配电自动化课件--第一章_

1、 第一章第一章 概述概述 定义：由各级电压的电力线路将发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、配电和用电的整体，称为电力系统。 功能：将自然界的一次能源通过发电装置转化为电能，再经输电、变电和配电将电能供应到用户。发电输电变电配电用电发电机升压变压器高压输电输电区域变电所中低压配电降压变电所发电厂 750kV区域电网 220kV输电地方变电所地方电网 110kV配电网的功能：从输电网接受电能，并逐级分配配电网的功能：从输电网接受电能，并逐级分配或就地消费，即将高压电能降低至方便运行又或就地消费，即将高压电能降低至方便运行又适适合用户需要合用户需要的各级电压，组成多层次的配电网向的各级

2、电压，组成多层次的配电网向用户供电。用户供电。第一节 配电系统及其特点一、配电系统概念一、配电系统概念1.1.配电系统：配电系统：配电区域内的配电线及配电设施的配电区域内的配电线及配电设施的总称。总称。2.2.配电系统组成：配电系统组成：变电站、配电站、配电变压器变电站、配电站、配电变压器及二次变电站以下各级线路、发电厂直配线路及二次变电站以下各级线路、发电厂直配线路和进户线及用电设备。和进户线及用电设备。 2022-5-11第4页辐射状或弱网辐射状或弱网状的线路网络状的线路网络辐射状或弱网辐射状或弱网状的线路网络状的线路网络电源侧电源侧220（110）kV110（35）kV10kV380（2

3、20）V负荷端负荷端高压配电系统高压配电系统中压配电系统中压配电系统低压配电系统低压配电系统配电系统示意图配电系统示意图2022-5-11第5页 配电网按电压等级分类配电网按电压等级分类配电网配电网高压配电网高压配电网（10KV10KV以上以上）中压配电网中压配电网（1010、6 6、3kV3kV）低压配电网（低压配电网（1KV1KV及以下）及以下） 配电网按所在地域或服务对象分：城市配电网和配电网按所在地域或服务对象分：城市配电网和农村配电网。农村配电网。 配电网按配电线路形式分：架空配电网和电缆配配电网按配电线路形式分：架空配电网和电缆配电网。电网。二、配电网的特点1 1、城市配电网的主要

4、特点、城市配电网的主要特点 深入城市中心和居民密集点，负载相对集中，发深入城市中心和居民密集点，负载相对集中，发展速度快展速度快, 因此在规划时应留有发展余地。因此在规划时应留有发展余地。 用户对供电质量要求高。用户对供电质量要求高。 配电网的设计标准较高，在安全与经济合理平衡配电网的设计标准较高，在安全与经济合理平衡下，要求供电有较高的可靠性。下，要求供电有较高的可靠性。2022-5-11第7页 配电网的接线较复杂，要保证调度上的灵活性，配电网的接线较复杂，要保证调度上的灵活性，运行上的供电连续性和经济性。运行上的供电连续性和经济性。 随着配电网自动化水平的提高，对供电管理水随着配电网自动化

5、水平的提高，对供电管理水平也要求越来越高。平也要求越来越高。 对配电设施要求较高。对配电设施要求较高。2、 农村配电网的主要特点农村配电网的主要特点供电线路长，分布面积广，负载小而分散；用电供电线路长，分布面积广，负载小而分散；用电季节性强，设备利用率低。季节性强，设备利用率低。发展速度快，存在建设无规划，布局不合理，施发展速度快，存在建设无规划，布局不合理，施工无设计，设备质量差等先天不足。工无设计，设备质量差等先天不足。2022-5-11第10页 农电队伍不稳定，专业水平不理想。农电队伍不稳定，专业水平不理想。 农电用户多数是乡镇企业、农业排灌和农民生农电用户多数是乡镇企业、农业排灌和农民

6、生活用电，用户安全用电知识较贫乏，严重影响活用电，用户安全用电知识较贫乏，严重影响安全供用电。安全供用电。第二节 配电系统自动化的概念配电系统自动化：配电系统自动化： 是利用现代电子、计算机、通信及网络技术，将是利用现代电子、计算机、通信及网络技术，将配电网在线数据和离线数据等配电网数据和用户配电网在线数据和离线数据等配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电网及其设备正常运完整的自动化系统，实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、控制、用电和配行及事故状态下的监测、保护、控制、用电和配电管理的现代

7、化。电管理的现代化。2022-5-11第13页沈阳工程学院配电系统自动化的 组成配电网调度自动化配电网调度自动化 配电自动化（变电站自动化和馈线自动化）配电自动化（变电站自动化和馈线自动化）配电管理系统配电管理系统 配电图资系统配电图资系统 需方用电管理需方用电管理 2022-5-11第14页计算机计算机远动装置远动装置异常异常报警报警打印打印数据数据存储存储屏幕屏幕显示显示电网电网模拟图模拟图人机人机对话对话调度员调度员RTU收集收集信息信息制制控控配电网设备配电网设备RTU收集收集信息信息制制控控配电网设备配电网设备信道信道基基本本组组成成配配电电调调度度自自动动化化系系统统的的配电网调度

8、自动化 数据采集与监控数据采集与监控 SCADASCADA是配电自动化系统的基础功能，是远是配电自动化系统的基础功能，是远动四遥（遥测、遥信、遥控、遥调）功能的深化动四遥（遥测、遥信、遥控、遥调）功能的深化与扩展，使得调度人员能够从主站系统计算机界与扩展，使得调度人员能够从主站系统计算机界面上，实时监视配电网设备运行状态，并进行远面上，实时监视配电网设备运行状态，并进行远程操作和调节。程操作和调节。配电网调度自动化 电压管理系统电压管理系统实现配电网无功优化、自动调整变压器分接头档位、实现配电网无功优化、自动调整变压器分接头档位、控制无功补偿设备的投切，以保证供电电压合格、线损控制无功补偿设备

9、的投切，以保证供电电压合格、线损最小。最小。由于配电网结构复杂，并且不可能收集到完整的在线由于配电网结构复杂，并且不可能收集到完整的在线及离线数据，实际上很难做到真正意义上的无功分布优及离线数据，实际上很难做到真正意义上的无功分布优化。实际是采用现场自动装置，以某控制点（通常是补化。实际是采用现场自动装置，以某控制点（通常是补偿设备接入点）的电压及功率因数为控制参数，就地调偿设备接入点）的电压及功率因数为控制参数，就地调整变压器分接头档位、投切无功补偿电容器。整变压器分接头档位、投切无功补偿电容器。配电网调度自动化 故障隔离和断电管理系统故障隔离和断电管理系统国内外中压配电网广泛采用国内外中压

10、配电网广泛采用“手拉手手拉手”环网供电方式，环网供电方式，并利用分段开关将线路分段。在线路发生永久性故障后，并利用分段开关将线路分段。在线路发生永久性故障后，配电自动化系统自动定位线路故障点，跳开两端的分段配电自动化系统自动定位线路故障点，跳开两端的分段开关，隔离故障区段，恢复非故障线路的供电，以缩小开关，隔离故障区段，恢复非故障线路的供电，以缩小故障停电范围，加快故障抢修速度，减少停电时间，提故障停电范围，加快故障抢修速度，减少停电时间，提高供电可靠性。高供电可靠性。配电网调度自动化 变电站自动化（变电站自动化（SASA）完成变电所保护、监控及远动功能。SA系统的继电保护以及重合闸、备用电源

11、自投、低周低压减载等自动控制功能实际上是不依赖于上级主站独立运行的；它与MS/SCADA系统的联系，体现在为SCADA系统提供变电所实时运行信息，并接受远程控制调节命令上。配电自动化1.3.1 配电网自动化的基本功能 负荷管理负荷管理配电自动化系统监视用户电力负荷状况，并利用配电自动化系统监视用户电力负荷状况，并利用降压降压减载减载、对用户可控负荷周期性投切对用户可控负荷周期性投切、事故情况下拉闸限电事故情况下拉闸限电三种控制方式，削峰、填谷、错峰，改变系统负荷曲线的三种控制方式，削峰、填谷、错峰，改变系统负荷曲线的形状，以提高电力设备利用率，降低供电成本。形状，以提高电力设备利用率，降低供电

12、成本。需方用电管理需方用电管理（DSMDSM，Demand Side ManagementDemand Side Management），），供电企业不再是单方面地管理用户负荷，而是根据用户不供电企业不再是单方面地管理用户负荷，而是根据用户不同用电特性、用电量和结合天气情况及建筑物的供暖特性，同用电特性、用电量和结合天气情况及建筑物的供暖特性，依据市场化的电价机制，如分时电价、论质电价等，对用依据市场化的电价机制，如分时电价、论质电价等，对用户负荷及其经营的分布式发电资源进行直接或间接控制，户负荷及其经营的分布式发电资源进行直接或间接控制，供需双方共同进行供电管理，以节约电力、降低供电成本、供

13、需双方共同进行供电管理，以节约电力、降低供电成本、推迟电源投资、减少电费支出，形成双赢局面。推迟电源投资、减少电费支出，形成双赢局面。1.3.1 配电网自动化的基本功能 远程抄表系统远程抄表系统自动抄表自动抄表（AMRAMR，Automatic Meter ReadingAutomatic Meter Reading）是通过）是通过通信网络，读取远方用户电表的有关数据，对数据进行存通信网络，读取远方用户电表的有关数据，对数据进行存储、统计及分析，生成所需报表与曲线，支持分时电价的储、统计及分析，生成所需报表与曲线，支持分时电价的实施，并加强对用户用电的管理和服务。实施，并加强对用户用电的管理和

14、服务。不少供电企业为了便于实施及管理，采取了建设单独不少供电企业为了便于实施及管理，采取了建设单独的的AMR AMR 系统的做法。在一些电力市场化比较完善的国家，系统的做法。在一些电力市场化比较完善的国家，实行供用分离，供电企业只负责电网的管理，售电及读表实行供用分离，供电企业只负责电网的管理，售电及读表由独立的售电商负责。由独立的售电商负责。1.3.1 配电网自动化的基本功能（2 2） 配电网管理自动化：指离线的或实时配电网管理自动化：指离线的或实时性不强的设备管理、停电管理、用电管理性不强的设备管理、停电管理、用电管理等功能。等功能。 设备管理设备管理设备管理（设备管理（FMFM）功能在地

15、理信息系统（）功能在地理信息系统（GISGIS）平台上，）平台上，应用自动绘图（应用自动绘图（AMAM）工具，以地理图形为背景绘出并可分）工具，以地理图形为背景绘出并可分层显示网络接线、用户位置、配电设备及属性数据等。支层显示网络接线、用户位置、配电设备及属性数据等。支持设备档案的计算机检索、调阅，并可查询、统计某区域持设备档案的计算机检索、调阅，并可查询、统计某区域内设备数、负荷、用电量等。内设备数、负荷、用电量等。1.3.1 配电网自动化的基本功能 检修管理检修管理在设备档案管理的基础上，制定科学的检修计划，对在设备档案管理的基础上，制定科学的检修计划，对检修工作票、倒闸操作票、检修过程进

16、行计算机管理，提检修工作票、倒闸操作票、检修过程进行计算机管理，提高检修水平与工作效率。高检修水平与工作效率。 停电管理停电管理对故障停电、用户电话投诉（对故障停电、用户电话投诉（TCTC， Trouble CallTrouble Call） 以及计划停电处理过程进行计算机管理，能够减少停电范以及计划停电处理过程进行计算机管理，能够减少停电范围，缩短停电时间，提高用户服务质量。围，缩短停电时间，提高用户服务质量。1.3.1 配电网自动化的基本功能 规划与设计管理规划与设计管理配电自动化系统对配电网规划所需的地理、经济、负配电自动化系统对配电网规划所需的地理、经济、负荷等数据进行集中存储、管理，

17、并提供负荷预测、网络拓荷等数据进行集中存储、管理，并提供负荷预测、网络拓扑分析、短路电流计算等功能，不仅可以加速配电网设计扑分析、短路电流计算等功能，不仅可以加速配电网设计过程，而且还可使最终得到的设计方案达到经济、高效、过程，而且还可使最终得到的设计方案达到经济、高效、低耗的目的。低耗的目的。 用电管理用电管理 对用户信息及其用电申请、电费缴纳等进行计算机对用户信息及其用电申请、电费缴纳等进行计算机管理，提高业务处理效率及服务质量。管理，提高业务处理效率及服务质量。1.3.1 配电网自动化的基本功能 馈线自动化系统馈线自动化系统简称FA（Feeder Automation）系统，是指中、高压

18、的馈线自动化，特别是10kV馈线。以SCADA监控功能为基础，完成中压电网的自动故障定位、隔离及恢复供电功能。 配电网的通信系统配电网的通信系统为实现各种远距离监测、控制的信息传递，必须建立相应的通信系统。配电网通信系统主要有配电线载波、脉动（音频）控制、工频控制、公用电话网、光纤、微波等通信方式。1.3.1 配电网自动化的基本功能 DFACTSDFACTS技术技术应用于配电网的柔性交流输电系统（应用于配电网的柔性交流输电系统（FACTSFACTS）技术。）技术。主要指固态断路器（主要指固态断路器（SSBSSB）、静态调相器或静态无功补偿）、静态调相器或静态无功补偿器（器（STATCOMSTA

19、TCOM）、动态电压恢复器（）、动态电压恢复器（DVRDVR）、谐波抑制装置）、谐波抑制装置等。等。 远方抄表系统远方抄表系统简称简称AMR AMR 系统，主要完成远方读表及计费管理功能。系统，主要完成远方读表及计费管理功能。在供电企业内在供电企业内AMR AMR 系统往往是相对独立的，为了避免重复系统往往是相对独立的，为了避免重复投资，投资，SCADA SCADA 系统可以从系统可以从AMR AMR 系统获取用户负荷运行状态系统获取用户负荷运行状态数据。数据。1.3.1 配电网自动化的基本功能（2 2）配电网实时数据检测与监控系统（）配电网实时数据检测与监控系统（SCADASCADA）简称简

20、称SCADASCADA系统，调度值班人员通过该系统，对配电系统，调度值班人员通过该系统，对配电网进行监视、控制与协调，因此，又将其称为配电网调度网进行监视、控制与协调，因此，又将其称为配电网调度自动化系统；同时，它还是实现各种配电网运行自动化高自动化系统；同时，它还是实现各种配电网运行自动化高级应用功能的基本平台。级应用功能的基本平台。实际上，配电网调度管理包括远程监视、故障处理、实际上，配电网调度管理包括远程监视、故障处理、停电管理等更为广泛内容，因此，广义的配电网调度自动停电管理等更为广泛内容，因此，广义的配电网调度自动化系统指的是一切完成配电网运行自动化功能的系统。化系统指的是一切完成配

21、电网运行自动化功能的系统。1.3.1 配电网自动化的基本功能（3 3）配电网地理信息系统（）配电网地理信息系统（GISGIS）即即AM/FM/GISAM/FM/GIS，它以，它以GIS GIS 为平台，对一个地理区域上为平台，对一个地理区域上的配电设备及其生产技术进行管理。的配电设备及其生产技术进行管理。GIS GIS 可以作为一个独立的系统运行，完成一些离线的可以作为一个独立的系统运行，完成一些离线的配电网管理功能（如设备管理功能），也可以与配电网管理功能（如设备管理功能），也可以与SCADA SCADA 系系统交换数据，实现更为完善的配电管理自动化功能（例如统交换数据，实现更为完善的配电管

22、理自动化功能（例如停电管理功能）。停电管理功能）。1.3.1 配电网自动化的基本功能（4 4）配电网的负荷管理（）配电网的负荷管理（LMLM）根据用户的用电量、电价、气候条件等因素进行综合根据用户的用电量、电价、气候条件等因素进行综合分析，制定负荷控制策略和计划；对集中负荷进行监视、分析，制定负荷控制策略和计划；对集中负荷进行监视、管理与控制；此外，还有估计负荷的预报模型和控制方案管理与控制；此外，还有估计负荷的预报模型和控制方案评价研究的功能。评价研究的功能。1.3.1 配电网自动化的基本功能（5 5）配电网的应用软件）配电网的应用软件基本应用软件基本应用软件：潮流计算、网络拓朴分析、状态估

23、计、短：潮流计算、网络拓朴分析、状态估计、短路电流计算、电压无功控制、负荷预报等。路电流计算、电压无功控制、负荷预报等。派生应用软件派生应用软件：网络重构、变电站负荷分配、馈电线负荷：网络重构、变电站负荷分配、馈电线负荷分配、按相平衡负荷等。分配、按相平衡负荷等。专用应用软件专用应用软件：小区负荷预报、投拆电话热线处理、设备：小区负荷预报、投拆电话热线处理、设备管理等。管理等。1.3.1 配电网自动化的基本功能（6 6）工作管理系统（）工作管理系统（WMSWMS）对配电网中的设备进行监测、并对采集的数据进行分对配电网中的设备进行监测、并对采集的数据进行分析，以确定设备的实际状态，并据此确定状态

24、检修或进行析，以确定设备的实际状态，并据此确定状态检修或进行计划检修。计划检修。 （7 7）调度员培训模拟系统（）调度员培训模拟系统（DTSDTS）通过仿真软件给出模拟的配电网对调度员进行培训。通过仿真软件给出模拟的配电网对调度员进行培训。可帮助调度员在模拟操作时能判别操作的正确性，从而提可帮助调度员在模拟操作时能判别操作的正确性，从而提高调度的安全性；还可供作配电网发展后各种预想运行方高调度的安全性；还可供作配电网发展后各种预想运行方式的操作，以判断规划设计方案的可靠性、安全性。式的操作，以判断规划设计方案的可靠性、安全性。1.3.1 配电网自动化的基本功能（8 8）需方用电管理（）需方用电

25、管理（DSMDSM）指电力供需双方通过电力市场实现密切配合，建立一指电力供需双方通过电力市场实现密切配合，建立一个良好的生产与消费的关系，达到提高供电可靠性，减少个良好的生产与消费的关系，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。能源消耗及供需双方的费用支出的目的。DSMDSM与与LMLM的区别在于的区别在于DSMDSM要求用户有效参与，而要求用户有效参与，而LMLM方式方式下，用户是被动的。下，用户是被动的。第四节 配电系统自动化的基本功能及实现原则 配电系统自动化的基本功能：配电系统自动化的基本功能： 配电网运行和管理功能配电网运行和管理功能 运行计划模拟和优化功能运行计划模拟和优化功能 运行分析和维护管理功能运行分析和维护管理功能 用户负荷监控和故障报修功能。用户负荷监控和故障报修功能。 2022-5-11第34页沈阳工程学院一、配电网运行和管理功能 配电网运行监视配电网运行监视 配电网运行的控制配电网运行的控制 配电网的保护配电网的保护 故障诊断分析与恢复供电故障诊断分析与恢复供