）是一种采用通讯和计算机网络技术，将安装在用户处的电能表所记录的用电量等数据通过遥测、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。二、远程自动抄表付费系统的构成远程自动抄表系统主要包括四个部分：具有自动抄表功能的电能表、抄表集中器、抄表交换机和中央信息处理机。1电能表 具有自动抄表功能，能用于远程自动抄表系统的电能表有脉冲电能表和智能电能表两大类。,2抄表集中器和抄表交换机抄表集中器是将远程自动抄表系统中的电能表的数据进行一次集中的装置。抄表交换机是远程抄表系统的二次集中设备。3电能计费中心的计算机网络整个自动抄表系
16、统的管理层设备,图6-15 总线式远程自动抄表系统框图,三、远程自动抄表系统的典型方案1总线式抄表系统总线式抄表系统是由电能表、抄表集中器、抄表交换机和电能计费中心组成的四级网络系统，其系统框图如图6-15所示。,图6-15 总线式远程自动抄表系统框图,2三级网络的远程自动抄表系统图6-16所示是一个三级网络的远程自动抄表系统。,图6-16 采用三级网络的远程自动抄表系统,3采用无线电台的远程自动抄表系统图6-17所示是一个采用无线电台的远程自动抄表系统。4利用远程自动抄表防止窃电,图6-17 采用无线电台的远程自动抄表系统,配电管理系统（DMS）的通信方案配电自动化系统采用的通信方式有配电线载波通信、电话线、调幅（AM）调频（FM）广播、甚高频通信、特高频通信、微波通信、卫星通信、光纤通信等多种形式。这里只讨论配电自动化系统的一种典型的通信方案。（1）主站与子站之间，使用单模光纤。（2）子站与FTU之间，使用多模光纤。（3）TTU与电量集抄系统的数据的转发，可以利用有线（屏蔽双绞线）方式采用现场总线（如RS485，CAN总线、Lon-Works总线等）通信。,（1）主站子站：单模光纤,通信距离相对较远（6km）中间无中继装置要求良好的通信性能,单环光纤通信,自愈式双环,A-正常状态,B-光转发器故障,C-光纤故障,
