North China Electric Power University第五章 电力系统配电网自动化l主讲人：齐郑lqizheng319126.com一、配电网自动化配电网划分：配电网划分：1、低压配电网、低压配电网-220V、380V2、中压配电网、中压配电网-3-35kV3、高压配电网、高压配电网-66kV、110kV8/31/20242North China Electric Power University一、配电网自动化一个简化配电系统单线图10kV母线联络开关降压变配电变主馈线分支线联络开关出线开关补偿电容110kV母线8/31/20243North China Electric Power University一、配电网自动化CB2CB14CB13CB12CB11CB10CB9CB8CB7CB6CB5CB4CB3ST1ST2CB1CB15Bus3Bus1Bus2CB16FEEDER1FEEDER2FEEDER3ND1ND2ND3ND4ND5ND6ND7ND8ND9ND10ND11ND12ND13ND14ND15ND16ND17ND18ND0ND19ND20ND21ND22CB16CB17ND23ND24CB18一个简单的配电系统接线图8/31/20244North China Electric Power University一、配电网自动化配电系统的特点(1)w比喻：发输电系统为人体的动脉，而配电系统是人体的毛细血管w设备数量非常巨大，而单个设备价值小w数据采集点非常多，而单个数据采集点的采集数据量很少w馈线设备沿线路室外布置w城网中电缆线路越来越多w自动化程度低，自动化改造需要巨额资金8/31/20245North China Electric Power University一、配电网自动化配电系统的特点(2)w配电系统具有环形网络，但为了故障定位和继电保护整定方便，通常处于开环运行状态；而输电系统通常是闭环运行的。w配电系统的支路电阻和电抗之比/一般比较大。w配电系统常处于不平衡多相运行状态，负荷和网络结构皆不平衡：各相负荷大小不等，可能单相或两相运行。8/31/20246North China Electric Power University一、配电网自动化我国电网自动化水平状况w近20年，我国的发输电自动化水平得到大幅度提高；w长期以来，“重发、轻供、不管用”，绝大部分电力投资用于发输电系统的建设；w配电自动化水平处于相对落后状态。w1998年开始，情况发生巨大变化。8/31/20247North China Electric Power University一、配电网自动化我国配电自动化热潮的背景w国民经济的飞速发展w电力需求的日益增长w对供电可靠性和供电质量的要求越来越高w部颁指标99.9%（年停电8.76小时）， 99.99%（年停电52.6分钟） ，没有自动化达不到w投入巨资（3000亿元）搞城网/农网改造，拉动国民经济增长8/31/20248North China Electric Power University一、配电网自动化通常把利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术，实现对通常把利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术，实现对配电网系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制、用电和配配电网系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制、用电和配电管理的综合自动化系统，称为电管理的综合自动化系统，称为“配电管理系统配电管理系统”（Distribution Management System，简称简称DMS）。）。DMS是和是和电网调度自动化的能量管理系统（电网调度自动化的能量管理系统（EMS）处于同一层次。处于同一层次。二者不同之处在于二者不同之处在于EMS涉及发、输电系统，涉及发、输电系统，DMS是是配电管理系统。配电管理系统。8/31/20249North China Electric Power University一、配电网自动化配电自动化的目的w提高供电可靠性w改善电能质量w更好地为用户服务w为供电企业自身获取更大的经济效益w带动国民经济发展8/31/202410North China Electric Power University一、配电网自动化配电管理系统的主要功能配电管理系统的主要功能1、配电网的、配电网的SCADA功能功能通过监测装置来收集配电网的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。实时数据，进行数据处理以及对配电网进行监视和控制。RTU TTUFTU一次集结一次集结区域站区域站二次集结二次集结区域站区域站8/31/202411North China Electric Power University一、配电网自动化配电管理系统的主要功能配电管理系统的主要功能2、配电变电站自动化、配电变电站自动化对配电所实施数据采集、监视和控对配电所实施数据采集、监视和控制，与控制中心和调度自动化系统（制，与控制中心和调度自动化系统（SCADA）通信通信。3、馈线自动化、馈线自动化在正常情况下在正常情况下，实时监视馈线分段开关与，实时监视馈线分段开关与联络开关的状态和馈线电流、电压，实现线路开关的远方或就地联络开关的状态和馈线电流、电压，实现线路开关的远方或就地分、合闸操作。分、合闸操作。在故障情况下在故障情况下，获得故障记录，自动判断和隔离，获得故障记录，自动判断和隔离馈线故障区段，迅速对非故障区域恢复供电馈线故障区段，迅速对非故障区域恢复供电。8/31/202412North China Electric Power University一、配电网自动化配电管理系统的主要功能配电管理系统的主要功能4、 自动制图自动制图/设备管理设备管理/地理信息系统地理信息系统 AM/FM/GIS 功能包括：与功能包括：与SCADA系统的动态着色功能接口；在地理图系统的动态着色功能接口；在地理图上显示配电网带电状态和潮流、电压分布；自动动态连接电路接上显示配电网带电状态和潮流、电压分布；自动动态连接电路接线图和图形数据库，使电路接线图改变时，图形数据库和拓扑网线图和图形数据库，使电路接线图改变时，图形数据库和拓扑网络着色随之更新；当电网发生跳闸事故时，自动提供受其影响的络着色随之更新；当电网发生跳闸事故时，自动提供受其影响的用户、变压器和线路清单。用户、变压器和线路清单。5、配电工作管理系统、配电工作管理系统配电网运行管理，工程设计，施工计配电网运行管理，工程设计，施工计划，档案和统计等工作管理。划，档案和统计等工作管理。6、用电管理系统、用电管理系统客户信息系统，负荷管理系统，计量计费客户信息系统，负荷管理系统，计量计费系统，用电营业管理系统，用户故障报修系统。系统，用电营业管理系统，用户故障报修系统。8/31/202413North China Electric Power University一、配电网自动化配电管理系统的主要功能配电管理系统的主要功能7、配电网分析软件、配电网分析软件主要是对配电网络进行分析和计算，主要是对配电网络进行分析和计算，包括：负荷预测、网络拓扑分析、状态估计、潮流计算、线损计包括：负荷预测、网络拓扑分析、状态估计、潮流计算、线损计算分析、电压算分析、电压/无功优化等。在配电网中不涉及系统稳定和调频无功优化等。在配电网中不涉及系统稳定和调频等大系统问题等大系统问题。8/31/202414North China Electric Power University一、配电网自动化配电自动化的几个热点w设备更新改造：变电站改造，线路改造，开关改造w数据采集与监控/地理图形信息系统/配电应用软件(SCADA/GIS/PAS)w故障选线w故障定位、隔离与恢复w电能质量：提高电压合格率，减少谐波w配网规划8/31/202415North China Electric Power University一、配电网自动化DMS与与EMS的相似点的相似点1、SCADA功能。功能。2、图形用户界面、图形用户界面GUI。3、自动控制功能，如、自动控制功能，如VQC。4、高级应用软件。、高级应用软件。5、存储历史数据。、存储历史数据。6、信息共享和信息发布。、信息共享和信息发布。8/31/202416North China Electric Power University一、配电网自动化DMS与与EMS的不同点的不同点1、辐射型网络。、辐射型网络。2、配电设备很多安装在电杆上。、配电设备很多安装在电杆上。3、全部、全部RTU(站站+网网)数量众多。数量众多。4、站设备数量少。、站设备数量少。5、数据库存储量大。、数据库存储量大。6、多数设备人工操作。、多数设备人工操作。7、存在大量的需方、存在大量的需方(用户设备用户设备)。8/31/202417North China Electric Power University二、馈线自动化技术馈线自动化设备馈线自动化设备重合器重合器、分段器分段器和和馈线馈线FTU1、自动重合器、自动重合器 一种能够检测故障电流、在给定时间内一种能够检测故障电流、在给定时间内断开故障电流并能够进行给定次数重合的具有断开故障电流并能够进行给定次数重合的具有“自具自具”能力的控能力的控制开关。现有的重合器通常可以重合三到四次。制开关。现有的重合器通常可以重合三到四次。所谓所谓“自具自具”就是本身具有故障电流检测和操作顺序控制与就是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。要与外界通信。重合器在开断性能上与普通断路器相似，但比普通断路器具有多重合器在开断性能上与普通断路器相似，但比普通断路器具有多次重合闸的功能次重合闸的功能。在。在保护控制方面具有保护控制方面具有“智能智能”，能自身完成故，能自身完成故障检测、判断电流性质，执行开合功能；记忆动作次数、恢复初障检测、判断电流性质，执行开合功能；记忆动作次数、恢复初始状态、完成合闸闭锁。只有通过手动复位才能解除闭锁。始状态、完成合闸闭锁。只有通过手动复位才能解除闭锁。8/31/202418North China Electric Power University二、馈线自动化技术2、分段器、分段器 一种与电源侧前级开关配合，在失压或者无电流一种与电源侧前级开关配合，在失压或者无电流的情况下自动分闸的开关设备的情况下自动分闸的开关设备。它不能断开短路故障电流。它不能断开短路故障电流。分段器的关键部件是故障检测继电器分段器的关键部件是故障检测继电器。 形式有形式有电压电压时间型分段器时间型分段器，过流脉冲计数型分段器过流脉冲计数型分段器。8/31/202419North China Electric Power University二、馈线自动化技术3、馈线、馈线FTU 安装于配电室或馈线上的智能终端设备安装于配电室或馈线上的智能终端设备。可以与远方的配电之站通信，将配电设备的运行数据发送到配电可以与远方的配电之站通信，将配电设备的运行数据发送到配电子站，还接收配电子站的控制命令，对配电设备进行控制和调节。子站，还接收配电子站的控制命令，对配电设备进行控制和调节。8/31/202420North China Electric Power University二、馈线自动化技术馈线自动化的实现方式有两种馈线自动化的实现方式有两种1、当地控制方式、当地控制方式依靠馈线上安装的重合器和分段器自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和隔离永久性故障。身的功能来消除瞬时性故障和隔离永久性故障。 它不需要和控制中心通信就可以完成故障隔离和恢复供电。它不需要和控制中心通信就可以完成故障隔离和恢复供电。2、远方控制方式、远方控制方式通过负荷开关、通过负荷开关、FTU加加主站系统来实主站系统来实现。现。 由由FTU采集到故障前后的各种信息并传送到主站，由主站确采集到故障前后的各种信息并传送到主站，由主站确定故障区段，然后由主站系统发出遥控命令控制开关动作，定故障区段，然后由主站系统发出遥控命令控制开关动作，完成故障隔离并恢复非故障区的供电。完成故障隔离并恢复非故障区的供电。8/31/202421North China Electric Power University二、馈线自动化技术馈线自动化的电源问题馈线自动化的电源问题1、操作电源和工作电源取自馈线。、操作电源和工作电源取自馈线。方式：单相变压器方式：单相变压器(兼作兼作PT)缺点：线路停电导致失电缺点：线路停电导致失电2、操作电源和工作电源取自蓄电池、操作电源和工作电源取自蓄电池方式：锂电池方式：锂电池缺点：蓄电池容量小缺点：蓄电池容量小3、操作电源取自馈线、工作电源取自蓄电池、操作电源取自馈线、工作电源取自蓄电池8/31/202422North China Electric Power University三、配电SCADA系统配电自动化可以用到的通信方式配电自动化可以用到的通信方式1、配电线路载波、配电线路载波 2、低压配线路载波低压配线路载波3、电话专线电话专线 4、拨号电话拨号电话5、CATV通道通道 6、RS-4857、多模光纤多模光纤 8、单模光纤单模光纤9、无线扩频通信无线扩频通信 10、VHF UHF电台电台11、对址微波对址微波 12、调幅、调频广播调幅、调频广播13、卫星卫星 14、GPRS CDMA8/31/202423North China Electric Power University四、配电网图资系统AM/FM/GIS配电图形管理(AM) 8/31/202424North China Electric Power University四、配电网图资系统AM/FM/GIS地理图形信息系统(GIS)w为配电系统各部门的管理与决策提供可视化的图形操作平台（Arc/Infor，SmallWorld，InterGraph，MapInfor）配电图形管理故障投诉及抢修管理配电工作管理接口管理系统管理配电地理信息系统8/31/202425North China Electric Power University一、配电网自动化8/31/202426North China Electric Power University五、需方用电管理DSMw1、负荷控制和管理 （1）负荷控制 （2）远方监视 （3）历史记录w2、远方抄表与电能计费w3、广义需方用电管理分时电价、需方储能、分布式电源等8/31/202427North China Electric Power University电能自动抄表系统电能自动抄表系统 一种采用通信和计算机网络技术，将一种采用通信和计算机网络技术，将安装在用户外的电能表所记录的用电量等数据，通过通信系统传安装在用户外的电能表所记录的用电量等数据，通过通信系统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。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。远程自动抄表计费系统的构成远程自动抄表计费系统的构成1、具有自动抄表功能的电能表具有自动抄表功能的电能表2、抄表集中器抄表集中器3、抄表交换机抄表交换机4、中央信息处理机中央信息处理机8/31/202428North China Electric Power University六、配电网应用分析软件1、网络建模、网络建模2、网络拓扑分析、网络拓扑分析3、状态估计、状态估计4、潮流计算、潮流计算5、配电网重构、配电网重构6、负荷预测、负荷预测8/31/202429North China Electric Power University