配电自动化系统第一章.ppt

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1、中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所刘 建 华 Email：电 话：13382679966,配电自动化系统,2023/6/30,教材：配电自动化系统（第二版），刘健等编著，中国水利水电出版社，2003电网调度自动化与配网自动化技术（第二版），王士政主编，中国水利水电出版社，2006年4月实用配电网技术，李景禄编著，中国水利水电出版社，2006年3月配电网自动化系统试验，刘东编著，中国水利水电出版社，2004年12月,主要参考书目,2023/6/30,关于本课程的教学,全部多媒体教学课堂讲解、提问，思考题、作业相结合目标：熟悉配电自动化系统的基本结构和组成，实现手段、特点及其相关知识，巩

2、固和拓展已学电力系统知识。,2023/6/30,本课程主要内容（Outline）,概述配电自动化的通信系统开闭所和配电变电所内自动化（变电站综合自动化）馈线自动化配电SCADA系统的组织远方抄表与电能计费系统负荷控制和管理系统配电自动化地理信息系统配电自动化的计算机系统,2023/6/30,第1章 概述,配电系统自动化(Distribution System Automation,DSA)或配电网自动化：运用计算机技术、自动控制技术、电子技术、通信技术及高性能配电设备等手段，对配网进行离线与在线智能监控管理，使配网始终处于安全、可靠、优质、经济、高效的最优运行状态。配电系统自动化是继调度自动化

3、、变电站自动化后发展起来的电力系统自动化新领域，覆盖面大。目的：提高供电可靠性和供电质量，减少停电时间、面积，使调度员根据监视情况，在控制中心通过遥控、遥调实现明智、必要的操作，降低运行费用，实现配电管理现代化。,2023/6/30,供电可靠性、供电质量要求,供电可靠性、供电质量是电力系统的两大考核指标。均有相关标准及规范。1998年国家电力公司提出的考核指标：供电可靠性：城市电网可靠率达到99.9，大城市市中心区达到99.99；供电质量：电压合格率98（严格的供电质量包括：频率合格：49.8Hz f 50.2Hz，电压：合格：VminVVmax；谐波含量低；电压波动与闪变幅度小）。为达到上述

4、指标，要求采用提高供电自动化水平，实现配电系统自动化。,2023/6/30,电能主要来源,截至2007年底，中国电力装机容量达到7.13亿千瓦。火电：5.54亿千瓦，占77.70%水电：1.45亿千瓦，占20.34%核电：885万千瓦，占1.24%（11台）风电：403万千瓦，占0.57%中国是全球第一大煤炭生产国、世界第五大石油生产国。中国志在发展新能源与可再生能源，具体目标是：到2020年预计为9亿千瓦时，水电装机容量2.9亿千瓦，核电计划建成30个反应堆，总容量达4000万千瓦，风电30000万千瓦，生物质发电2000万千瓦，太阳能发电200万千瓦。,2023/6/30,火电,我国首座装

5、备4台国产100万千瓦超超临界机组的浙江华能玉环电厂。,2023/6/30,水电,三峡水电站总装机容量达1820万千瓦,将于2009年全部投产,2023/6/30,风电,新疆达坂城2号风电场装有157台风机,总容量达8.28万千瓦,是中国最早开发和规模最大的风电场之一。,2023/6/30,核电,江苏连云港田湾核电站2台106万千瓦的机组于2007年投入商业运行。俄罗斯设计。,2023/6/30,1.1 配电网及其特点,配电网（Distribution Network)：电力系统中二次降压所低压侧直接或降压后向用户供电的网络。或：电力系统发电、输电和配电中直接面向电力系统用户的系统。或：110

6、kV及以下电压的线路和设备构成的电力网。,电力系统各环节示意图,2023/6/30,配电网组成及特点,组成：馈线（架空线或电缆）、降压变、断路器、各种开关（也包括继保、自动装置、测量、计量仪表、通信、控制设备）。电压：1kV称高压（35kV、610kV、3kV）；1kV称低压（一般指220V、380V）。配电网特点：1）负荷集中(深入城市、居民点)、传输功率较小、距离较短、用户类型要求变化大；2）中性点不直接接地。本课程重点：主要讨论10kV电压级的设备和线路构成的电力网。,2023/6/30,配电网的体系结构,环状网（手拉手）网格式接线,辐射网,树状网,2023/6/30,1.2 配电自动化

7、的概念,配电自动化是90年代首先由美国而后到其它工业发达国家逐步发展起来的，其内容也在不断变化，目前还无一个严格的定义。配电管理系统(Distribution Management System,DMS)：从发电、配电到用电过程的监视、控制和管理的综合自动化系统。配电自动化系统(Distribution Automation System,DAS)：使配电企业在远方实时监测、协调和操作配电设备的自动化系统。DMS、DAS关系：DAS是窄义的配电系统自动化；DMS是广义的配电系统自动化，是实现所有功能的总称。,2023/6/30,DMS与DAS的涵盖关系,2023/6/30,1.配电网DMS与输

8、电网EMS的关系,DMS与EMS区别：DMS与输电网自动化的能量管理系统EMS(Energy Management System)处同一层次，但目标不同，EMS管理发电、输电，DMS管理配电、负荷,2023/6/30,EMS与DMS软件关系,2023/6/30,调度自动化1,我国电网采用五级调度管理：国家调度中心(国调)、网局调度中心(网调)、省级调度中心(省调)、地区调度中心(地调或市调)、县级调度中心(县调)。国调：是我国电网调度的最高级（现在的国家电网公司，南方电网不属于国家电网管辖），在该中心，通过计算机数据通信与各大区调度中心相连接，协调确定各大区之间的联络线潮流和运行方式，监视、统

9、计和分析全国电网的运行情况。网调：（国家电网公司下属东北、华北、华中、华东、西北5大电网公司），按统一调度、分级管理原则，负责超高压网的安全运行并按规定的发电计划及监控原则进行管理，提高电能质量和经济运行水平。,2023/6/30,调度自动化2,省调：（各省、自治区、直辖市电网公司），按统一调度、分级管理原则，负责省内电网的安全运行并按规定的发电计划及监控原则进行管理，提高电能质量和经济运行水平。地调：（各省地级市电力局、电业局、供电局），采集当地网的各种信息，进行安全检测，进行有关站点开关的远方操作，变压器分接头的调节，电力电容器的投切等。县调：（各县级市供电局），为我国电网调度的最低级，主

10、要监控10KV及以下农村电网的运行。,2023/6/30,调度自动化3,调度自动化的基本内容：输电SCADA系统：现场数据的实时采集，采集各种部件（变压器、线路等）的电压、电流、功率等和各断路器的分、合状态，在此基础上实现系统监视和控制。EMS：根据实时采集数据，进行各种模拟和计算，决定安全和经济运行方式。配合各种高级软件，实现状态估计、潮流计算、经济运行计算、静态安全运行分析、动态安全运行分析。,2023/6/30,调度中心,调度中心职能：1）电力生产的指挥控制中心；2）根据国务院颁布的电力调度管理条例行使准军事化的管理职权。,2023/6/30,2.配电管理系统的内容,配电SCADA系统（

11、Supervisory control and data acquisition,SCADA）地理信息系统（Geographic Information System,GIS）需方管理系统（Demand Side Management,DSM）网络分析和优化（Network Analysis,NA）工作管理系统（Work Management System，WMS）调度员培训模拟系统（Dispatcher Training System,DTS）,2023/6/30,配电SCADA系统,电源进线监控：对配网进线变电所开关位置、母线电压、线路电流、有功、无功、电度量监视与控制。开闭所与变电站自动

12、化(SA)：开闭所、小区变开关位置、继保、接地选线、电压电流、有功无功、电度量的远方监视,开关远控，变压器远方有载调压。馈线自动化(Feeder Automation,FA)：正常时远方实时监视馈线分段开关与联络开关状态、电流、电压，实现远方合闸、分闸；故障时，实现故障寻址、自动隔离故障区段，恢复对非故障区段的供电。FA是DAS的一个主要功能，是技术难度大，表征DAS成败的关键。变压器巡检及无功补偿：箱式变、各种变压器参数的远方监视，补偿电容器的自动投切和远方投切。,2023/6/30,地理信息系统（GIS）,设备管理(Facilities Management,FM)：将变电站、馈线、开关、

13、电杆等设备的技术数据反映在地理背景图上。用户信息系统(CIS)：将用户名称、地址、帐户、电话、用电量和负荷、供电优先级、停电记录进行处理,以尽快判断故障影响的范围。SCADA功能：SCADA上报的实时数据信息与GIS相结合，便于操作、管理人员动态分析配网运行情况。停电管理系统(Outage Management System,OMS)：接到停电投诉后，GIS通过CIS和SCADA，快速查明故障地点，选择合理操作顺序和路径，自动将处理信息转给投诉电话应答系统。,2023/6/30,需方管理系统（DSM）,使电力供需双方共同管理，提高可靠性，节省费用，包括：负荷监控与管理(Load Control

14、&Management,LCM)：综合分析用户用电量，分时电价，天气预报，供暖特性等，确定最优运行和负荷控制计划，引导用户转移负荷，平坦负荷曲线。远方抄表与计费自动化(Automatic Meter Reading,AMR)：通过通信手段将远方用户电表数据，传到控制中心，自动生成电费报表、曲线。,2023/6/30,网络分析和优化（NA）,功能：减少线损，改善电压质量，降低运行成本。包括：网络接线分析，配电网潮流分析，短路电流计算（配网故障下支路电流与母校电压计算），负荷模型的建立与校核，配电网状态估计（主配网电量估计、沿馈线电量估计），配电网负荷预测，安全分析，网络结构优化和重构，配电网电压

15、调整及无功优化。,2023/6/30,工作管理系统（WMS）,监测运行设备，分析采集的数据，判断设备磨损状态，实现预防性检修。具体包括：网络分析，提出最佳停电方案；运行管理；设备检修管理；配电工程设计，接受完成用户申请报装接电的设计任务；施工管理，根据设计和工作任务，制定施工计划并实施事故管理；配电规划设计系统。,2023/6/30,调度员培训模拟系统（DTS）,根据软件模拟仿真的配电网，对调度员进行培训；数据来自实时采集时，帮助调度员在操作前了解操作结果，提高调度的安全性。主要功能：正常情况下的培训：开关操作、倒闸操作、变压器分接头调节、发动机投切与出力调节、负荷投切增减、系统并列解列等紧急

16、状态下的事故处理培训事故后电网的恢复操作培训预防性操作及操作后的分析培训进行继电保护和自动装置研究,2023/6/30,配电管理系统主站配置,2023/6/30,配电系统自动化结构,2023/6/30,1.3 配电自动化的意义,配电自动化是电力系统自动化发展必然趋势意义：正常时，监视配网运行工况，优化配网运行方式；故障时，快速发现故障和异常，快速隔离故障区段，恢复非故障区域供电，减少停电时间，减小停电面积；根据配网电压合理控制无功负荷、电压水平，改善电压质量；合理控制负荷，提高设备利用率；自动抄表计费，保证抄表计费及时准确，提高效率；减少人力，避免大量重复性工作。主要目的：减少停电时间、面积，

17、使调度员能根据监视情况，在控制中心通过遥控、遥调实现明智的、必要的操作。,2023/6/30,1.4 配电自动化的基本功能,三个基本功能：配电网安全监视、控制、保护。安全监视功能：通过采集配电网上状态量、模拟量、电度量，实现对配网运行状况监视。控制功能：远方控制开关的合闸、跳闸、有载调压设备调节。保护功能：检测、判断故障区段，隔离故障区段，恢复正常区域供电。信息管理子过程：是配电自动化的一个基本功能，包括：信息管理、可靠性管理、经济性管理、电压管理、负荷管理五部分。（具体见表13）,2023/6/30,1.5 配电自动化的难点分析,配电自动化较输电自动化复杂，规模大，投资大，同时引起重视程度不

18、够。要监测、控制的站点多，DSM主机计算机要求高，设备的可靠性和可维护性要求高；环境（温度、湿度等）恶劣，要考虑防雷、防雨、散热等问题；通信系统复杂，站端设备多，通信规约不一致；控制电源与工作电源难以获取，用蓄电池的方法时间、容量难以满足，充放电难以控制；许多开关需改造（加装互感器、开关操作机构改造），以满足跳闸、控制要求。,2023/6/30,1.6 国内外配电自动化的发展和现状,国外配电自动化系统已形成集变电所自动化、馈线分段开关测控、电容器调节控制、用户负荷控制和远方抄表等系统于一体的DMS，功能达140多种。配电自动化系统发展大致分三个阶段：,2023/6/30,国外配电自动化的发展现

19、状,国外配电自动化从单项自动化（多岛自动化），发展为开放式、一体化、集成化的综合自动化系统。从70年代开始，国外各电力公司相继建成调度自动化系统，日本在80年代初期已有90%以上变电站实现了自动化控制。美、德、意、法等，90%以上变电站实现无人值班。美国在1980年推广配电自动化/负荷管理系统，并已遍及加拿大、澳大利亚、挪威、西班牙、韩国等10余个国家的180余个电力系统。80年代后期，国外开始发展配电自动化系统，目前已达相当高水平，如美、日、加、法、芬兰、葡萄牙、意大利、新加坡、澳大利亚、英、德等。,2023/6/30,国内配电自动化的发展现状,我国电力系统自动化起步较晚，5860年起，我国开始搞调度自动化，由于当时技术、设备上的问题无法解决，停顿下来。80年代又开始搞调度自动化，目前调度自动化已初步完成，90年代初开始搞无人值班变电站，实际是调度自动化的完善与发展。配电自动化系统在90年代后期开始起步，目前基本完成了DAS,但DSM高级应用与国外差距较大。,