1.配电网自动化概述

第一章概述第1章概述1.1配电网简介1.2配电网自动化概述1.3配电网自动化系统的构成及功能1.4实现配电网自动化的目的1.5配电网自动化发展1.6实施配电网自动化的难点•定义：由各级电压的电力线路将发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，称为电力系统。•功能：将自然界的一次能源通过发电装置转化为电能，再经输电、变电和配电将电能供应到用户1.1电力系统发电输电变电配电用电发电机升压变压器高压输电输电区域变电所中低压配电降压变电所发电厂…26kV/…750kV用户110kV/35kV/20kV/10kV/0.4kV工厂是主要有户，用电量约占50%以上区域电网…220kV输电地方变电所地方电网…110kV发电公司中国华能集团公司中国大唐集团公司中国国电集团公司中国华电集团公司广东、广西、云南、贵州和海南五省、区西北电网华北电网东北电网华中电网华东电网南方电网•1.2配电网简介超高或高压变电升压输电变电降压供电10kv0.4kv配电系统高压发电配电网是做为电力系统的末端与用户相连起分配电能作用的网络，包括0.4-110KV各电压等级的电网。把输电网络和用户相连，起分配电能作用的电力网1.深入城市中心和居民密集点2.传输功率的距离相对输电网小3.供电容量、用户性质、可靠性要求千差万别图片电压等级分？供电区的功能？分类接线方式过去状态建设改造定义特点配电网络1.裸导线2.木质电杆3.架空线1.绝缘导线2.钢筋水泥杆3.地下电缆配电网络简介•中性点接地方式是电力系统中涉及面广，而又值得重视研究、分析的问题，因为它涉及到电力系统的运行、电力设备的绝缘、继电保护的选择整定，供电的可靠性等。•目前我国中性点接地大体是：500kv完全接地220kv系统直接接地110kv系统直接接地（变电站同一系统内有不接地变压器）35kv系统经消弧线圈接地（或不接地）10kv系统（6KV）不接地或经消弧线圈接地、经电阻或电抗接地。380/220v系统直接接地。•各种中性点接地方式及系统发生故障时的特点？•(1）中性点直接接地：当发生单相接地故障时，故障相电流很大，电压可能降为零，非故障相对地电压会升高，大的故障电流将损坏设备。•（2）中性点经电抗接地：当单相接地故障时，电感性故障电流可以补偿系统本身的电容电流，从而减少故障电流，提高灭弧能力。•（3）中性点经低阻接地方式：单相接地故障时，短路电流大，接地电位升高，对电气设备的影响与直接接地方式相似。•（4）中性点不接地方式：此种方式故障点不产生大的短路电流，在故障流过的仅是系统对地电容电流。非故障相对地电位上升到线电压，此种方式允许单相接地运行2小时。•（5）中性点经消弧线圈接地方式：此种情况与中性点经电抗接地情况类似。常见配网网络接线方式：(a)树状网络；(b)放射形网络；(c)同一变电站二馈线“手拉手”；(d)不同变电站二馈线手拉手”；(e)二馈线“手拉手”加分段开关；(f)环网柜接线；(g)网格式接线。配电网络接线的优缺点及适用情况•(1)树状和放射形接线•优点：接线简单，实用，投资低，建设周期短。•缺点：是供电可靠性低，当线路或开关故障时，将使整条线路停电。树状网络适用于城市中一般负荷的供电和农村用户的供电。为减少事故和检修时的停电范围，可在主干线路上装分段开关将主干线路分段，以减少事故和检修时的影响范围。或在个别分支线装分支开关，这样当分支线故障和检修时不会影响主干线和其他分支线。对放射形接线，当线路发生故障或者需要检修时，该线路所带负荷将中断。因此只适用于城市一般用户的供电，可以采用双回路供电来提高供电可靠性。•(2)“手拉手”供电接线。•近几年我国供电网广泛采用的一种供电方式，是将放射形接线改造成双电源供电，中间以联络开关将两段线路连接起来。在正常运行时联络开关打开，以减少短路电流和可能出现的环流等，当线路失去一端电源时，可以合上联络开关，从另一端电源对失去电源线路上的柱上变压器和高压用户供电。•优点：可靠性相对较高，投资不高。(3)双回路T接线一种是单电源双回路T接，另一种是双电源双回路T接。是对树状和放射形接线的改进，为了改善供电可靠性，利用中压10kV线路有同杆架设双回路的可能性而采取双回路T接，即使是单电源，由于有双回路供电亦可视为双电源。当是双电源时，则供电可靠性又有进一步改善。同时运行方式亦可根据需要而灵活多变，但是为了在线路故障或一侧电源失去时，仍能保证用户供电，应考虑在正常运行时，线路和配电变压器均留有足够的备用容量。并在变电站或配电站设置备用电源自动投切装置。(3)双回路T接线(4)环形接线。每一街区沿街道敷设中压电缆接入每一幢沿街道建筑物的地下环网柜，正常时开环运行，一侧电源或电缆线路故障时自动切换整个城网按街区形成一个个小环网。我国各市的新工业开发区，新住宅小区的供电网络亦趋向采用环网柜构成的环形接线方式。满足同样的供电可靠率，环形供电比双回路供电在经济上有较大优势。环形接线的线路可以采用电缆线路，亦可采用架空线路。环网柜可以采用户内式，亦可采用户外式环网柜内开关设备可选用负荷开关，亦可选用断路器。(4)环形接线。(5)4×6网络接线。接线如图2-2所示。该接线方式具有相当的技术和经济优势，因此在国内可结合实际情况予以采用。2020/3/17配电网的接线方式：2020/3/17配电网的接线方式：2020/3/17供电安全“N-1”准则1993年能源部、建设部颁布的《城市电力网规划设计导则》中规定，城市配电网必须满足供电安全“N-1”准则要求具体内容是：高压变电所中失去任一回路进线或一组降压变压器时，必须保证向下一级配电网供电。高压配电网中一条架空线或一条电缆或变电所中一组降压变压器发生故障时：在正常情况下，除故障段外不许停电，并不得发生电压过低和设备不允许的过负荷；在计划停运时，又发生故障，允许部分停电，但应在规定时间内恢复供电。低压电网中当一台变压器或电网发生故障时，允许部分停电，但应将完好的区段在规定时间内切换至邻近电网恢复供电。1.3配电网自动化概述计算机技术自动控制技术电子技术通信技术高性能配电设备离线控制在线控制配电网运用技术安全可靠优质经济高效运行状态定义：配电网自动化是利用现代计算机技术、自动控制技术、数据通讯、数据存储、信息管理技术，将配电网的实时运行、电网结构、设备、用户以及地理图形等信息进行集成，构成完整的自动化系统，实现配电网运行监控和管理的自动化、信息化。内容：进线监控10kV开闭所、变电站自动化SA馈线自动化FA变压器巡检与无功补偿负荷监控与管理（LCM）远方抄表与计费自动化（AMR）网络拓扑网络分析网络优化短路电流计算第10章第3章第45章第9章第7章第8章第6章需方管理（DMS）配电地理信息系统（GIS）配电SCADA系统图图调度员仿真调度系统（DTS）客户呼叫服务系统（TCS）工作票管理系统（WOM）配电自动化（DAS）高级应用（DPAS）图工作票管理系统（WOM）图配电管理系统DMS图能量管理系统EMS设备管理（FM）用户信息系统（CIS）详细解释：•能量管理系统(EMS:EnergyManagementSystem):对输电网进行监视、控制和管理•配电管理系统(DMS:DistributionManagementSystem):对变电、配电和用电进行监视、控制和管理1.配电自动化系统（DAS）：在远方以实时方式监视、协调和操作配电设备的自动化系统。包括：(1)配电网数据采集和监控：(2)需求侧管理(3)配电网地理信息系统配电网自动化系统的构成企业GIS应用系统生产管理系统PMS营销管理系统CIS企业资源计划ERP…基于IEC61968的信息交换总线或综合数据平台(安全III区和IV区)安全隔离基于IEC61968的信息交换总线或综合数据平台(安全I区和II区)上级调度自动化系统配电主站专变及公变监测居民用电信息采集通信网…配电子站通信网FTUTTUFTU…柱上开关柱上开关重要配变馈线自动化区域配电子站通信网DTUDTUFTU…环网柜柱上开关环网柜DTU开闭所…系统中的配电主站是整个配电网自动化系统的监控、管理中心。配电主站通过基于IEC61968的信息交换总线或综合数据平台与功能配电网自动化系统有3个基本功能：安全监视功能、控制功能、保护功能。1)安全监视功能是指通过采集配电网上的状态量(如开关位置、保护动作情况等)、模拟量(如电压、电流、功率等)和电能量，对配电网的运行状态进行监视。2)控制功能是指在需要的时候，远方控制开关的合闸或跳闸以及电容器的投入或切除，以达到补偿无功、均衡负荷、提高电压质量的目的。3)保护功能是指检测和判断故障区段，隔离故障区段，恢复正常区段的供电。(1)配电网数据采集和监控配电网数据采集和监控系统：采集安装在各个配电设备处的配电终端单元上报的实时数据，并使调度员能够在控制中心遥控现场设备，它一般包括数据采集、数据处理、远方监控、报警处理、数据管理以及报表生成等功能。SCADA包括配电网进线监控、开闭所及配电站自动化、馈线自动化和配变监测及无功补偿4个组成部分。实现配电网自动化的目的•故障时：迅速查出故障区及异常、隔离故障区、恢复非故障区域用户供电•正常时：优化配电网运行方式、改善配电质量、提高设备利用率、自动抄表计费、提高管理现代化提高供电可靠性，保证供电质量1.提高供电可靠性(1)缩小故障影响范围(2)缩短事故处理所需的时间(1)缩小故障影响范围图1-2环状配电网运行工况a)馈线正常运行b)馈线发生故障c)馈线故障隔离(2)缩短事故处理所需的时间实现配电网自动化能提高供电可靠性的另一个体现是缩短事故处理所需的时间。下面以某电力公司在应用配电网自动化系统前后，对配电系统事故处理所需时间的比较统计结果为例来说明。2.提高供电经济性目前，可以通过多种方法来降低配电网的线损，如配电网络重构、安装补偿电容器、提高配电网的电压等级和更换导线等。其中，提高配电网的电压等级需要进行综合考虑，更换导线和安装补偿电容器则需要投资。配电网自动化使用户实时遥控配电网开关进行网络重构和电容器投切管理成为可能，通过配电网络重构和电容器投切管理，在不显著增加投资的前提下，可以达到改善电网运行方式和降低网损的目的。配电网络重构的实质就是通过优化现存的网络结构，改善配电系统的潮流分布，理想情况是达到最优潮流分布，使配电系统的网损最小。当然，通过配电网自动化实现电力用户用电信息采集，可以杜绝人工抄表导致的不客观性和漏抄，显著降低管理线损，并能及时察觉窃电行为，减少损失。3.提高供电能力配电网一般是按满足峰值负荷的要求来设计的。配电网的每条馈线均有不同类型的负荷，如商业类、民用类和工业类等负荷。这些负荷的日负荷曲线不同，在变电站的变压器及每条馈线上峰值负荷出现的时间也是不同的，导致实际配电网的负荷分布是不均衡的，有时甚至是极不均衡的，这降低了配电线路和设备的利用率，同时也导致线损较高。通过配电网优化控制，可以将重负荷甚至是过负荷馈线的部分负荷转移到轻负荷馈线上，这种转移有效地提高了馈线的负荷率，增强了配电网的供电能力。4.降低劳动强度，提高管理水平和服务质量配电网自动化还能实现在人力尽量少介入的情况下，完成大量的重复性工作，这些工作包括查抄用户电能表、监视记录变压器运行工况、监测配电站的负荷、记录断路器分合状态、投入或退出无功补偿电容器等。通过配电网自动化，不必登杆操作，在配电主站就可以控制柱上开关；实现配电站和开闭所无人值班；借助人工智能代替人的经验做出更科学的决策报表、曲线、操作记录等；数据统计和处理；配电网地理信息系统的建立；客户呼叫服务系统的应用等。这些手段无疑降低了劳动强度，提高了管理水平和服务质量。1.3.1国内配电网自动化的现状