配电网自动化.ppt
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第五章配电网自动化l第一节配电自动化概述l第二节馈线自动化l第三节DMS的SCADA/LM功能l第四节配电网图资系统AM/FM/GISl第五节需方用电管理DSMl第六节配电网络重构第一节配电自动化概述配电自动化是对配电网上的设备进行远方实时监视、协调及控制的一个集成系统。
它是近几年来发展起来的新兴技术和领域，是现代计算机技术和通信技术在配电网监视与控制上的应用。
通常把电力系统中二次降压变电站低压侧直接或降压后向用户供电的网络，称为配电网（DistributionNetwork）。
将配电电压1KV以上的部分称为高压配电网，其额定电压一般为35、610KV和3KV等；将配电电压不足1KV的部分称为低压配电网；其额定电压一般为单相220V和三相380V。
配电网的特点一般有：
（1）深入城市中心和居民密集点；
（2）传输功率和距离一般不大；（3）采用辐射型运行方式；（4）供电容量、用户性质、供电质量和可靠性要求千差万别，各不相同。
（5）我国配电网还有一个显著特征：
中性点不接地。
第一节配电自动化概述一配电自动化的概念配电自动化系统（DistributionAutomationSystem，简称DAS）是一种可以使配电企业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。
其内容包括配电网数据采集和监控（SCADA）、配电地理信息系统（GIS）和需方管理（DSM）几部分。
DAS和输电网的调度自动化系统（SCADA）处于同一层次。
1配电自动化系统DAS在配电自动化系统中，从为配电网供电的110kV主变电站的10kV出线监视，到10kV馈线自动化以及10kV开闭所、配电变电站和配变的自动化，称为配电SCADA系统。
进线监视一般完成对配电网进线变电站的开关位置、母线电压、线路电流、有功和无功功率以及电度量的监视。
第一节配电自动化概述馈线自动化（FeederAutomation，简称FA）是指在正常情况下，远方实时监视馈线分段开关与联络开关的状态和馈线电流、电压情况，并实现线路开关的远方合闸和分闸操作；在故障时获取故障记录，并自动判别和隔离馈线故障区段以及恢复对非故障区域供电。
开闭所和配电变电站自动化（SubstationAutomation，简称SA）完成对配网中10kV开闭所，小区变的开关位置，保护动作信号，小电流接地选线情况，母线电压，线路电流，有功和无功功率以及电度表的远方监视、开关远方控制、变压器远方有载调压。
变压器巡检系指对配电网中箱式变、柱上变的参数远方监视和补偿电容器的自动投切和远方投切等。
第一节配电自动化概述配电自动化系统的另一组成部分，即是需方管理。
DSM实际上是电力的供需双方共同对用电市场进行管理，以达到提高供电可靠性，减少能源消耗及供需双方的费用支出的目的。
其内容包括负荷监控、管理和远方抄表、计费自动化两方面。
负荷监控和管理（LoadControl&Management,简称LCM），是根据用户的用电量、分时电价、天气预报以及建筑物内的供暖特性等进行综合分析，确定最优运行和负荷控制计划，对集中负荷及部分工厂用电负荷进行监视、管理和控制，并通过合理的电价结构引导用户转移负荷，平坦负荷曲线。
远方抄表与计费自动化（AutomationMeterReading，简称AMR）是指通过各种通信手段读取远方用户电表数据，并将其传至控制中心，自动生成电费报表和曲线等。
第一节配电自动化概述地理信息系统（GeographicInformationSystem，简称GIS）的引入是配电自动化的主要特点之一，因为配电网接点多、设备分散，其运行管理工作常与地理位置有关，将GIS与一些属性数据库结合，可以更加直观地进行运行管理。
配电自动化的GIS内容主要包括：
（1）设备管理（FacilitiesManagement，简称FM）
（2）用户信息系统（CustomerInformationSystem，简称CIS）（3）SCADA功能是将SCADA和DSM上报的实时数据信息与GIS相结合，以便于操作和管理人员更方便地动态分析配电网的运行情况。
（4）停电管理系统（OutageManagementSystem，简称OMS）第一节配电自动化概述l2网络分析和优化l3工作管理系统l4调度员培训模拟系统l第一节配电自动化概述l二配电自动化的意义l配电自动化是电力系统现代化的必然趋势，其主要意义在于：
在正常运行情况下，通过监视配网运行工况，优化配网运行方式；当配网发生故障或异常运行时，迅速查出故障区段及异常情况，快速隔离故障区段，及时恢复非故障区域用户的供电，缩短对用户的停电时间，减少停电面积；根据配网电压合理控制无功负荷和电压水平，改善供电质量，达到经济运行目的；合理控制用电负荷，从而提高设备利用率；自动抄表计费，保证抄表计费的及时和准确，提高了企业的经济效益和工作效率，并可为用户提供自动化的用电信息服务等。
第一节配电自动化概述l三配电管理系统DMS的特点和功能l
（一）配电管理系统的特点l由于DMS和EMS存在一次接线和二次设备的差别，使得DMS具有更多不同于EMS的特点。
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（1）典型的配电网多为辐射型结构。
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（2）配电网的许多设备是按配电线路长度安放的，往往装在电线杆上。
l（3）配电网内要求安装RTU的数量，通常比相连输电系统所需的数量要多一个数量级。
l（4）一处配电网设备的总数据量约比一个输电变电站的数据量少一个数量级。
l（5）配电网的数据库规模，一般比所连输电网的数据库大一个数量级（达到万级）。
l（6）配电网内大多数的现场设备都是人工操作，而不第一节配电自动化概述l象输电网那样，大多数的现场设备可以远方控制。
l（7）配电网的网络接线变化，常常发生在出事地点而不是在开关安装处。
l（8）配电网设备名目繁多，数量极大，且面临经常变动的需方负荷，检修更新频繁。
l（9）配电网除供方的设备外，还连有大量需方的用电设备，有时还有包括联合循环发电在内的自备电源。
l（10）承担传输数据和通话任务的配电网通信系统，由于包含有各种类型的负荷控制和远方读表装置而具有多种通信方式的特点。
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（二）配电管理系统的功能l能量管理系统中，常用SCADA/AGC/PAS来概括其主要功能。
对于配电管理系统的主要功能，也可用SCADA/LM/PAS/（AM/FM/GIS）来表示。
其中，电力应用软件PAS（PowerApplicationSoftware）则分别称为EMS应用软件和DMS软件。
l配电管理系统的主要功能如下：
第一节配电自动化概述l1配电网的SCADA功能l配电网的SCADA系统，包括通过传统的变电站RTU收集配电网的实时数据，进行数据处理以及监视控制等功能。
还包括沿线分布的面向现场的FTU，用以实现馈电线自动化的远动功能。
l2配电网的负荷管理LM功能l对变电站馈电线路的负荷进行监视，以验证是否达到正常或紧急运行状态下所要求的电压负荷水平。
其次是监视各个开关的状态。
l控制功能应能分别对各个用户进行控制。
l3配电管理系统的高级应用软件功能l
（1）基本应用软件。
如网络拓扑、状态估计、潮流、短路电流、电压/无功控制、负荷预报等。
第一节配电自动化概述l
（2）派生应用软件。
如变电站负荷分配、馈线负荷分配、按相平衡负荷等。
l（3）专门应用软件。
如小区负荷预报、投诉电话处理、变压器设备管理等。
ll4配电网图资系统的AM/FM/GIS功能lAM/FM/GIS系统功能主要有：
拓扑网络着色；自动动态连接；小区分割处理；AutoCAD双向接口；调闸事件报告。
ll5配电自动化DA的主要功能l
（1）配电变电站自动化l
（2）馈电线自动化第二节馈线自动化对于单电源辐射式网络一般采用下面的两种形式：
（1）变电站采用断路器，配电线分段处采用分段器。
（2）变电站采用重合器，配电线分段处采用分段器。
l对于双电源供电的环形网络可采用下面的三种组合方式：
（1）变电站用断路器，配电线分段处采用重合器。
（2）变电站和配电线分段处都采用重合器。
（3）变电站采用重合器，配电线分段处采用重合器和分段器。
第二节馈线自动化l一馈线自动化设备介绍l1重合器l
（1）重合器是用于配电网自动化一种智能化的开关设备，它本身具有控制及保护的功能。
它能检测故障电流并能在给定时间内切断故障电流，以及进行整定给定次数重合的控制装置。
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（2）重合器的主要的技术参数及应用。
重合器有许多技术参数其中以额定电压、额定电流、短路开断电流、最小脱扣电流、时间电流特性最为重要。
l（3）重合器的工作原理。
一般可整定为“一快三慢”、“二快二慢”和“一快二慢”的组合，这里“快”指快速分闸，一般动作时间不大于0.06s，快速分闸一般设定在第一、二次，主要目的是消除瞬时性的故障，保护线路设备。
后面几次的动作可设为慢动作，即为延时分闸，这种延时使得与线路上各分段点设置的分段器、熔断器进行配合，分断故障点。
第二节馈线自动化l重合器比断路器具有更高的智能程度，自动化程度更高。
可按预先整定的程序自动进行操作，可接收遥控信号，具有对故障实现自动定位、自动隔离、自动恢复供电的功能。
2分段器l线路自动分段器是配电网中用来隔离线路区段的自动开关设备，它与重合器或断路器或熔断器相配合，在失压或无电流的情况下自动分闸的开关设备。
它串联于重合器与断路器的负荷侧，当线路发生永久故障时，它进行分合闸后闭锁于分闸的状态，当重合器重合闸恢复对非故障段供电时，分段器不合闸，而隔离故障区段；而当发生瞬时性故障时，分段器的分、合闸操作不产生合闸闭锁动作或记忆次数未达到预期所设定次数时，则分段器在电源侧的重合器（或断路器）合闸后，保持合闸状态。
第二节馈线自动化l分段器有两大类一类为电压时间式分段器，一类为过电流脉冲计数型分段器。
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（1）电压时间型分段器是凭借加压、失压的时间长短来控制其动作的，失压后分闸，加压后合闸或闭锁。
可用于辐射状网和树状网，又可用于环形网。
l主要技术参数：
lX时限延时合闸时限，是指从分段器电源侧加电压至该分段器合闸的时延，一般整定在7s以上。
lY时限延时分闸时限，为分段器从接到失压信号至分闸的时间，一般整定在3s。
lZ时限闭锁合闸时限。
l设重合器或断路器的保护动作时间为t，为使分段器可靠工作，对于X，Y，Z时限的整定必须满足如下关系：
t+YZX第二节馈线自动化l分段器与重合器相比，从性能上，应具有闭合短路电流及切断负荷电流的能力，不具备切断短路电流的能力；从价格上，比重合器要低廉。
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（2）故障电流计数式分段器是具有“记忆”前级开关设备（断路器或重合器）开断故障电流次数功能的分段器。
l3故障指示器短路故障指示器是利用电磁原理，依靠指示牌转动位置的变化或颜色的变化或灯光的闪动来指示故障的发生，当这些指示器指示后，可以依靠人工手动复归或经过延时后自动复归，有些是利用线路恢复正常后通过附和电流来自动复归。
第二节馈线自动化l二重合器与分段器配合实现故障区段隔离l
（一）重合器与电压时间型分段器配合l1辐射状网故障区段隔离l图5-1中，变电站出口采用重合器1，整定为一慢一快。
线路分段器2、4、5采用电压时间型分段器，其X时限均整定为7s，分段器3亦采用电压时间型分段器，其X时限整定为14s，Z时限整定为5s。
第二节馈线自动化该辐射状网正常工作时重合器、分段器均处于合位；在3区段发生永久故障后，重合器1跳闸，导致线路失压，2、3、4和5均分闸；事故跳闸15s后，重合器1第一次重合，又经过7s的X时限后，分段器2自动合闸，将电供至2区段；又经过7s的X时限后分段器4自动合闸，将电供至4区段；分段器2合闸后，经14s的X时限后，分段器3自动合闸，由于3段存在永久故障，再次导致第二节馈线自动化重合器1跳闸，造成分段器2、3、4均分闸，由于分段器3合闸后未达到Z时限就又失压，该分段器将被闭锁；重合器1再次跳闸后，又经过5s进行第二次重合，分段器2、4和5依次自动合闸，而分段器3因闭锁保持分闸状态，从而隔离了故障区段，恢复了全区段供电。
l2环状网开环运行时的故障区段隔离l图5-3中，1采用重合器，整定为一慢一快。
2、3采用电压时间型分段器，其X
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