配网自动化其他关键问题

1、配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日1 第第5 5章章 配网自动化其他关键问题配网自动化其他关键问题 n5.1 5.1 一体化的配网一体化的配网SCADASCADA系统系统 n5.2 5.2 电能表及抄表系统电能表及抄表系统 n5.3 5.3 负荷控制和管理系统负荷控制和管理系统 n5.4 5.4 配电自动化地理信息系统配电自动化地理信息系统 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日2 n5.15.1一体化的配网一体化的配网SCADASCADA系统系统 总体框图：总体框图： 调度 MIS 100M 以太网 配网GIS/维护工作站 主服务器

2、备服务器WEB服务器 通信服务器 通信服务器 控制LAN网 SPS 打印 服务器 配网调度工作站 配网管理工作站 配电 子站 变电站 智能型 电缆分 支箱 智能环 网柜监 控终端 智能变 压器终 端 PVS 配电线 通信线 RTU 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日3 配电SCADA通信、服务器及工作站部分 n配电SCADA系统-市区供电分局、计算机网络、通信网络 区域站的设置：将分散的控制器集结成若干点-区域站 按距离远近划成小区，区域站设在所有监控对象较近点； 区域站设在供电的110kV变电站内。 调度 MIS 100M 以太网 配网GIS/维护工作站 主服

3、务器备服务器WEB服务器 通信服务器 通信服务器 控制LAN网 打印 服务器 配网调度工作站 配网管理工作站 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日4 配电SCADA变电站部分： n配电SCADA系统测控对象： 10kV线路上分段开关、联络开关-FTU； 10kV配电变压器-TTU； 10kV开闭所和重要配电变电站-RTU； 供电的110kV变电站的10kV线路-地调或区调转发装置。 SPS 配电 子站 智能型电 缆分支箱 智能环 网柜监 控终端 智能变 压器终 端 PVS 配电线 通信线 RTU 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日5

4、 配电SCADA系统组织的基本方式 配电SCADA系统的体系结构 图形站图形站数据处理机前置机A前置机B服务器 通道切换 ABBBC BBBB D A-二次集结区域站 B-一次集结区域站 C-RTU D-FTU 主干通道 次主干通道 配电SCADA LAN 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日6 思考题 1、配电网SCADA系统监控对象和内容包括哪些？ 2、什么是区域工作站？为什么设置？有哪些设置方式？ 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日7 5.2 5.2 电能表及抄表系统电能表及抄表系统 n电能表的发展和现状 n抄表系统综述 n采

5、用IC卡电能表的预付费系统 n自动抄表技术 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日8 5.2.1 5.2.1 电能表的发展和现状电能表的发展和现状 n电能表的发展 机械式电能表-感应式电能表 造价低、经久耐用 对电源瞬变及各种频率的无线电干扰不敏感 精度较低、功能单一 机械电子式多功能电能表 精度仍然同机械式相同水平 功能不够丰富 整体式、分体式 电子式电能表 全电子器件，又称为静止式或固态电能表 测量精度高、性能稳定、功耗低、体积小、重量轻 丰富的功能：复费率、各种记录等 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日9 5.2.1 5.2.1

6、 电能表的发展和现状电能表的发展和现状 性能性能机械式电能表电子式电能表 准确度准确度0.53.0级0.012.0级 频率范围频率范围4555Hz401000Hz 外磁场影响外磁场影响较大较小 安装要求安装要求3无特殊要求 过载能力过载能力4倍510倍 功率消耗功率消耗大小 电磁兼容电磁兼容好差 价格价格低高 维护维护简单复杂 功能扩展性功能扩展性差好 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日10 5.2.2 5.2.2 抄表技术综述抄表技术综述（1/2） n抄表计费的几种方式： 手工抄表方式； 本地自动抄表方式-便携式自动抄表设备（红外线就地抄表、 无线电就地抄表、

7、超声波就地抄表）； 移动式自动抄表方式-车载收发装置（一定距离内）； 预付费电能计费方式-磁卡、IC卡、预付费电能表； 远程自动抄表方式-通信媒体、电表软件、局内计算机。 n预付费电能计量方式： 投币式预付费电能表； 磁卡式预付费电能表； IC卡式预付费电能表。 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日11 5.2.2 5.2.2 抄表技术综述抄表技术综述（2/2） n预付费计费方式与远程自动抄表计费方式的比较： “预付费”不能使供电管理部门及时了解用户的实际情况 和对电能的需求，难掌握用电规律、确定最佳供电方案； “预付费”需要改革供电部门的售电机构，广设售电网点；

8、 “预付费”对拖欠电费限电，对用户和供电企业都会造成 损失，应该通过法律手段解决； “自动抄表”自动化程度高、先进，计算机网络与营业管 理结合，是配电自动化的一部分。结合银行计算机联网， 实行银行自动划拨，有效保护电力企业的合法权益。但需 要通信网-建设投资。 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日12 5.2.3 5.2.3 采用采用ICIC卡电能表预付费系统卡电能表预付费系统（1/2） IC预付费复费率电能表 原理框图 时钟芯片报警器 电能测量读写卡微处理器IC卡 LED显示 漏电保安器用电负荷 电流 电压 IC卡由5个功能模块组成： 微处理器：CPU； 工作缓

9、冲器：用户中间数据RAM； 程序存贮器：ROM； 数据存贮器：用户数据EEPROM； 通信单元：与外部装置的串行异步通信。 内部串行总线 CPU SIO RAM ROM EEPROM IC卡 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日13 采用IC卡电能表预付费系统（2/2） 预付费电能计费管理系统： 售电终端：日常售电、用户查询、系统管理、打印制表； 售电管理计算机网络（一般采用多级结构）。 典型的售电管理系统计算机网络的组成 中央级 售电管理网络 地区级 售电管理网络 地区级 售电管理网络 地区级 售电管理网络 地区级 售电管理网络 售电 终端 售电 终端 售电 终

10、端 售电 终端 售电 终端 售电 终端 售电 终端 售电 终端 售电 终端 售电 终端 日常售电 售电终端 用户查询 系统管理 打印制表 售电 反馈 用户用电情况查询 电价查询 操作员授权 操作员登记 电价管理 当天构电情况 当月构电情况 当年构电情况 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日14 5.2. 45.2. 4自动抄表技术自动抄表技术-远程自动抄表技术（1/6） n远程自动抄表（AMR-Automatic Meter Reading）：一种 不需要人员到达现场就能完成自动抄表的新型抄表方式。 n远程自动抄表电能计费系统的发展： 集中式脉冲(CCP)处理方式

11、-分布式直接(DDT)传送方式 CCP:不具备数字传输能力，无法实现管理 可靠性差，故障情况下丢数据 电磁干扰造成计量误差 无法对电表配置进行远方更改，无法发挥智能性 DDT：直接由多功能电子式电能表利用数据通信传送 通信方式可以很灵活 电表本身具有采集、存储和处理电表数据的功能 可预先编程，主动上报 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日15 5.2.45.2.4自动抄表技术自动抄表技术-远程自动抄表技术（2/6） n远程自动抄表电能计费系统的组成： 抄表集中器：将系统中电能表的数据进行一次集中后上传； 抄表交换机（抄表中继器）：系统中的二次集中设备； 电能表：脉

12、冲电能表、智能电能表； 电能计费中心的计算机网络：管理层设备。 n自动抄表系统的远程传输通道： 利用电话线实现远方抄表； 利用低压配电线载波实现远方抄表； 利用负荷监控信道实现远方抄表。 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日16 自动抄表技术-远程自动抄表技术（3/6） n远程自动抄表系统的典型方案-四级网络 远程抄表计算机系统 1号变台抄表交换机 2号变台抄表交换机3号变台抄表交换机 抄表集中器抄表集中器 脉冲电能表 智能电能表 公用电话网 低压配电线载波 低压配电线载波低压配电线载波 RS-485 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11

13、日日17 自动抄表技术-远程自动抄表技术（4/6） n远程自动抄表系统的典型方案-三级网络 远程抄表计算机系统 集中器/交换机 集中器/交换机集中器/交换机 脉冲电能表智能电能表 公用电话网 低压配电线载波 RS-485 智能电能表 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日18 自动抄表技术-远程自动抄表技术（5/6） n远程自动抄表系统的典型方案-采用无线电台 远程抄表计算机系统 1号变台抄表交换机 2号变台抄表交换机3号变台抄表交换机 低压配电线载波 低压配电线载波低压配电线载波 抄表集中器 智能电能表 RS-485 抄表集中器 智能电能表 RS-485 抄表集中

14、器 智能电能表 RS-485 抄表集中器 智能电能表 RS-485 主叫电台 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日19 自动抄表技术-远程自动抄表技术（6/6） n利用远程自动抄表实现防窃电 配电区域 总电能表 抄表交换机 抄表集中器 用户电能表 RS-485 抄表集中器 用户电能表 RS-485 抄表集中器 用户电能表 RS-485 低压配电线 载波收发信机 低压配电线 载波收发信机 配电变压器 低压配电线 载波收发信机 低压配电线 载波收发信机 低压馈线 总电能表 低压馈线 总电能表 低压馈线 总电能表 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月

15、月11日日20 思考题 1、电能表发展经历了哪几个阶段？各种电能 表有什么特点？ 2、抄表计费方式有哪几种？各采用什么手段 完成？ 3、远方自动抄表计费系统由哪几部分组成？ 各部分的作用或功能如何？ 4、自动抄表系统的远程传输通道有哪些？ 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日21 5.35.3负荷控制和管理系统负荷控制和管理系统 n5.3.1 5.3.1 负荷控制系统的概念和类型负荷控制系统的概念和类型 n5.3.2 5.3.2 负荷控制系统的基本结构和功能负荷控制系统的基本结构和功能 n5.3.3 5.3.3 无线负荷控制系统无线负荷控制系统 n5.3.4 5.

16、3.4 音频、载波混合负荷控制系统音频、载波混合负荷控制系统 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日22 5.3.1 5.3.1 负荷控制系统的概念和类型负荷控制系统的概念和类型 n实现计划用电、节约用电、安全用电的技术手段。 n电力负荷控制（Load Control ）：按通信传输方式分类 音频电力负荷控制； 无线电电力负荷控制； 配电线载波电力负荷控制； 工频电力负荷控制； 混合电力负荷控制。 n电力负荷控制系统的组成： 负荷控制中心（Load Control Centre）：主控站； 负荷控制终端（ Load Control Terminal Unit）：被控

17、端； n电力负荷控制：对用户的用电负荷进行控制的技术措施。 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日23 负荷控制终端（1/3） 单向终端（One Way Terminal Unit） ：只能接收命令 遥控开关（Remote Switch）：负荷开关分、合操作 遥控定量器（ Remote Load Control Limiter）：定值、遥控 双向终端（Two Way Terminal Unit） ：双向数据通信 三遥控制终端：遥测、遥信、遥控； 双向控制终端； 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日24 负荷控制终端（2/3） 典型双向控

18、制终端组成框图 收/发 开关 发 射 接 收 调 制 调 制 接 口 送 话 器 8098 微处 理器 I/O 接口 一 次 仪 表 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日25 负荷控制终端（3/3） 典型三遥控制终端组成框图 配电 仪表 控制盘 缓 冲 时 钟 信 道 STD总线 C P U 脉 冲 量 匹 配 开 关 入 打 印 机 A / D 开 关 出 键盘 / 显示 打印 / 通信 缓 冲 缓 冲 缓 冲 键 盘 电 网 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日26 5.3.2 5.3.2 负荷控制系统的基本结构和功能负荷控制系统

19、的基本结构和功能 计划用电管理部门 大用户 市（地）调度中心 市（地）负荷控制中心 县（区）负荷控制中心中小用户 变电站 中小用户 基本结构 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日27 负荷控制系统的功能-主控机功能（1/3） 管理功能 编制负荷控制实施方案； 日、月、年各种报表打印； 负荷控制功能 定时发送系统分区、分组广播命令，进行跳、合闸操作； 发送功率控制、电能量控制的投入和解除命令； 峰、谷各时段的设定和调整； 对终端功率、功率控制时段、电能量定值的设定和调整； 分时计费电能表的切换； 系统对时； 发送电能表读数冻结命令； 定时和随机远方抄表。 配电设备及

20、配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日28 负荷控制系统的功能-主控机功能（2/3） 数据功能 数据合理性检查； 计算处理功能； 画面数据自动刷新； 异常、越限或事故告警； 检查确认操作密码口令及操作命令检查、确认并打印记录； 实时负荷曲线绘制，图表显示和拷贝； 随机查询。 系统自诊断自恢复功能 主控机双机自动/手动切换； 系统软件运行异常的显示告警，自动或手动自恢复； 主控站通信机长发告警和保护信道切换指示； 显示整个系统硬件（包括信道）的工作状态。 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日29 负荷控制系统的功能-主控机功能（3/3） 通信功能

21、与电力调度中心交换信息； 与上级负荷控制中心或计划用电管理部门交换信息； 与计算机网络通信。 其他功能 调试时与终端通话功能； 对配电网中各种电气设备分、合闸操作及运行监视功能。 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日30 负荷控制系统的功能-负荷控制终端功能 -必须；-可选择；-不需要。 当地报警 远方控制 远方设置定值 当地设置定值 SOE 当地显示 当地打印 开关状态采集 电压采集 日月分时电量记录 最大需量记录 电能脉冲记录 功 能双向三遥终端 双向控制终端遥控定量器遥控开关 CRT或数码数码数码灯光 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月

22、月11日日31 5.3.3 5.3.3 无线电负荷控制系统无线电负荷控制系统 负控中心计算机系统 主电台备用电台 单向 负控 终端 双向 负控 终端 双向 负控 终端 双向 负控 终端 双向 负控 终端 中继站 专用频率（国家无线电管委会） 调制方式：移频键控 中继站：无人值守； 单向终端：只接收主控站命令-遥控； 双向终端：接收主控站命令-遥控、 向主控站发送被控信息-遥信； 负控终端的2个重要技术参数： 基准灵敏度：保证正确接收、最小射频信号输入电压值； 特征频率：发信机对应逻辑“1”和“0”的移频键控负载频率。 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日32 5.

23、3.4 5.3.4 音频、载波混合负荷控制系统音频、载波混合负荷控制系统 增音器：复杂配电网、 信号衰减大的区域。 市（地）调度中心 Modem电台 负控中心计算机网络 电话网 Modem 当地控制器 载波信号收发信机 耦合设备 电 台 当地控制器 载波信号收发信机 耦合设备 电 台 当地控制器 载波信号收发信机 耦合设备 双向终端单向终端双向终端单向终端 双向终端单向终端 变 电 站 变 电 站 变 电 站 增音器 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日33 思考题 1、负荷控制和管理的意义是什么？包括哪些内容？ 2、负荷控制系统是怎样组成的？各组成部分有什么功能

24、？ 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日34 5.4 5.4 配电自动化地理信息系统配电自动化地理信息系统 n5.4.1 5.4.1 配电地理信息系统配电地理信息系统 n5.4.2 5.4.2 地理信息系统的组成地理信息系统的组成 n5.4.3 5.4.3 配电地理信息系统的功能配电地理信息系统的功能 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日35 5.4.1 5.4.1 配电自动化地理信息系统（配电自动化地理信息系统（GISGIS） 地理信息系统（Geographic Information System)：用现代化方 法，采集、测量、分

25、析、存贮、管理、显示、传播和应用与地 理空间分布有关的数据的一门综合和集成的信息科学和技术。 应用最早的领域：自然资源开发；环境保护和土地利用规划； 城市建设规划。 突出特点：数据可视化 在电力系统的应用现状（存在问题）： 总体规划或设计方案不全面：深度不到位、应用覆盖面不全； 运行所需的基础数据不全：建立周期长、及时更新困难； 未解决好GIS与EMS/SCADA、DAS等的数据图模共享问题。 难点一：基础数据库的建立和更新； 难点二：软件功能不全、深度不够（开发商缺乏电力知识、 使用单位无二次开发能力）。 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日36 5.4.2 5

26、.4.2 地理信息系统的组成地理信息系统的组成 硬件配置 软件配置 数字 化仪 解析 绘图仪 扫描 仪 测绘 仪器 计算机 屏幕 键盘 Mouse 硬 盘 光 盘 磁带 机 打印 机 绘图 仪 计 算 机 网 络 操作系统 数据库管理系统 DBMS GIS开发平台 及工具 GIS应用软件 操作系统：核心 DBMS：资料数据、实时数据 应用软件：ex. 配电网GIS 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日37 5.4.3 5.4.3 配电网地理信息系统的功能配电网地理信息系统的功能 n数据预处理功能 图形数据的录入、转换和编辑：道路图、建筑物分布图、行政 区规划图、地

27、形图；配电网设备分布图；等； 属性数据的录入、转换和编辑：配电线路的长度、电缆型号、 线路编号、额定电流；配变型号、编号、名称、安装位置、投 运时间、检修情况、额定电流、实验报告； 属性数据与图形数据的挂接：实现基于图形的查询和管理； 与配电SCADA的实时数据接口及图形转换：从SCADA获取实时 信息转换到GIS；将GIS地理图转换成SCADA配电网结构图。 目标：站内自动化 馈线自动化 地理信息管理 负荷信息管理 用户抄表与自动计费 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日38 配电网地理信息系统的功能 n图形操作与制图输出 设备分布图的显示：缩放、平移、全图、层图； 设备运行图的数据及运行状态信息显示； 网络沿线追踪显示； 无缝图幅实时显示：无延时漫游显示； 自动生成反映网络运行情况的图表； 工程图纸输出：系统网络设备分布图及其属性数据复合生成 的工程图、工程图与属性表混合输出、全局图和局部图。 配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化2021年年7月月11日日