智能配電網廣域測控系統(tǒng)及其應用技術培訓課件

上午好！GOODMORNING！1智能配電網廣域測控系統(tǒng)

及其保護控制應用技術2主要內容概述技術框架智能配電網廣域測控系統(tǒng)基于廣域測控平臺的保護與控制技術分布式電源并網保護與控制技術廣域繼電保護技術饋線自動化技術小電流接地故障自愈技術總結3概述4智能配電網亟待解決的技術問題(1)分布式電源接入帶來的問題目前配電網的網架結構、保護控制技術無法適應分布式電源的大量接入，允許其接入容量有限，嚴重制約分布式電源發(fā)展電壓與潮流控制問題DER出力具有隨機性與間歇性，潮流雙向流動保護與故障定位問題故障電流雙向流動，導致保護整定和配合復雜，保護甚至失去選擇性分布式電源并網保護問題5智能配電網亟待解決的技術問題(2)供電質量問題我國供電質量遠低于發(fā)達國家，每年經濟損失超2000億元90%的供電質量問題源于配電網存在高科技敏感設備，需要解決故障引起的短時停電、電壓驟降問題中國城市用戶平均停電時間與發(fā)達國家比較停電原因大致分布6智能配電網亟待解決的技術問題(3)缺少統(tǒng)一測控支撐平臺和相應技術體系配電網二次系統(tǒng)分別配置、單獨建設，互操作性差，存在嚴重的信息孤島問題配電終端功能單一、智能化程度不高，無法實現(xiàn)即插即用，管理維護工作量大需要構建統(tǒng)一的配電網測控系統(tǒng)，能夠支持集中控制、就地控制與分布式智能控制應用；實現(xiàn)自動化設備與應用軟件的即插即用；但國內外對配電網統(tǒng)一測控系統(tǒng)的研究還比較缺乏為解決自動化設備的即插即用問題，國際電工組織（IEC）TC57委員會已將IEC61850在配電網中的應用列入工作計劃，并已經制定出DER監(jiān)控數(shù)據(jù)模型，但尚處于起步階段7智能配電網亟待解決的技術問題(4)傳統(tǒng)保護與控制方式就地控制模式利用就地信息，如電流保護、基于順序重合的饋線自動化等控制速度快，但利用信息不全面、性能不完善8智能配電網亟待解決的技術問題(4)集中控制模式利用主站集中采集處理多站點信息利用信息全面、性能完善，但通信與信息處理延時大，控制速度慢9解決思路構建廣域測控系統(tǒng)（WideAreaMeasurementandControlSystem，WAMCS），為配電網監(jiān)測與保護控制應用提供開放性的統(tǒng)一支撐平臺WAMCS能夠支持就地控制、集中控制與分布式智能控制技術基于WAMCS能夠實現(xiàn)分布式電源并網控制、廣域保護、饋線自動化、小電流接地故障自愈等新型保護與控制技術10總體技術框架

11智能配電網廣域測控及其應用技術框架分為開放式通信體系、廣域測控支撐平臺與高級應用三個層次12智能配電網廣域測控及其應用技術框架開放式通信體系包括IP通信網絡、配電網公共信息模型與信息交換模型、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、通信服務映射等，為WAMCS提供基礎的數(shù)據(jù)傳輸服務，是保證系統(tǒng)中自動化設備即插即用的關鍵13智能配電網廣域測控及其應用技術框架廣域測控支撐平臺主要包括STU平臺、主站平臺、DI控制技術STU平臺為就地與DI控制應用提供支撐，主站平臺為集中控制應用提供支撐DI控制技術主要包括代理控制和協(xié)同控制兩種模式14智能配電網廣域測控及其應用技術框架高級應用有基于主站SCADA平臺的集中控制應用（配網自動化高級應用）、分別基于STU平臺就地控制與DI控制應用15智能配電網廣域測控系統(tǒng)16廣域測控系統(tǒng)整體框架廣域測控系統(tǒng)從邏輯上可分為廣域測控平臺與應用軟件兩個層次廣域測控平臺由開放式通信體系、智能終端平臺、SCADA主站平臺構成廣域測控平臺為集中監(jiān)控應用軟件、分布式智能控制應用軟件提供數(shù)據(jù)采集與控制命令傳輸服務17開放式通信體系(1)采用通用的IP網絡技術，實現(xiàn)對等通信通信組網模式主干通信網絡采用SDH技術分支通信網采用以太網主干網與分支網之間通過網絡交換機接口智能終端間的數(shù)據(jù)快速傳輸技術配電網一般把一個獨立的供電區(qū)域作為一個完整的保護控制對象（控制域），覆蓋范圍有限，將其所有站點設計在同一個以太網內，能夠保證STU之間數(shù)據(jù)交換實時性（傳輸延遲不大于10ms），基于DI操作能夠在100ms內發(fā)出命令，完全滿足對動作速度的要求采用無連接方式的UDP協(xié)議（時延<10ms)，應用重傳機制保證UDP數(shù)據(jù)傳輸可靠性采用GOOSE技術在智能終端之間傳輸實時控制數(shù)據(jù)與命令18開放式通信體系(2)智能終端和主站的即插即用、互通互聯(lián)技術基于IEC61850標準的配電設備信息模型、信息服務模型與映射機制基于IEC61968/61970標準的主站建模研發(fā)IEC61850模型到CIM（公用信息模型）的轉換器（Gateway）實現(xiàn)IEC61850/61968/61970之間模型的融合19智能終端技術(1)現(xiàn)有終端難以運行復雜的智能控制應用軟件開發(fā)支持分布式智能控制的多功能終端，能夠支持就地控制與分布式智能控制硬件電路設計標準化、模塊化具有良好的可擴展性、通用性、開放性SPIRS232,CPEthernet,USB,MPHMICANAIA/DDODIDI串行總線串行總線Con

Datain大規(guī)模可編程陣列FPGA高性能CPU

DO1ppsSYNC.硬件電路框圖20智能終端技術(2)軟件設計層次化、模塊化、提供準PC機的應用軟件開發(fā)環(huán)境數(shù)據(jù)與應用的分離，應用程序通過API（應用程序訪問接口）訪問底層數(shù)據(jù)與資源支持動態(tài)加載、卸載應用程序21主站系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)用于智能配電網的實時運行監(jiān)控，并為高級配電自動化(ADA)應用軟件提供支撐平臺，ADA系統(tǒng)由SCADA系統(tǒng)與ADA應用軟件構成采用系統(tǒng)軟總線技術，將應用進行模塊化處理，保證系統(tǒng)的一致性與可擴展性，并可方便地與其它系統(tǒng)接口，打通信息孤島引入現(xiàn)代并行計算技術完成海量數(shù)據(jù)的實時分析與信息挖掘任務，確保智能配電網中信息處理及決策的實時性系統(tǒng)的建?；贗EC61968/61970標準。為解決與智能終端的即插即用，引入IEC61850與CIM模型之間的映射轉換技術22基于廣域測控平臺的

保護與控制技術23應用之一：

分布式電源并網保護與控制技術24孤島保護技術(1)傳統(tǒng)孤島保護僅利用DER并網點電壓與頻率測量信息，原理上總是存在保護誤動或拒動的情況，難以兼顧保護的靈敏度與可靠性基于WAMCS的孤島保護方法可有效提高其靈敏度與可靠性25孤島保護技術(2)將DER并網處的STU設置為孤島保護代理實時測量并通過其他STU通信獲取當?shù)匾约白冸娬灸妇€和線路分段（分支）開關的電壓、電流相量與開關狀態(tài)信息綜合利用上述信息，采用比較電壓相量差、檢測開關狀態(tài)變化等構成孤島保護判據(jù)，提高孤島保護的靈敏度和可靠性26計劃孤島供電無縫轉換控制技術(1)在大電網供電中斷時，由DER計劃孤島（或微網）供電可以保證重要負荷的正常供電，提高供電可靠性計劃孤島在并網時從主網吸收的功率（網供功率），脫離主網后，網供功率就是計劃孤島的不平衡功率若不平衡功率過大，給計劃孤島的頻率與電壓穩(wěn)定控制帶來困難利用基于WAMCS的分布式智能控制，可實現(xiàn)計劃孤島供電的無縫轉換27計劃孤島供電無縫轉換控制技術(2)假設整條饋線具備計劃孤島供電的條件選擇變電站斷路器處的STU為計劃孤島轉換功率平衡控制代理在并網運行時，該代理實時測量網供功率并收集其他STU送上來的計劃孤島內可控負荷的功率；在主網失電時，功率控制代理跳開斷路器，計劃孤島轉為孤島運行；28計劃孤島供電無縫轉換控制技術(3)假設主網失電前網供功率為ΔP，功率控制代理將按照預定的優(yōu)先級向下游STU發(fā)出控制命令，切除數(shù)量約為ΔP的有功負荷，便可實現(xiàn)計劃孤島功率的基本平衡整個控制操作可在脫網后100ms內完成，保證計劃孤島快速進入穩(wěn)定運行狀態(tài)29應用之二：

廣域繼電保護技術30廣域繼電保護技術基于廣域信息與分布式智能控制技術構建廣域保護，提高保護性能利用多站點的故障測量信息，提高動作的選擇性與快速性根據(jù)配電網實時運行結構與參數(shù)，自動調整保護定值，實現(xiàn)自適應保護31信號閉鎖廣域電流保護(1)傳統(tǒng)電流保護通過時間進行配合，當保護級數(shù)過多時，將導致最后一級保護動作過長（大于1s），短路電流以及電壓驟降長時間存在，威脅配電網安全與電壓質量敏感負荷的正常運行利用廣域信息與分布式智能控制技術，STU之間進行協(xié)同控制，可有效解決保護配合問題，提高保護動作速度32信號閉鎖廣域電流保護(2)F1點故障時，STU1檢測到短路電流，同時收到STU2的非閉鎖信號，則STU1即可判斷出故障F1位置F2點故障時，STU1、STU2均可檢測到短路電流，同時STU1收到STU2的閉鎖信號，而STU2收到STU3非閉鎖信號，故STU2可判斷故障F2位置閉鎖信號在STU之間的傳輸延時在10ms以內，完全能夠保證在100ms以內發(fā)出跳閘命令，能夠有效提高保護動作速度33閉環(huán)運行環(huán)網廣域電流差動保護(1)在對供電質量特別敏感的場合，可采用閉環(huán)運行（閉式）的電纜環(huán)網供電在環(huán)路上故障時，保護直接跳開故障區(qū)段，不會造成任何用戶的供電中斷閉式環(huán)網可采用常規(guī)的導引線或光纖電流差動保護，但需要為每一個區(qū)段建設專用保護通道，存在成本高、管理維護工作量大的問題應用基于分布式智能控制的廣域電流差動保護，則可以解決這些問題34閉環(huán)運行環(huán)網廣域電流差動保護(2)如圖所示閉式環(huán)網，環(huán)網柜進線開關采用斷路器當F點故障時，所有環(huán)網柜處的STU均檢測到短路電流，比較本地與相鄰STU測量到的短路電流相量差，判斷故障區(qū)段只有F點兩側開關Q12和Q21的故障電流相位相反，判定故障在Q12與Q21的區(qū)段上Q12和Q21跳開，直接切除故障區(qū)段，保證了選擇性與快速性35閉環(huán)運行環(huán)網廣域電流差動保護(3)故障信號同步技術故障電流相量的測量需要STU的時間同步為避免安裝專用GPS同步時鐘，可利用故障電流信號同步，即把檢測到故障電流的時刻作為電流相量測量的起始點故障電流信號在饋線的傳播時間可以忽略，如果STU的采樣頻率足夠高（大于每周波64點），可以保證時間同步誤差在100以內，完全滿足電流差動保護的要求36應用之三：

饋線自動化技術37饋線自動化技術基于WAMCS的DI控制，不依賴主站，利用STU即可完成FA功能，使供電恢復時間縮短到幾秒之內開式電纜環(huán)網如圖，環(huán)網柜進線開關采用負荷開關當F點故障時，變電站出口斷路器動作跳閘，檢測到短路電流的STU啟動，并與相鄰STU交換短路電流檢測結果STU2檢測到短路電流，而STU3檢測不到，判斷出故障點位于二者之間，控制Q12和Q21跳閘隔離故障，STU1與STU4控制CB1與Q31合閘，非故障區(qū)段恢復供電38應用之四：

小電流接地故障自愈技術39小電流接地故障自愈控制技術中性點采用非有效接地方式能夠大幅故障引起的停電，實現(xiàn)小電流接地故障自愈能夠有效提高供電可靠性小電流接地故障自愈控制技術體系40小電流接地電流有源補償技術接地電流全電氣分量動態(tài)補償示意圖故障點10kV110kVTCCCLRLRLR消弧線圈iQ電力電子系統(tǒng)電容電流不接地系統(tǒng)殘流全補償后殘流消弧線圈補償后殘流41電壓恢復控制接地電弧熄滅后故障相電壓恢復過程故障點電容電流（THPQiiii+++）10kV110kVTCCCLRLRLR消弧線圈電力電子有源注入電流（THPiii++）消弧線圈電流（Qi）故障點不接地系統(tǒng)消弧線圈接地系統(tǒng)注入電流正常故障熄弧后42基于WAMCS的小電流接地故障自愈控制在進行接地電流跟蹤補償控制時，需要根據(jù)接地點的實際電流確定中性點注入的補償電流，接地電流可由接地點兩側相鄰的饋線開關的零序電流近似求出在WAMCS系統(tǒng)中，將變電站的STU設置為接地電流測量代理，在發(fā)生小電流接地故障后，通過通信獲取饋線開關STU測量到的零序電流，近似計算接地電流43小電流接地故障選線與定位技術小電流接地故障選線定位技術包括注入信號、投入中電阻等措施增加故障電流的方法，以及利用故障暫態(tài)信號的方法暫態(tài)法無需增加或操作一次設備，無電流注入系統(tǒng)，具有投資小、安全性高的特點44暫態(tài)電流幅值比較選線法比較同一母線所有出線暫態(tài)零序電流的幅值（均方根值），幅值最大者被選定為故障線路。缺點：不能確定母線接地IhIfLIh45暫態(tài)零序電流極性比較選線法比較所有出線電流的極性故障線路電流極性與健全線路相反所有出線電流極性相同則為母線接地故障

IhIfLIh46首半波法-初始極性相反新方法-極性永遠相反u0i0du0/dti0暫態(tài)容性無功功率方向選線法基本思路：比較零序電流與電壓導數(shù)的極性?？朔装氩ǚǖ娜秉c。47暫態(tài)法選線結果故障線路零序電流零序電壓48暫態(tài)法選線結果故障線路零序電流零序電壓49接地故障定位：比較暫態(tài)零序電流方向故障點上游測量到的暫態(tài)故障電流方向一致，與故障點下游測量到的電流方向相反。需要測量暫態(tài)零序電壓，現(xiàn)場應用不方便。CB1S11S12F電源i0i0i050接地故障定位：比較暫態(tài)零序電流相似性比較暫態(tài)零序電流的幅值與相似性，可實現(xiàn)故障定位。51接地故障暫態(tài)零序電流比較62.5125187.5-1.5-1-0.500.511.522.5t(ms)i0(A)i0Ni0P062.5125187.5-1.5-1-0.500.511.522.5t(ms)i0Ni0Mi0(A)故障點兩側暫態(tài)零序電流比較故障點上游兩點暫態(tài)零序電流比較52瞬時性接地故障監(jiān)測捕捉電網的瞬時接地故障并指示出發(fā)生故障的線路來，將給值班人員提供非常重要的電網絕緣狀態(tài)信息相對于利用局部放電技術對電纜絕緣進行監(jiān)測，瞬時性接地故障持續(xù)時間更長，可靠性更高瞬時性接地故障的電壓錄波圖53長嶺石化變電站瞬時性接地故障監(jiān)測結果分子篩2#線路,電纜內部在4月16日持續(xù)約100分鐘的永久接地故障之前，已有8次瞬時性接地故障。故障前時間第1天第3天第4天第6天第7天總計瞬時故障次數(shù)212218持續(xù)時間<20ms<20ms<20ms,1s<20ms,1s約20mS54基于WMACS的故障選線定位方法方式一：將變電站處的STU作為故障選線定位代理，采集各條出線的暫態(tài)零序電流并獲取分段開關的暫態(tài)零序電流，進行故障選線、定位方式二：分段開關STU比較本地暫態(tài)零序電流與相鄰STU獲取的暫態(tài)零序電流，判斷故障是否在其相鄰的區(qū)段上方式三：故障定位的速度要求不是太高，可由WMACS主站集中采集處理STU送上來的暫態(tài)零序電流，實現(xiàn)故障定位55總結56總結分布式電源接入、供電質量要求提高，對配電網保護與控制技術提出了新的要求，需要構建統(tǒng)一的軟硬件支撐平臺及其應用技術體系目前對WAMCS以及基于WAMCS的保護控制應用技術的研究才剛剛起步，希望能起到拋磚引玉的作用隨著研究的深入與技術的不斷完善，將形成完整的技術體系，為智能配電網建設提供可靠的二次技術支撐，推動配電網保護控制技術的發(fā)展57Thanks!581.注意力持續(xù)時間短2.遺忘速度快3.目的性強4.自我意識強

成人學習的特點：如何上好一堂培訓課59自愿參加非自愿參加合作、主動學習、意識強不合作、被動學習、意識弱注意：非自愿者可能是麻煩的制造者課堂的表現(xiàn)了解學員60非自愿參加不合作、被動學習、意識弱注意：非自愿者可能是麻煩的制造者對于非自愿參加學員，培訓師應該增加授課的趣味性，多讓他們發(fā)表自己的見解，增強與他們的溝通。了解學員61雙方熟識采取提高注意力的多種形式雙方陌生采取破冰游戲、搭建溝通氛圍熟悉程度了解學員62培訓前的準備課程設計場地布置物料準備設備檢查自我準備63培訓前---課程設計把要說的寫下來：資料搜集動筆寫作演示文稿最后修改64資料搜集：互聯(lián)網研討會、演講圖書館企業(yè)內部資料同事、親友報紙、雜志音像制品培訓前---課程設計65動筆寫作：發(fā)散性思維法撰寫提綱制定時間表培訓前---課程設計66發(fā)散性思維法：所謂發(fā)散性思維法，就是從同一來源的材料中探求不同答案，從不同的方面尋求答案的思維過程。他能讓人通過聯(lián)想，拓展思路，從不同的角度尋求解決問題的各種可能途徑。

答案一問題答案二答案……培訓前---課程設計67撰寫提綱—列提綱的好處：為授課提供清晰的思路為資料的取舍提供依據(jù)時間分配的依據(jù)選擇培訓方法、輔助工具的依據(jù)培訓前---課程設計68撰寫提綱—如何撰寫提綱：方法一：利用發(fā)散性思維服務培訓個人層面團隊層面企業(yè)層面標準理念……培訓前---課程設計69撰寫提綱—如何撰寫提綱：方法一：利用發(fā)散性思維培訓主題論點一論點二論點三分論點一分論點二……培訓前---課程設計70撰寫提綱—如何撰寫提綱：方法二：利用5W1H

WHO 誰

WHERE 哪里

WHY 為什么

WHAT 什么

WHEN 何時

HOW 怎樣培訓前---課程設計71提綱的通用模式：一、引言（1）開場白（2）說明你的主題和目的（3）概括培訓的內容二、第一個要點（1）論點

A論據(jù)B論據(jù)（2）論點三、第二個要點（1）論點（2）論點四、第三個要點

……五、總結（1）重復你的要點（2）結束語培訓前---課程設計72制定時間表：越缺乏講課經驗，你的時間表越要訂的詳細！培訓前---課程設計73課題描述幾個部分：課題名稱課題的宗旨課題目標培訓對象培訓人數(shù)培訓持續(xù)時間與日程設施要求培訓教師要求制定課程大綱——編排課程內容74授課計劃：目標內容提綱教學方法時間分配必須的培訓資源練習項目布置作業(yè)評價或考核方法制定課程大綱——編排課程內容75內容提綱編寫程序：確定達到目標所必須的知識確定每項目標的表現(xiàn)內容或技能確定實現(xiàn)目標的態(tài)度要素依據(jù)知識技能態(tài)度三要素編排成合理順序制定課程大綱——編排課程內容76制定課程大綱——選擇培訓方法與技巧培訓方法種類：講授與講演小組討論演示閱讀練習案例分析角色扮演現(xiàn)場參觀與學習考察77選擇培訓方法的影響因素：培訓目標（知識、技能、態(tài)度）培訓內容培訓講師（經驗、能力）學員（數(shù)量、經驗、能力水平）培訓環(huán)境與資源限制（時間、經費）制定課程大綱——選擇培訓方法與技巧78選用合適培訓方法的程序：陳述培訓目標決定表現(xiàn)類型考慮學員特點列出所有合適的培訓方法考慮實際情況縮減清單，作出決定制定課程大綱——選擇培訓方法與技巧79編寫課程資料一、編寫課程大綱二、編寫講師手冊三、編寫練習手冊四、編寫學員手冊五、編寫演示文件六、設計評估內容與評估方式80培訓前---場地布置魚骨式馬蹄形課桌式會議式桌椅的擺放81

魚骨式講臺以學員為中心,互動性強容易形成小團體培訓前---場地布置82

課桌式講臺坐位角度比較統(tǒng)一

以講師為中心不利于小組討論與互動培訓前---場地布置83

會議式講臺正式

以講師為中心氣氛嚴肅培訓前---場地布置84合理安排桌椅擺放重要性

確保以學員為中心

確保培訓效果達到最佳確保學員在培訓過程中感覺舒適,集中精神培訓前---場地布置85

簽到表學員手冊課程評估表白板紙計時器。。。。。。

培訓所需書面資料課程所需練習紙以及培訓道具

白板筆、鉛筆、橡皮培訓小禮物樣品。。。。。。培訓前---物料準備86測試投影儀（清晰度，屏幕大小等）

空調的溫度視聽器材（DVD,音箱，光碟）茶點或其它

電腦調試（電腦接線，網線是否連接好）

室內的燈光明暗度培訓前---設備檢查

器架87培訓前---自我準備

熟悉培訓內容和流程形象-著裝/面貌/發(fā)型振作精神,消除緊張情緒88現(xiàn)場呈現(xiàn)技巧及其關鍵點89現(xiàn)場呈現(xiàn)的四大關鍵任務氣氛營造：平等溝通分享：互動點評剖析：價值改善指導：實踐90產生緊張情緒的原因

思想感覺

行為自尊？自信？91“怯場”測試心神不安不敢正視詞不達意盼望結束大腦空白心跳加速口干舌燥出虛汗手發(fā)抖兩腿發(fā)軟92正面應對壓力的方法舒解分散93壓力轉換法壓力挑戰(zhàn)太大太不容易高度緊張動力機會更大更須努力聚精會神94登臺恐懼及其破解

怕丟面子怕講錯怕別人不接受怕場面無法控制95上場與下場空臺登場靜場起音上場從容不迫啟動注意專注全場享受掌聲再次致禮下場96影響訓練效果的因素說什么怎么說何時說對誰說97有效導入及其注意事項謎語游戲問題數(shù)據(jù)場景引言故事概念觀點事件演示四種屏棄的開頭自夸式自殺式幼稚式庸俗式98專業(yè)表達的三大要素講、述、論99專業(yè)表達的思路與方法審、析、定100專業(yè)提問技巧修飾式封閉式整體式特定式開放式引導式101回應學員問題的基本原則培訓師是否準備？