配电自动化系统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[e-mail]配电自动化系统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《配电网综合自动化技术》，龚静主编，机械工业出版社，2008主要参考书目2020/2/25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，巩固和拓展已学电力系统知识。2020/2/25关于本课程的教学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2020/2/25主要内容配电系统自动化(DistributionSystemAutomation,DSA)：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、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。2020/2/25第1章概述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：49.8Hzf50.2Hz，电压：合格：VminVVmax；谐波含量低；电压波动与闪变幅度小）。为达到上述指标，要求采用提高供电自动化水平，实现配电系统自动化。2020/2/25供电可靠性、供电质量2020/2/25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，志在发展新能源与可再生能源.电能主要来源预计到2020年全国需要的发电量为4.3万亿kWh，相应的装机容量为9.5亿kW左右。煤电为6亿kW，占63%(电量3万亿kWh，占4.3万亿kWh的70%)；水电2亿kW，占21.1%(电量为7000亿kWh，占16%)；抽水蓄能电站2500万kW，占2.6%；新能源发电装机2.9亿kW，约占总装机的17%。核电装机将达到8600万kW，占5%风电装机接近1.5亿kW，太阳能发电装机将达到2000万kW，生物质能发电装机将达到3000万kW。2020/2/252020年的电力发展展望2020/2/25我国首座装备4台国产100万千瓦超超临界机组的浙江华能玉环电厂。火电2020/2/25三峡水电站总装机容量达1820万kW,70万kW机组26台,2009年全部投产年均发电量847亿千瓦。水电2020/2/25新疆达坂城2号风电场装有157台风机,总容量达8.28万kW,是中国最早开发和规模最大的风电场之一。风电2020/2/25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。核电1.1配电网及其特点配电网（DistributionNetwork)：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：110kV及以下电压的线路和设备构成的电力网。2020/2/25电力系统各环节示意图配电网组成及特点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、6~10kV、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。2020/2/25配电网的体系结构2020/2/25环状网（手拉手）网格式接线辐射网树状网1.2配电自动化的概念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(DistributionManagementSystem,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(DistributionAutomationSystem,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。2020/2/25DMS与DAS的涵盖关系2020/2/251.配电网DMS与输电网EMS的关系2020/2/25DMS与EMS区别：DMS与输电网自动化的能量管理系统EMS(EnergyManagementSystem)处同一层次，但目标不同，EMS管理发电、输电，DMS管理配电、负荷。EMS与DMS软件关系2020/2/25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。2020/2/25调度自动化22020/2/25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，主要监控10KV及以下农村电网的运行。调度自动化32020/2/25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。调度中心2020/2/25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。2.配电管理系统的内容配电SCADA系统（Supervisorycontrolanddataacquisition,SCADA）地理信息系统（GeographicInformationSystem,GIS）需方管理系统（DemandSideManagement,DSM）网络分析和优化（NetworkAnalysis,NA）工作管理系统（WorkManagementSystem，WMS）调度员培训模拟系统（DispatcherTrainingSystem,DTS）2020/2/25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(FeederAutomation,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。2020/2/25地理信息系统（GIS）设备管理(FacilitiesManagement,FM)：将变电站、馈线、开关、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(OutageManagementSystem,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。2020/2/25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(LoadControl&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(AutomaticMeterReading,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。2020/2/25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，配电网电压调整及无功优化。2020/2/25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。2020/2/25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2020/2/25配电管理系统主站配置2020/2/25配电系统自动化结构2020/2/251.3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。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。2020/2/25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