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1、1,智能配电网技术,2,内容,智能电网及其发展配电自动化技术小电流接地自愈与选线、定位技术分布式电源并网技术国际上智能电网项目介绍,3,智能电网概述,4,什么是智能电网？,智能电网（Smart Grid）是集成了传统的和现代的电力工程技术、高级传感和监视技术、信息与通信技术的输配电系统，具有更加完善的性能并且能够为用户提供一系列新型与增值服务。摘自美国“未来能源联盟”智能电网工作组报告，2003。,5,其他关于智能电网的定义,一个集成了通信、计算机、电子新技术，满足未来能源需求的电力输配系统”。2004年，美国电科院“IntelliGird”报告应用数字技术，提高从大型发电厂，经过输配环节，再
2、到电力用户与不断增长的分布式发电和储能装置的整个电力系统的可靠性、安全性和效率。2008年，美国能源部“智能电网入门”坚强智能电网以特高压为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化的特征。2009年5月，中国国家电网“坚强智能电网建设发展战略框架”,6,智能电网的含义,代表现代电网发展模式、一种电网建设理念，是人们对未来电网的愿景。不是具体的技术，是对因特网（IP）通信、信号传感、自动控制、计算机、电力电子、超导材料等领域新技术在输配电系统中应用的一种总称。这些新技术的应用不是孤立的、单方面的，不仅仅是对传统输配电系统进行简单地改进、提高。从提高电网整体性能、节省总体成本出发，将
3、各种新技术与传统的输配电技术有机结合。满足当今社会经济发展对电力系统的新要求,7,智能电网是已有新技术应用的综合与升华,智能电网是个筐？,智能电网,传统输配电网,1+12,8,智能电网新内容/1,9,新能源发电并网问题/1,人类面临化石能源枯竭问题,数据来源：英国石油公司世界能源统计2009,10,新能源发电并网问题/2,全球变暖成为制约化石能源应用新的制约因数、碳税征收不可避免。,数据来源：联合国政府间气候变化委员会报告2007。,150年来大气中CO2浓度变化,地球平均温度,海平面上升,北半球积雪,11,新能源发电并网问题/3,发展新能源保证能源安全、应对全球变暖迫在眉睫新能源革命初见端倪
4、能源战略是国家发展的核心战略能源问题已成为国际政治、外交的重要话题,12,新能源发电并网问题/4,各国可再生能源发展目标,*统计数据包括大型水力发电,13,新能源发电并网问题/5,新能源发电带来的问题新能源发电指还没有大规模开发利用的新型能演形式，包括核电、风电、太阳能、生物质、大水电。核电不能调峰，只能充电基础负荷。风电、太阳能发电的间歇性、随机性特点给电力系统功率平衡、电压无功控制带来了困难可再生能源发电、分布式发电大量接入配电网使其成为功率双向流动的有源网络，传统的保护控制、运行管理方式需要做出根本性地改变。,14,新能源发电并网问题/6,一周内风电功率变化,一天内风电功率变化,风电输出
5、的间歇性,15,新能源发电并网问题/7,大量的分布式电源（风电、光伏发电、储能设备、热电联产等）将接入配电网，带来一系列新问题。,16,电动车负荷问题/1,据报道2020年电动车比例将达10%电动汽车百公里耗电约15度2015年，电动车充电负荷将达300亿度。假如汽车全部电动化后，充电负荷将占总用电负荷的5%左右。电动车对充电时间要求不严格，属于可平移负荷，是宝贵的功率平衡调度资源。电动车可在电网需要时向其送电,17,电动车负荷问题/2,电动车的大量应用为更有效地进行需求侧管理创造了条件安装智能电表，实行实时电价，合理地调整电动车充电时间.减少峰谷负荷差补偿可再生发电的间歇性，减少对系统备用容
6、量的需求。利用电动车放电，弥补部分高峰负荷。,18,对供电质量提出了新要求/1,高科技数字设备的广泛应用对供电可靠性提出了更高的要求重合闸、倒闸操作、拉路选线引起的短时停电会导致停工停产，引起严重后果。停电给社会带来的经济损失十分可观据报道，美国每年的停电损失超过1500亿美元。我国电科院专家对某沿海城市研究结果表明：停电每少供一度电带来的经济损失近50元。粗略估计，我国每年的停电损失在2000亿元以上。,19,对供电质量提出了新要求/2,计算电量损失时，假定停电时负荷是全年平均水平。,数据摘自“停电损失调查与估算”，西北电力技术，2002年6月刊。,20,对供电质量提出了新要求/3,我国城市
7、用户年平均停电时间,扣除缺电因素。数据来源：中国电力可靠性中心,21,对供电质量提出了新要求/4,我国城市用户年平均停电时间与国际水平的对比，2005年。,22,对供电质量提出了更高的要求/5,短路故障、冷启动频繁引起电压骤降。,23,需进一步提高资产利用效率,世界发达国家的线损率在4%6%2008年中国电网线损率为6.79%.2002年美国的供电设备平均载荷率不足50%，载荷率在90%以上时段不足5%。中国供电设备的平均利用率不足35%,我国东南某省年负荷分布曲线,24,新挑战、新技术、新电网,新电网（智能电网）,25,智能电网的发展/1,美国2003年6月，美国能源部发表“Grid2030
8、”报告，提出了美国电网发展的远景设想。改造老化电网，提高供电安全性、可靠性与运行效率。适应分布式电源接入2003年6月，美国“未来能源联盟”的“未来能源：机遇与挑战”报告，正式提出了智能电网（Smart Grid）的概念。2003年后美国能源部发起了Girdworks、GridWise、MGI(Modern Grid Initiative)等智能电网研究项目2009年2月，奥巴马能源新政力推智能电网，将其上升为国家战略。,26,智能电网的发展/2,欧洲适应发展可再生能源发电、提高能源利用效率的需要，推动新能源革命。2005年欧盟成立“智能电网技术论坛”2006年提出智能电网发展远景规划主要解决
9、可再生能源发电、清洁发电接入问题2008年国际供电会议组织“智能电网”专题学术交流会议,27,智能电网的发展/3,丹麦1980年代的集中发电系统,丹麦今天的分布式发电系统,28,智能电网的发展/4,中国2008年1月，华东电网提出建设智能电网。2008年3月，国家电网提出建设智能电网2009年5月，国家电网召开特高压与智能电网国际研讨会，提出建设统一坚强的智能电网。2009年6月，南方电网公司召开专题会，要求制定方案，实事求是地推进智能电网建设。,29,发展智能电网，配电网是重点/1,直接面向用户，作用举足轻重。对供电质量有着决定性的影响损耗、投资（合理情况下）、运营成本远大于输电网,停电时间
10、,损耗,投资比例（发达国家),运营成本（美国）,30,发展智能电网，配电网是重点/2,管理维护工作量大设备星罗棋布，数量是输变电设备的数十倍，标准化程度低。接线形式种类多，运行方式多变。设备与网络结构变动频繁，异动率高。易受外界干扰、人为破坏，故障率高。,31,发展智能电网，配电网是重点/3,我国配电网投资相对不足，自动化、智能化程度远低于输电网，已成为制约电力系统发展的瓶颈。国际上发电、输电、配电投资比例一般在1：0.45：0.7左右，中国在2000年前的投资比例是1：0.21：0.12。智能电网的“新意”主要体现在配电网上可再生能源发电（分布式电源)主要在配电网接入。支持需求侧响应，实现与
11、用户互动，创新用户服务的着眼点在配电网。,32,智能配电网特征-可靠,供电可靠率达到4个9，重点区域6个9。最大可能地减少瞬时供电中断具备自愈功能实时检测故障设备并进行纠正性操作，最大程度地减少电网故障对用户的影响。主要技术措施：环网供电、电缆化不停电作业采用小电流接地，自动补偿接地电流，提高熄弧率。配电自动化、快速自愈、无缝自愈应用分布式电源微网（Micro Grid），在大电网停电时维持重要用户供电。,33,智能配电网特征-优质,供电电压合格率超过99%最大程度地减少电压骤降主要技术措施电压、无功优化控制配电自动化柔性配电设备/DFACTS/定制电力，如静止无功补偿装置、应用动态电压补偿器
12、（DVR）保证线路故障与重合闸期间的供电、应用固态断路器实现双路供电电源的“0”秒无缝切换。,34,智能配电网的特征-高效,提高供电设备平均载荷率，不低于50%。减低线损率，不超过4%。主要技术措施配电自动化：减少变电站备用容量动态增容实时电价、需求侧管理、需求侧响应,35,智能配电网特征-兼容,支持分布式电源的大量接入，即插即用。主要技术配电自动化有源网络技术分布式电源保护控制技术分布式电源并网技术虚拟发电厂技术：分布式电源集中调度,36,智能配电网特征-互动,用电信息互动实现用电信息在供电企业与用户间即时交换，创新用户服务。能量互动支持实时（动态）电价，让用户选择用电时间，更好地削峰填谷，
13、适应分布式发电的间歇性特点。支持用户自备DER并网、支持电动车的接入主要技术措施智能读表高级量测体系需求侧响应（DR),37,配电自动化技术,38,为什么要搞配电自动化？,39,配电网实现自动化势在必行,传统的管理方式依赖人工看图、巡视、电话调度这种“盲管”方式已不能适应现代配电网控制管理的需要,美国阿拉巴马电力公司配电调度图板（2007年前）,40,配电自动化(DA)的内容,指中压配电网的自动化与信息化，包括：配电网实时运行监控自动化，一般称配网自动化。配电网生产管理的自动化、信息化,41,配电自动化的作用,提高供电可靠性提高电压质量提高容量利用率降低损耗提高管理效率,42,提高供电可靠性是
14、关键,90%以上的停电事件是中低压配电网的原因一般认为供电可靠率超过3个9后，如进一步提高需应用DA。DA为什么能提高供电可靠性？“可视化”管理，及时发现问题，避免事故发生。快速故障隔离、复电，减少停电时间。由12小时缩短至几分钟。快速故障定位，计算机辅助调度抢修，缩短故障修复时间。缩短倒闸操作时间半个多小时缩短至3分钟内。,43,DA提高供电可靠性案例,香港停电时间由20分钟缩短至5分钟2008年与1994年对比伦敦停电时间减少33%1999/2000年度与1994/1995年度对比日本东京应用DA后，平均用户断电时间减少到1/10。杭州供电局应用DA效果故障隔离时间由53mins降至5mi
15、ns倒闸操作时间由34mins降至3mins,44,供电可靠性监管与DA,一些国家（地区）采取与停电时间、停电次数挂钩的奖罚措施,45,供电可靠性监管与DA,个别国家（地区）奖罚与缺供电量挂钩挪威对工业用户停电罚款每kWh缺供电量38克朗（约4.2美元），居民用户每kWh缺供电量2克朗（约0.2美元）。政府对供电可靠性的监管推动了DA的应用香港中电1994年与政府签订特许经营权协议，承诺供电可靠率提高50%。1997开始实施DA。伦敦供电公司为满足供电可靠性监管要求，2001年开始实施DA。意大利政府2004年要求停电时间减少10mins，促使ENEL大面积实施DA。,46,国际配电自动化应用
16、情况,47,中国香港中华电力,为满足政府特许经营协议对供电可靠性的承诺，于1998至2003年间实施DA项目，安装终端1万多套。主站系统包括一个系统控制中心（SCC）。一个备用控制中心（BCC）、三个区域控制室。安装120套子站，用于转发终端数据。通信主要采用金属双绞线，个别站点采用一点多址（MAS）电台。通信规约采用DNP3.0。馈线采用闭环供电方式，配备差动保护切除故障。DA应用后，用户年均停电时间由20多分钟降为5分钟左右。,48,中国香港中华电力,系统结构,电缆环网柜RTU,架空柱上开关RTU,49,日本东京电力公司,1980年代后期开始建设DA，2001年基本建成，覆盖126个营业服
17、务区。,1980年代以来DA覆盖率变化情况,50,日本东京电力公司,系统概况（DAS)主要系统功能：出线电压、电流监视。馈线故障定位，馈线分段开关电流遥测、遥信、遥控。采用顺序重合控制实现架空线路故障隔离主站采用小型机通信线路终端（PVS）与站内监控装置（SRCD)之间：载波通信站内监控装置与主站之间：租用公共通信线路,51,日本东京电力公司,平均用户停电时间减少到先前的十分之一,DA应用以前 DA应用以后,52,日本东京电力公司,供电可靠性改进情况,平均停电次数,平均停电时间,53,日本东京电力公司,二期（改进的）DAS2004年起安装终端功能更加完善采集相电压、零序电压、相电流、零序电流测
18、量谐波、闪变，用于监视分布式电源大量接入带来的电能质量问题。短路故障、小电流接地故障、断相故障检测监视零序电流，对电缆绝缘故障进行预警。故障录波用光纤通信取代载波通信，解决传输速率低的问题。主站采用64位UNIX工作站实现与配电GIS的集成,54,英国伦敦供电公司,配电网概况伦敦电网覆盖约为666km2区域，13,000多座配电站，电缆长度超过30，160km。据统计，66%的停电是因为中压配网故障引起的 为提高可靠性，满足监管要求，自1998年起，到2002年共安装了5,000个现场终端。通信：无线电台（4000多个站），电话线。,55,英国伦敦供电公司,自系统投运到2003年底的210个中
19、压电网故障中，110个故障在3分钟内恢复供电。故障自动恢复率从25上升到75，提高50。用户停电时间减少了33.2%，停电次数减少8.9%。,56,美国德州ONCOR公司,建设DA目的：提高供电可靠性与用户满意度系统监控对象630个远程控制开关120个远程监视的重合器3800个远程控制电容补偿装置,57,美国德州ONCOR公司智能电网项目,无线通信网络,主站,变电站,智能电表,电容器控制器,故障指示器,开关监控终端,开关监控终端,58,美国德州ONCOR公司智能电网项目,OMS/DMS检修移动管理停电管理无功控制故障管理,59,BC Hydro故障自愈项目,温哥华市的一个大型购物中心(Park
20、 Royal Shopping Centre)，2002年圣诞节期间停电，导致严重经济损失。之后，BC Hydro决定对该购物中心馈线进行自动化改造。项目2003年3月启动，2006年3月投入运行。,60,BC Hydro故障自愈项目,安装了两套箱式环路分接开关（LTS）每套LTS内含个真空故障断路器（VFI）6个VFI以“常闭”状态运行，采用“H”形环网拓扑把两条馈线和购物中心相连。,61,BC Hydro故障自愈项目,每个LTS装置各配备一台智能保护继电器，通过光纤电缆交换故障方向、断路器状态等信息，实现快速保护。自动切除馈线故障，不会造成购物中心供电中断。将LTS内部故障对购物中心供电的
21、影响降至最小,62,BC Hydro故障自愈项目,项目实施后预计用户年停电将由3.42小时降低至0.12 小时供电可靠率将从99.94%提高到99.99%,63,中国配电自动化应用情况,64,三个发展阶段,研发探索：1980年代末至90年代中期80年代末，石家庄、南通引进重合器、分段器进行馈线自动化试点。94年，厦门杏林供电局进行配网自动化与配电管理信息化试点。96年，上海金藤小区建成了全电缆的馈线自动化系统96年前后，石家庄、烟台、银川等地尝试建设DA系统。,65,三个发展阶段,大范围试点：90年代末至2004年97年，亚洲金融危机爆发，国家为刺激经济投巨资进行城网改造，国家电力公司提出创一
22、流供电企业，极大地推动了DA应用。到2003年底，全国100多个城市建设了DA系统。相对一部分DA系统运行不正常04年后，业界反思DA热，加之供电企业忙于应对电荒，DA应用进入了一个相对沉寂的时期。,66,三个发展阶段,智能配电网建设：2008年开始南方电网2008年启动了广州、深圳两个城市的DA试点工作目前正在着手南宁、东莞等13个主要城市的DA建设工作。国家电网公司2009年开始了在北京、杭州、厦门、银川4个城市的DA试点工作杭州、厦门DA工程2010年底前验收已批复其他19个城市DA建设项目。成都项目已开工建设，计划安装近900套“三遥”终端，2011年3月完工。,67,成功案例-绍兴,
23、覆盖40km2区域，共涉及10kV线路287条。到2009年底，安装开闭所DTU 238台，环网柜DTU 37台，柱上开关FTU 45台。设置9个子站。开闭所DTU利用可编辑逻辑控制功能，就地实现保护、备自投、出线故障隔离。通信采用双环自愈点对多点光纤网成功经验网架结构合理，转供能力强。系统以开闭所为主维护及时。专人负责，纳入日常配电管理工作范围。,68,成功案例厦门,系统情况（至2009年底）主站系统4套（思明、湖里、海沧、集美）安装子站22套，终端708套，站房自动化率达29.5%。通信线路411公里，以光纤环网为主。厦门岛内的思明、湖里分局自动化实用程度较高2008年遥控次数分别达到19
24、85次和2266次，每台终端平均遥控次数分别为6.0和16.4次/台年。,69,成功案例厦门,国家电网配电自动化试点项目情况建设统一的配网自动化（调控）主站，取消分局级主站。新安装约300个“三遥”终端、849个“二遥”终端，387个一遥“终端”，实现全覆盖。将SCADA、配电GIS、DPMS、客户信息系统、电话投诉管理系统集成，建设故障管理系统（OMS）。成功经验设备状况好逐步建设，常抓不懈。各分局独立建系统，谁用谁管，专人负责，维护及时。,70,存在的问题,实用化程度差只有个别系统能够用于故障隔离少部分系统“三遥”功能正常不少系统已弃之不用,71,问题的原因,国家对供电可靠性没有硬性规定，
25、缺少提高供电可靠性的根本推动力。重发轻供不管用，对配网停电不像解决变电所事故、保电那样重视。投资巨大，供电企业本身收益不明显。经济效益主要体现在为用户减少的停电损失上,72,问题的原因,我国某城市DA项目经济性分析,73,问题的原因,超前建设一次网架薄弱，转供能力差。一次设备条件不好，管理基础薄弱。故障停电比例小，DA提高供电可靠性作用不明显。DA是RS达到4个9的手段，作用在RS达到3个9后才能显现出来。,2004年中国城市用户平均停电时间构成,发达国家用户平均停电时间构成,74,问题的原因,管理维护跟不上点对面广，管理维护工作量大。建设任务繁重，配电网异动率高，参数更新不及时。系统保存的网
26、络拓扑结构与实际不相符系统规划设计不合理功能大而全，基本的“三遥”、故障隔离功能保障不了。设备不可靠通信系统事故率高光纤经常被挖断FTU不可靠电池是薄弱点,75,几个关键技术问题,76,通信方式,主干通信网：变电站、子站至主站光纤技术(SDH）分支通信网：FTU至变电站、子站光纤为主数传电台：扩频电台、WiMAX在国外有大量的应用GPRS探讨用于遥控，国外不少应用案例。,77,IP通信技术,基于IP协议，实现点对点对等通信。支持终端到主站之间的无缝通信连接采用交换机汇接终端数据，无须配置配电子站。支持相关节点实时数据交换，实现分布式智能控制采用无源光纤技术（EPON），避免FTU电源失电影响同
27、一链路上其他设备通信。,78,IP通信技术,无源组网技术（EPON),79,即插即用通信技术,目前DA通信规约存在的问题只解决了数据传输问题，实现互联互通还需要“数据规约”说明数据“是什么”。数据按模拟量、状态量、控制量等类型打包传输，数据含义（来源）不明，无法直接对号入座。终端与主站之间需要人工通过书面文件的交流说明数据的具体来源、含义终端设备没有自描述功能，不能用标准的文件格式描述自身包含的数据与服务。,80,即插即用通信技术,解决问题的途径：应用IEC61850标准数据模型、通信服务接口标准化IEC61850逻辑节点覆盖了绝大部分配网自动化应用IEC61850定义的信息交换模型、通信服务
28、映射方法完全适用于配网自动化通信,81,基于IEC61850的DA通信体系结构,主站与终端通信采用IP网络通信通信规约可选用MMS IEC 60870-5-104通信功能 配电终端的自动识别配电终端SCADA数据的获取，命令下发对指定配电终端的远程维护、参数配置,82,柱上开关、环网柜终端（FTU）关键技术,传感器技术电流传感器电压传感器测量、取电两用电压传感器超级电容取代蓄电池储电，提高可靠性。容量约是蓄电池的1/4完全满足故障隔离操作供电需要如遇长期停运，人工操作送电。,83,快速自愈技术,应用点对点对等通信技术，相邻FTU之间交换故障检测信息确定出故障区段，实现故障隔离。不依靠主站，在3
29、s内恢复供电。,84,无缝自愈技术,配电环网闭环运行，分段开关采用断路器。采用点对点对等通信技术，通过比较故障电流的相位判断故障区段。直接跳开故障段两侧开关隔离故障，实现无缝自愈。,85,无缝自愈技术,闭环运行环网故障电流分布,86,小电流接地故障定位技术,现在建设的配电自动化系统几乎都不具备小电流接地故障定位功能，不能充分发挥其提高供电质量的作用。小电流接地故障选线技术基本得到了解决，定位技术应用可望近年出现突破。,87,对DA建设工作的建议,88,把握好实现配网自动化的条件，选好区域。一次网架、设备基础好，RS已超过99.95%，用户年平均停电时间小于5小时。城市建设相对稳定，配电网不会频
30、繁地扩容、改建。新建高新技术园区、经济开发区明确建设目标重点是供电可靠性改进目标根据目标确定实施方案，防止为自动化而自动化。,89,坚持高要求、规范化设备要可靠耐用设备、接口标准化，不要把因地制宜绝对化。坚持实用化重点保证实现“可视化”、故障隔离与恢复供电。遥控是关键。“一遥”、“二遥”对提高供电可靠性贡献不大。长远规划、逐步实施、常抓不懈加强管理维护，做到组织、制度、人员三落实。,90,如果你爱他/她，让他、她去做配电自动化，因为这是一个充满机遇的新领域，他/她可以干一番大事业！,91,如果你恨他/她，让他/她去做配电自动化，因为这是一个充满了不确定性的领域，他/她可能陷入深深的困惑之中！,
31、92,小电流接地故障自愈与选线、定位技术,93,小电流接地的优势/1,小电流接地，又称非有效接地，包括中性点不接地与消弧线圈接地(谐振接地）能够减少供电中断次数（包括短时中断），提高供电可靠性。单相接地不影响对用户正常供电利用消弧线圈补偿电容电流，使故障自动熄弧，实现自愈。,94,小电流接地的优势/2,意大利的实践采用固定调谐消弧线圈，接地故障引起的供电中断减少26%以上。采用可调消弧线圈后，接地故障引起的供电中断减少50%以上。国内部分城市采用小电阻接地后供电可靠性下降S市一变电所采用小电阻接地后，10kV线路3年共跳闸136次，平均每年46次；改造前2年共跳闸53次，平均每年27次。G市电
32、缆网络采用小电阻接地后，跳闸次数明显增多，1992、1993年10kV线路因接地故障跳闸354次，1993年因配电网故障损失的供电量是1992年4.4倍。,95,供电可靠性与接地方式紧密相关,部分发达国家配电系统供电可靠性,96,小电流接地存在的问题,间歇性电弧过电压，易导致其他两相绝缘击穿引起短路故障。接地电流中存在谐波电流、阻性电流、间歇性接地暂态分类得不到补偿，影响自愈率。选线定位困难,97,间歇性接地示例/1,98,间歇性接地实例/2,故障线路零序电流,零序电压,99,全电流跟踪补偿/1,电力电子设备产生宽频补偿电流，从中性点注入。实现接地电流（包括有功电流、谐波电流、暂态电流）的完全
33、补偿，提高熄弧率。通过调整注入电流，可方便地实现永久接地故障的选线、跳闸。,100,全电流跟踪补偿/2,接地电流全补偿原理,101,全电流跟踪补偿/3,优点：进一步降低接地电流，提高熄弧/自愈率。抑制间歇性电弧过电压，防止短路故障发生。便于实现永久故障的选线、定位,102,小电流接地故障选线技术的发展,小电流接地故障的故障电流微弱、电弧不稳定，长期以来，缺少可靠的接地故障保护监测技术。人工拉路寻找故障点，健康线路供电短时中断，对用户用电设备带来不利影响。近年来涌现出投入中电阻法、信号注入法、暂态法，小电流接地故障选线问题基本得到了解决,103,基于稳态工频量的接地选线方法,零序电流继电器、零序
34、电容无功功率继电器、零序电流幅值与相位群体比较法优点：简单易行缺点：稳态电流小，灵敏度低。不能用于消弧线圈接地的系统受故障电弧不稳定影响在中性点不接地系统有一定应用,104,中电阻/扰动选线法,在中性点瞬间投入中电阻，使零序电流的有功分量明显加大，解决灵敏度问题。优点：具有较高的灵敏度缺点：影响灭弧效果与安全性加大对接地点绝缘的破坏，可能导致事故扩大。施工复杂、成本较高残余电流增量法：通过瞬时改变消弧线圈调谐度选线，与投入中电阻法类似。在欧洲广泛应用。国内有一定的应用面。,105,注入信号寻迹选线法,山东大学桑在中教授等发明注入225Hz信号，检测线路中信号电流，确定故障点。优点：具有较高的灵
35、敏度缺点：需向系统注入信号，构成较复杂，投资大。适用于电阻较小的稳定接地故障在国内获得较广泛应用,106,接地相短接分流选线法,在母线处人工瞬间短接故障相，使接地电流分流，电弧自动熄灭。利用零序电流的变化选择故障线路优点：简单、投资小缺点：需要配备高压开关灭弧效果不佳有安全隐患在欧洲有一定应用，已逐步被谐振接地代替。在国内化工行业等有应用。,107,利用故障产生的暂态信号选线接地时，相电压突然降低引起放电电流，故障相电压突然升高，引起电容充电电流。暂态接地电流持续约一个周波，幅值远大于稳态电容电流，且不受消弧线圈的影响。,小电流接地故障暂态信号特征/1,108,暂态接地电流特点：暂态电流远大于
36、稳态电容电流。暂态最大电流与稳态电容电流之比，可达到几倍到十几倍。暂态最大电流值与故障时电压相角有关。一般故障都发生在电压最大值附近。暂态电流值不受消弧线圈的影响。,小电流接地故障暂态信号特征/2,109,暂态选线法的优点,暂态接地电流数倍于稳态值，有时达十几倍，灵敏度高。不受消弧线圈的影响不受故障点不稳定的影响可以检测瞬时性故障,110,传统暂态选线法-首半波法,1950年代国外提出零序（模）电压电流初始极性比较法1970年代国内研制出首半波法的接地保护装置极性正确时间短，受电网参数、短路相角影响。受当时技术条件限制，处理方法简单。,111,现代暂态选线法,计算机、微电子技术的发展，为开发暂
37、态电气量选线新技术创造了条件。自上世纪90年代起，利用暂态电气量的选线法又引起了人们的重视。已开发出新型暂态法选线装置，在上百个变电所投入运行，实际故障选线效果良好。实际故障选线成功率在90%以上,112,暂态电流幅值比较法,比较同一母线所有出线暂态零序电流的幅值（均方根值），幅值最大者被选定为故障线路。缺点：不能确定母线接地,113,暂态零序电流极性比较选线法,比较所有出线电流的极性故障线路电流极性与健全线路相反所有出线电流极性相同则为母线接地故障,114,首半波法-初始极性相反,新方法-极性永远相反,暂态容性无功功率方向选线法/1,基本思路：比较零序电流与电压导数的极性。克服首半波法的缺点
38、。,115,暂态容性无功功率方向方法/2,令：对健全线路k有：而对故障线路i有：故障与非故障线路 q(t)极性相反，判别q(t)极性可以识别故障线路。,116,暂态容性无功功率方向选线法/3,为充分利用故障后所有暂态信息及增加抗干扰能力，可对参量qt(t)在一段时间（0-T）内进行积分 得到参量Eq(t)：保护判据可定为：,117,暂态容性无功功率方向算法流程图该算法不需要比较各条出线电气量，仅根据本线路电气量即可确定是否故障线路。,暂态容性无功功率方向选线法/4,118,暂态法选线装置,119,接地故障产生的零序电压、电流信号,暂态法选线结果/1,120,暂态容性无功功率计算结果,暂态法选线
39、结果/2,121,暂态法选线结果/3,故障线路零序电流,零序电压,122,暂态法选线结果/4,故障线路零序电流,零序电压,123,瞬时性故障监测/1,捕捉电网的瞬时接地故障并指示出发生故障的线路来，将给值班人员提供非常重要的电网绝缘状态信息。相对于利用局部放电技术对电缆绝缘进行监测，瞬时性接地故障持续时间更长，可靠性更高。,124,一次瞬时性接地故障的电压录波图,瞬时性故障监测/2,125,某变电所实际故障统计数据从2001年12月至2002年12月，共捕获故障数据475次。其中永久接地故障14次，其余461次均为自恢复瞬时性接地故障。瞬时故障线路比较集中同一条线路在24小时内最多发生过30多
40、次瞬时性接地故障14次永久接地故障中，有6次在永久接地故障前3天内有瞬时接地现象。最多一次有16次瞬时性故障发生。,瞬时性故障监测/3,126,接地选线技术总结,小电流接地故障选线技术已经成熟，成功率在90%以上，满足现场应用要求。投入中电阻法、信号注入法、暂态法在国内外都有一定的应用面暂态法由于不需要在中性点并入电阻或安装信号注入设备，不改动一次回路，简单、安全性好、成本低，不受电弧不稳定影响，应用前景良好。高阻故障接地选线有待于进一步探讨,127,小电流接地故障定位原理,比较暂态零序电流的幅值与相似性，可实现故障定位。,128,分布式电源并网技术,129,什么是分布式电源？/1,分布式电源
41、（DER，Distributed Electric Resource）：分布式发电装置+分布式储能装置分布式发电（DG，Distributed Generation）指的是小型的、直接联到配电网上的、一般向当地负荷供电的发电方式。一般认为分布式发电机组的定义在50MW以下 从并网发电角度，DER、DG不做严格区分。分布式发电是提高能源利用效率、发展可再生能源的必然选择,130,什么是分布式电源?/2,分布式发电技术热电冷联产：热电厂，微型燃气轮机小水电风力发电太阳能发电生物质发电分布式储能技术UPS电源燃料电池电力蓄热、蓄冷电动汽车,131,分布式电源供电的作用,提高供电可靠性。在电网崩溃或发
42、生地震、暴风雪、人为破坏、战争等意外灾害情况下，维持重要用户的供电，避免大面积停电带来的严重后果。起停方便，调峰性能好，有利于平衡负荷。投资小、见效快。减少、延缓大型集中发电厂与输配电系统投资，避免大型发电厂建设的投资风险。减少传输损耗。,132,分布式电源并网方式,DG接入变电站母线,DG接入配电线路,133,包含分布式电源的配电系统,134,分布式电源并网技术问题/1,电压问题DG启停的影响DG供电间歇性的影响,135,分布式电源并网技术问题/2,继电保护问题引起线路保护误动或拒动影响备自投DG供电残压影响电压检测非同期合闸危害DG安全主网脱离形成运行孤岛，危害系统运行。发电量与负荷不平衡
43、，供电质量没有保证。影响故障熄弧不同期合闸冲击电流危害DG安全孤岛部分系统失去接地的中性点，存在过电压隐患。DG并网必须装设孤岛保护：可利用频率、电压、电压相位的变化检测孤岛。,136,分布式电源并网技术问题/3,DG供电电流抬高M点电压，使保护感受到的电流减少，可能导致其拒动。,相邻线路故障时，DG提供的短路电流可能导致保护误动。,分布式电源导致保护不正确动作,137,分布式电源并网技术问题/4,B,1,B2,B,4,B,5,110 kV,220 kV,Substation,B3,CB1,CB2,孤岛,DG,B,7,B,6,孤岛运行示意图,138,分布式电源并网技术问题/5,短路电流增加可能
44、超出线路设计热稳定容量可能超出断路器设计折断容量电能质量问题分布式电源的投切引起暂态电压变化谐波分布式发电间歇性输出的影响稳定问题一般不会对系统稳定造成影响电力系统出现稳定事故时，频率下降使分布式电源断开会造成事故恶化。,139,分布式电源并网技术问题/6,对电网规划的影响难以掌握DG装机情况，对负荷增长进行准确地预测。对电网运行管理的影响DG发电的间歇性给发供平衡带来困难调度管理、潮流控制更加复杂配电设施停电检修安排困难对电网经营影响如何分担并网成本？DG造成主网少供电，如何消化建设成本？,140,“即接即忘”式并网,目前将DER/DG看成“负的负荷”，电网规划时不考虑其影响。小容量机组接入
45、采取“Connect and forget(即接即忘)”的原则对电压分布、短路容量、继电保护、电能质量无实质性影响，不改变现有保护控制、运行管理方式并网技术要求接入容量作出限制，不超过最大负荷的10%。DER提供的短路电流，低于系统短路电流的5%。DER配备孤岛保护注入谐波不超标,141,有源网络/1,指分布式电源大量应用、深度渗透的配电网DG对系统规划、保护控制与运行的影响不能忽略采取积极接入原则，不硬性限制DG容量以有利于可再生能源足额上网、节省整体投资为原则系统的规划设计可以考虑DG的备用作用需要采取的技术措施自动电压控制潮流控制短路电流限制继电保护措施需求侧管理措施,142,有源网络/
46、2,系统规划的设计可以考虑DG的备用作用智能电网技术支持措施开放的IP通信网络高级配电自动化系统（ADA）智能保护监控装置虚拟发电厂技术（VPP）,143,微网技术/1,微网（Micro Grid）：指接有分布式电源的配电子系统，可在主网脱离后孤立运行，维持所有或部分重要用电设备的供电。微网是一个预先设计好的孤岛，能够在主网脱离后正常运行。,144,微网技术/2,主网侧,微网示例,145,微网技术/3,微网较好地解决了DER大量接入与不改变配电网现有保护控制方式之间的矛盾。仅在PCC点与大电网连接，避免了多个DER与大电网直接连接。微网中DER主要用于区域内部负荷的供电，不向外输送或输送很小的功率，使得大电网可以不考虑其功率输出的影响，继续采用“既接既忘”的并网方法。微网的作用提高供电可靠性更好地发挥分布式电源（分布式发电与储能装置）的作用更好地进行需求侧管理,
