配電自動化系統(tǒng)第一章課件

劉建華Email：電話：

配電自動化系統(tǒng)教材：《配電自動化系統(tǒng)（第二版）》，劉健等編著，中國水利水電出版社，2003《電網(wǎng)調(diào)度自動化與配網(wǎng)自動化技術(shù)（第二版）》，王士政主編，中國水利水電出版社，2006年4月《實用配電網(wǎng)技術(shù)》，李景祿編著，中國水利水電出版社，2006年3月《配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)試驗》，劉東編著，中國水利水電出版社，2004年12月主要參考書目關(guān)于本課程的教學(xué)全部多媒體教學(xué)課堂講解、提問，思考題、作業(yè)相結(jié)合目標：熟悉配電自動化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和組成，實現(xiàn)手段、特點及其相關(guān)知識，鞏固和拓展已學(xué)電力系統(tǒng)知識。第1章概述配電系統(tǒng)自動化(DistributionSystemAutomation,DSA)或配電網(wǎng)自動化：運用計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)及高性能配電設(shè)備等手段，對配網(wǎng)進行離線與在線智能監(jiān)控管理，使配網(wǎng)始終處于安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟、高效的最優(yōu)運行狀態(tài)。配電系統(tǒng)自動化是繼調(diào)度自動化、變電站自動化后發(fā)展起來的電力系統(tǒng)自動化新領(lǐng)域，覆蓋面大。目的：提高供電可靠性和供電質(zhì)量，減少停電時間、面積，使調(diào)度員根據(jù)監(jiān)視情況，在控制中心通過遙控、遙調(diào)實現(xiàn)明智、必要的操作，降低運行費用，實現(xiàn)配電管理現(xiàn)代化。供電可靠性、供電質(zhì)量要求供電可靠性、供電質(zhì)量是電力系統(tǒng)的兩大考核指標。均有相關(guān)標準及規(guī)范。1998年國家電力公司提出的考核指標：供電可靠性：城市電網(wǎng)可靠率達到99.9％，大城市市中心區(qū)達到99.99％；供電質(zhì)量：電壓合格率≥98％（嚴格的供電質(zhì)量包括：頻率合格：49.8Hz<f<50.2Hz，電壓：合格：Vmin<V<Vmax；諧波含量低；電壓波動與閃變幅度?。?。為達到上述指標，要求采用提高供電自動化水平，實現(xiàn)配電系統(tǒng)自動化。電能主要來源截至2007年底，中國電力裝機容量達到7.13億千瓦。

火電：5.54億千瓦，占77.70%

水電：1.45億千瓦，占20.34%

核電：885萬千瓦，占1.24%（11臺）

風(fēng)電：403萬千瓦，占0.57%

中國是全球第一大煤炭生產(chǎn)國、世界第五大石油生產(chǎn)國。中國志在發(fā)展新能源與可再生能源，具體目標是：到2020年預(yù)計為9億千瓦時，水電裝機容量2.9億千瓦，核電計劃建成30個反應(yīng)堆，總?cè)萘窟_4000萬千瓦，風(fēng)電30000萬千瓦，生物質(zhì)發(fā)電2000萬千瓦，太陽能發(fā)電200萬千瓦。

水電三峽水電站總裝機容量達1820萬千瓦,將于2009年全部投產(chǎn)

風(fēng)電新疆達坂城2號風(fēng)電場裝有157臺風(fēng)機,總?cè)萘窟_8.28萬千瓦,

是中國最早開發(fā)和規(guī)模最大的風(fēng)電場之一。核電江蘇連云港田灣核電站2臺106萬千瓦的機組于2007年投入商業(yè)運行。俄羅斯設(shè)計。

配電網(wǎng)組成及特點組成：饋線（架空線或電纜）、降壓變、斷路器、各種開關(guān)（也包括繼保、自動裝置、測量、計量儀表、通信、控制設(shè)備）。電壓：≥1kV稱高壓（35kV、6~10kV、3kV）；≤1kV稱低壓（一般指220V、380V）。配電網(wǎng)特點：1）負荷集中(深入城市、居民點)、傳輸功率較小、距離較短、用戶類型要求變化大；2）中性點不直接接地。本課程重點：主要討論10kV電壓級的設(shè)備和線路構(gòu)成的電力網(wǎng)。配電網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)環(huán)狀網(wǎng)（手拉手）網(wǎng)格式接線輻射網(wǎng)樹狀網(wǎng)1.2配電自動化的概念配電自動化是90年代首先由美國而后到其它工業(yè)發(fā)達國家逐步發(fā)展起來的，其內(nèi)容也在不斷變化，目前還無一個嚴格的定義。

配電管理系統(tǒng)(DistributionManagementSystem,DMS)：從發(fā)電、配電到用電過程的監(jiān)視、控制和管理的綜合自動化系統(tǒng)。配電自動化系統(tǒng)(DistributionAutomationSystem,DAS)：使配電企業(yè)在遠方實時監(jiān)測、協(xié)調(diào)和操作配電設(shè)備的自動化系統(tǒng)。DMS、DAS關(guān)系：

DAS是窄義的配電系統(tǒng)自動化；DMS是廣義的配電系統(tǒng)自動化，是實現(xiàn)所有功能的總稱。1.配電網(wǎng)DMS與輸電網(wǎng)EMS的關(guān)系DMS與EMS區(qū)別：DMS與輸電網(wǎng)自動化的能量管理系統(tǒng)EMS(EnergyManagementSystem)處同一層次，但目標不同，EMS管理發(fā)電、輸電，DMS管理配電、負荷EMS與DMS軟件關(guān)系調(diào)度自動化1我國電網(wǎng)采用五級調(diào)度管理：國家調(diào)度中心(國調(diào))、網(wǎng)局調(diào)度中心(網(wǎng)調(diào))、省級調(diào)度中心(省調(diào))、地區(qū)調(diào)度中心(地調(diào)或市調(diào))、縣級調(diào)度中心(縣調(diào))。國調(diào)：是我國電網(wǎng)調(diào)度的最高級（現(xiàn)在的國家電網(wǎng)公司，南方電網(wǎng)不屬于國家電網(wǎng)管轄），在該中心，通過計算機數(shù)據(jù)通信與各大區(qū)調(diào)度中心相連接，協(xié)調(diào)確定各大區(qū)之間的聯(lián)絡(luò)線潮流和運行方式，監(jiān)視、統(tǒng)計和分析全國電網(wǎng)的運行情況。

網(wǎng)調(diào)：（國家電網(wǎng)公司下屬東北、華北、華中、華東、西北5大電網(wǎng)公司），按統(tǒng)一調(diào)度、分級管理原則，負責(zé)超高壓網(wǎng)的安全運行并按規(guī)定的發(fā)電計劃及監(jiān)控原則進行管理，提高電能質(zhì)量和經(jīng)濟運行水平。調(diào)度自動化3調(diào)度自動化的基本內(nèi)容：輸電SCADA系統(tǒng)：現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時采集，采集各種部件（變壓器、線路等）的電壓、電流、功率等和各斷路器的分、合狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)視和控制。EMS：根據(jù)實時采集數(shù)據(jù)，進行各種模擬和計算，決定安全和經(jīng)濟運行方式。配合各種高級軟件，實現(xiàn)狀態(tài)估計、潮流計算、經(jīng)濟運行計算、靜態(tài)安全運行分析、動態(tài)安全運行分析。調(diào)度中心調(diào)度中心職能：1）電力生產(chǎn)的指揮控制中心；2）根據(jù)國務(wù)院頒布的電力調(diào)度管理條例行使準軍事化的管理職權(quán)。2.配電管理系統(tǒng)的內(nèi)容配電SCADA系統(tǒng)（Supervisorycontrolanddataacquisition,SCADA）地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem,GIS）需方管理系統(tǒng)（DemandSideManagement,DSM）網(wǎng)絡(luò)分析和優(yōu)化（NetworkAnalysis,NA）工作管理系統(tǒng)（WorkManagementSystem，WMS）調(diào)度員培訓(xùn)模擬系統(tǒng)（DispatcherTrainingSystem,DTS）地理信息系統(tǒng)（GIS）設(shè)備管理(FacilitiesManagement,FM)：將變電站、饋線、開關(guān)、電桿等設(shè)備的技術(shù)數(shù)據(jù)反映在地理背景圖上。用戶信息系統(tǒng)(CIS)：將用戶名稱、地址、帳戶、電話、用電量和負荷、供電優(yōu)先級、停電記錄進行處理,以盡快判斷故障影響的范圍。SCADA功能：SCADA上報的實時數(shù)據(jù)信息與GIS相結(jié)合，便于操作、管理人員動態(tài)分析配網(wǎng)運行情況。停電管理系統(tǒng)(OutageManagementSystem,OMS)：接到停電投訴后，GIS通過CIS和SCADA，快速查明故障地點，選擇合理操作順序和路徑，自動將處理信息轉(zhuǎn)給投訴電話應(yīng)答系統(tǒng)。需方管理系統(tǒng)（DSM）使電力供需雙方共同管理，提高可靠性，節(jié)省費用，包括：負荷監(jiān)控與管理(LoadControl&Management,LCM)：綜合分析用戶用電量，分時電價，天氣預(yù)報，供暖特性等，確定最優(yōu)運行和負荷控制計劃，引導(dǎo)用戶轉(zhuǎn)移負荷，平坦負荷曲線。遠方抄表與計費自動化(AutomaticMeterReading,AMR)：通過通信手段將遠方用戶電表數(shù)據(jù)，傳到控制中心，自動生成電費報表、曲線。調(diào)度員培訓(xùn)模擬系統(tǒng)（DTS）根據(jù)軟件模擬仿真的配電網(wǎng)，對調(diào)度員進行培訓(xùn)；數(shù)據(jù)來自實時采集時，幫助調(diào)度員在操作前了解操作結(jié)果，提高調(diào)度的安全性。主要功能：正常情況下的培訓(xùn)：開關(guān)操作、倒閘操作、變壓器分接頭調(diào)節(jié)、發(fā)動機投切與出力調(diào)節(jié)、負荷投切增減、系統(tǒng)并列解列等緊急狀態(tài)下的事故處理培訓(xùn)事故后電網(wǎng)的恢復(fù)操作培訓(xùn)預(yù)防性操作及操作后的分析培訓(xùn)進行繼電保護和自動裝置研究配電管理系統(tǒng)主站配置配電系統(tǒng)自動化結(jié)構(gòu)1.3配電自動化的意義

配電自動化是電力系統(tǒng)自動化發(fā)展必然趨勢意義：正常時，監(jiān)視配網(wǎng)運行工況，優(yōu)化配網(wǎng)運行方式；故障時，快速發(fā)現(xiàn)故障和異常，快速隔離故障區(qū)段，恢復(fù)非故障區(qū)域供電，減少停電時間，減小停電面積；根據(jù)配網(wǎng)電壓合理控制無功負荷、電壓水平，改善電壓質(zhì)量；合理控制負荷，提高設(shè)備利用率；自動抄表計費，保證抄表計費及時準確，提高效率；減少人力，避免大量重復(fù)性工作。

主要目的：

減少停電時間、面積，使調(diào)度員能根據(jù)監(jiān)視情況，在控制中心通過遙控、遙調(diào)實現(xiàn)明智的、必要的操作。1.4配電自動化的基本功能三個基本功能：配電網(wǎng)安全監(jiān)視、控制、保護。安全監(jiān)視功能：通過采集配電網(wǎng)上狀態(tài)量、模擬量、電度量，實現(xiàn)對配網(wǎng)運行狀況監(jiān)視?？刂乒δ埽哼h方控制開關(guān)的合閘、跳閘、有載調(diào)壓設(shè)備調(diào)節(jié)。保護功能：檢測、判斷故障區(qū)段，隔離故障區(qū)段，恢復(fù)正常區(qū)域供電。信息管理子過程：是配電自動化的一個基本功能，包括：信息管理、可靠性管理、經(jīng)濟性管理、電壓管理、負荷管理五部分。（具體見表1－3）1.5配電自動化的難點分析配電自動化較輸電自動化復(fù)雜，規(guī)模大，投資大，同時引起重視程度不夠。要監(jiān)測、控制的站點多，DSM主機計算機要求高，設(shè)備的可靠性和可維護性要求高；環(huán)境（溫度、濕度等）惡劣，要考慮防雷、防雨、散熱等問題；通信系統(tǒng)復(fù)雜，站端設(shè)備多，通信規(guī)約不一致；控制電源與工作電源難以獲取，用蓄電池的方法時間、容量難以滿足，充放電難以控制；許多開關(guān)需改造（加裝互感器、開關(guān)操作機構(gòu)改造），以滿足跳閘、控制要求。

1.6國內(nèi)外配電自動化的發(fā)展和現(xiàn)狀國外配電自動化系統(tǒng)已形成集變電所自動化、饋線分段開關(guān)測控、電容器調(diào)節(jié)控制、用戶負荷控制和遠方抄表等系統(tǒng)于一體的DMS，功能達140多種。配電自動化系統(tǒng)發(fā)展大致分三個階段：第一階段第二階段第三階段主要特征基于自動化開關(guān)設(shè)備相互配合基于FTU和通信網(wǎng)絡(luò)高級應(yīng)用主要功能故障隔離和健全區(qū)域恢復(fù)供電遠方監(jiān)控配電管理系統(tǒng)人工智能主要設(shè)備重合器、分段器FTU、通信網(wǎng)絡(luò)計算機系統(tǒng)FTU、通信網(wǎng)絡(luò)、計算機系統(tǒng)、高級應(yīng)用軟件國外配電自動化的發(fā)展現(xiàn)狀國外配電自動化從單項自動化（多島自動化），發(fā)展為開放式、一體化、集成化的綜合自動化系統(tǒng)。從70年代開始，國外各電力公司相繼建成調(diào)度自動化系統(tǒng)，日本在80年代初期已有90%以上變電站實現(xiàn)了自動化控制。美、德、意、法等，90%以上變電站實現(xiàn)無人值班。美國在1980年推廣配電自動化/負荷管理系統(tǒng)，并已遍及加拿大、澳大利亞、挪威、西班牙、韓國等10余個國家的180余個電力系統(tǒng)。80年代后期