智能配电网广域测控系统及其应用技术培训课件

上午好！GOODMORNING！1智能配电网广域测控系统

及其保护控制应用技术2主要内容概述技术框架智能配电网广域测控系统基于广域测控平台的保护与控制技术分布式电源并网保护与控制技术广域继电保护技术馈线自动化技术小电流接地故障自愈技术总结3概述4智能配电网亟待解决的技术问题(1)分布式电源接入带来的问题目前配电网的网架结构、保护控制技术无法适应分布式电源的大量接入，允许其接入容量有限，严重制约分布式电源发展电压与潮流控制问题DER出力具有随机性与间歇性，潮流双向流动保护与故障定位问题故障电流双向流动，导致保护整定和配合复杂，保护甚至失去选择性分布式电源并网保护问题5智能配电网亟待解决的技术问题(2)供电质量问题我国供电质量远低于发达国家，每年经济损失超2000亿元90%的供电质量问题源于配电网存在高科技敏感设备，需要解决故障引起的短时停电、电压骤降问题中国城市用户平均停电时间与发达国家比较停电原因大致分布6智能配电网亟待解决的技术问题(3)缺少统一测控支撑平台和相应技术体系配电网二次系统分别配置、单独建设，互操作性差，存在严重的信息孤岛问题配电终端功能单一、智能化程度不高，无法实现即插即用，管理维护工作量大需要构建统一的配电网测控系统，能够支持集中控制、就地控制与分布式智能控制应用；实现自动化设备与应用软件的即插即用；但国内外对配电网统一测控系统的研究还比较缺乏为解决自动化设备的即插即用问题，国际电工组织（IEC）TC57委员会已将IEC61850在配电网中的应用列入工作计划，并已经制定出DER监控数据模型，但尚处于起步阶段7智能配电网亟待解决的技术问题(4)传统保护与控制方式就地控制模式利用就地信息，如电流保护、基于顺序重合的馈线自动化等控制速度快，但利用信息不全面、性能不完善8智能配电网亟待解决的技术问题(4)集中控制模式利用主站集中采集处理多站点信息利用信息全面、性能完善，但通信与信息处理延时大，控制速度慢9解决思路构建广域测控系统（WideAreaMeasurementandControlSystem，WAMCS），为配电网监测与保护控制应用提供开放性的统一支撑平台WAMCS能够支持就地控制、集中控制与分布式智能控制技术基于WAMCS能够实现分布式电源并网控制、广域保护、馈线自动化、小电流接地故障自愈等新型保护与控制技术10总体技术框架

11智能配电网广域测控及其应用技术框架分为开放式通信体系、广域测控支撑平台与高级应用三个层次12智能配电网广域测控及其应用技术框架开放式通信体系包括IP通信网络、配电网公共信息模型与信息交换模型、数据传输协议、通信服务映射等，为WAMCS提供基础的数据传输服务，是保证系统中自动化设备即插即用的关键13智能配电网广域测控及其应用技术框架广域测控支撑平台主要包括STU平台、主站平台、DI控制技术STU平台为就地与DI控制应用提供支撑，主站平台为集中控制应用提供支撑DI控制技术主要包括代理控制和协同控制两种模式14智能配电网广域测控及其应用技术框架高级应用有基于主站SCADA平台的集中控制应用（配网自动化高级应用）、分别基于STU平台就地控制与DI控制应用15智能配电网广域测控系统16广域测控系统整体框架广域测控系统从逻辑上可分为广域测控平台与应用软件两个层次广域测控平台由开放式通信体系、智能终端平台、SCADA主站平台构成广域测控平台为集中监控应用软件、分布式智能控制应用软件提供数据采集与控制命令传输服务17开放式通信体系(1)采用通用的IP网络技术，实现对等通信通信组网模式主干通信网络采用SDH技术分支通信网采用以太网主干网与分支网之间通过网络交换机接口智能终端间的数据快速传输技术配电网一般把一个独立的供电区域作为一个完整的保护控制对象（控制域），覆盖范围有限，将其所有站点设计在同一个以太网内，能够保证STU之间数据交换实时性（传输延迟不大于10ms），基于DI操作能够在100ms内发出命令，完全满足对动作速度的要求采用无连接方式的UDP协议（时延<10ms)，应用重传机制保证UDP数据传输可靠性采用GOOSE技术在智能终端之间传输实时控制数据与命令18开放式通信体系(2)智能终端和主站的即插即用、互通互联技术基于IEC61850标准的配电设备信息模型、信息服务模型与映射机制基于IEC61968/61970标准的主站建模研发IEC61850模型到CIM（公用信息模型）的转换器（Gateway）实现IEC61850/61968/61970之间模型的融合19智能终端技术(1)现有终端难以运行复杂的智能控制应用软件开发支持分布式智能控制的多功能终端，能够支持就地控制与分布式智能控制硬件电路设计标准化、模块化具有良好的可扩展性、通用性、开放性SPIRS232,CPEthernet,USB,MPHMICANAIA/DDODIDI串行总线串行总线Con

Datain大规模可编程阵列FPGA高性能CPU

DO1ppsSYNC.硬件电路框图20智能终端技术(2)软件设计层次化、模块化、提供准PC机的应用软件开发环境数据与应用的分离，应用程序通过API（应用程序访问接口）访问底层数据与资源支持动态加载、卸载应用程序21主站系统SCADA系统用于智能配电网的实时运行监控，并为高级配电自动化(ADA)应用软件提供支撑平台，ADA系统由SCADA系统与ADA应用软件构成采用系统软总线技术，将应用进行模块化处理，保证系统的一致性与可扩展性，并可方便地与其它系统接口，打通信息孤岛引入现代并行计算技术完成海量数据的实时分析与信息挖掘任务，确保智能配电网中信息处理及决策的实时性系统的建模基于IEC61968/61970标准。为解决与智能终端的即插即用，引入IEC61850与CIM模型之间的映射转换技术22基于广域测控平台的

保护与控制技术23应用之一：

分布式电源并网保护与控制技术24孤岛保护技术(1)传统孤岛保护仅利用DER并网点电压与频率测量信息，原理上总是存在保护误动或拒动的情况，难以兼顾保护的灵敏度与可靠性基于WAMCS的孤岛保护方法可有效提高其灵敏度与可靠性25孤岛保护技术(2)将DER并网处的STU设置为孤岛保护代理实时测量并通过其他STU通信获取当地以及变电站母线和线路分段（分支）开关的电压、电流相量与开关状态信息综合利用上述信息，采用比较电压相量差、检测开关状态变化等构成孤岛保护判据，提高孤岛保护的灵敏度和可靠性26计划孤岛供电无缝转换控制技术(1)在大电网供电中断时，由DER计划孤岛（或微网）供电可以保证重要负荷的正常供电，提高供电可靠性计划孤岛在并网时从主网吸收的功率（网供功率），脱离主网后，网供功率就是计划孤岛的不平衡功率若不平衡功率过大，给计划孤岛的频率与电压稳定控制带来困难利用基于WAMCS的分布式智能控制，可实现计划孤岛供电的无缝转换27计划孤岛供电无缝转换控制技术(2)假设整条馈线具备计划孤岛供电的条件选择变电站断路器处的STU为计划孤岛转换功率平衡控制代理在并网运行时，该代理实时测量网供功率并收集其他STU送上来的计划孤岛内可控负荷的功率；在主网失电时，功率控制代理跳开断路器，计划孤岛转为孤岛运行；28计划孤岛供电无缝转换控制技术(3)假设主网失电前网供功率为ΔP，功率控制代理将按照预定的优先级向下游STU发出控制命令，切除数量约为ΔP的有功负荷，便可实现计划孤岛功率的基本平衡整个控制操作可在脱网后100ms内完成，保证计划孤岛快速进入稳定运行状态29应用之二：

广域继电保护技术30广域继电保护技术基于广域信息与分布式智能控制技术构建广域保护，提高保护性能利用多站点的故障测量信息，提高动作的选择性与快速性根据配电网实时运行结构与参数，自动调整保护定值，实现自适应保护31信号闭锁广域电流保护(1)传统电流保护通过时间进行配合，当保护级数过多时，将导致最后一级保护动作过长（大于1s），短路电流以及电压骤降长时间存在，威胁配电网安全与电压质量敏感负荷的正常运行利用广域信息与分布式智能控制技术，STU之间进行协同控制，可有效解决保护配合问题，提高保护动作速度32信号闭锁广域电流保护(2)F1点故障时，STU1检测到短路电流，同时收到STU2的非闭锁信号，则STU1即可判断出故障F1位置F2点故障时，STU1、STU2均可检测到短路电流，同时STU1收到STU2的闭锁信号，而STU2收到STU3非闭锁信号，故STU2可判断故障F2位置闭锁信号在STU之间的传输延时在10ms以内，完全能够保证在100ms以内发出跳闸命令，能够有效提高保护动作速度33闭环运行环网广域电流差动保护(1)在对供电质量特别敏感的场合，可采用闭环运行（闭式）的电缆环网供电在环路上故障时，保护直接跳开故障区段，不会造成任何用户的供电中断闭式环网可采用常规的导引线或光纤电流差动保护，但需要为每一个区段建设专用保护通道，存在成本高、管理维护工作量大的问题应用基于分布式智能控制的广域电流差动保护，则可以解决这些问题34闭环运行环网广域电流差动保护(2)如图所示闭式环网，环网柜进线开关采用断路器当F点故障时，所有环网柜处的STU均检测到短路电流，比较本地与相邻STU测量到的短路电流相量差，判断故障区段只有F点两侧开关Q12和Q21的故障电流相位相反，判定故障在Q12与Q21的区段上Q12和Q21跳开，直接切除故障区段，保证了选择性与快速性35闭环运行环网广域电流差动保护(3)故障信号同步技术故障电流相量的测量需要STU的时间同步为避免安装专用GPS同步时钟，可利用故障电流信号同步，即把检测到故障电流的时刻作为电流相量测量的起始点故障电流信号在馈线的传播时间可以忽略，如果STU的采样频率足够高（大于每周波64点），可以保证时间同步误差在100以内，完全满足电流差动保护的要求36应用之三：

馈线自动化技术37馈线自动化技术基于WAMCS的DI控制，不依赖主站，利用STU即可完成FA功能，使供电恢复时间缩短到几秒之内开式电缆环网如图，环网柜进线开关采用负荷开关当F点故障时，变电站出口断路器动作跳闸，检测到短路电流的STU启动，并与相邻STU交换短路电流检测结果STU2检测到短路电流，而STU3检测不到，判断出故障点位于二者之间，控制Q12和Q21跳闸隔离故障，STU1与STU4控制CB1与Q31合闸，非故障区段恢复供电38应用之四：

小电流接地故障自愈技术39小电流接地故障自愈控制技术中性点采用非有效接地方式能够大幅故障引起的停电，实现小电流接地故障自愈能够有效提高供电可靠性小电流接地故障自愈控制技术体系40小电流接地电流有源补偿技术接地电流全电气分量动态补偿示意图故障点10kV110kVTCCCLRLRLR消弧线圈iQ电力电子系统电容电流不接地系统残流全补偿后残流消弧线圈补偿后残流41电压恢复控制接地电弧熄灭后故障相电压恢复过程故障点电容电流（THPQiiii+++）10kV110kVTCCCLRLRLR消弧线圈电力电子有源注入电流（THPiii++）消弧线圈电流（Qi）故障点不接地系统消弧线圈接地系统注入电流正常故障熄弧后42基于WAMCS的小电流接地故障自愈控制在进行接地电流跟踪补偿控制时，需要根据接地点的实际电流确定中性点注入的补偿电流，接地电流可由接地点两侧相邻的馈线开关的零序电流近似求出在WAMCS系统中，将变电站的STU设置为接地电流测量代理，在发生小电流接地故障后，通过通信获取馈线开关STU测量到的零序电流，近似计算接地电流43小电流接地故障选线与定位技术小电流接地故障选线定位技术包括注入信号、投入中电阻等措施增加故障电流的方法，以及利用故障暂态信号的方法暂态法无需增加或操作一次设备，无电流注入系统，具有投资小、安全性高的特点44暂态电流幅值比较选线法比较同一母线所有出线暂态零序电流的幅值（均方根值），幅值最大者被选定为故障线路。缺点：不能确定母线接地IhIfLIh45暂态零序电流极性比较选线法比较所有出线电流的极性故障线路电流极性与健全线路相反所有出线电流极性相同则为母线接地故障

IhIfLIh46首半波法-初始极性相反新方法-极性永远相反u0i0du0/dti0暂态容性无功功率方向选线法基本思路：比较零序电流与电压导数的极性。克服首半波法的缺点。47暂态法选线结果故障线路零序电流零序电压48暂态法选线结果故障线路零序电流零序电压49接地故障定位：比较暂态零序电流方向故障点上游测量到的暂态故障电流方向一致，与故障点下游测量到的电流方向相反。需要测量暂态零序电压，现场应用不方便。CB1S11S12F电源i0i0i050接地故障定位：比较暂态零序电流相似性比较暂态零序电流的幅值与相似性，可实现故障定位。51接地故障暂态零序电流比较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)故障点两侧暂态零序电流比较故障点上游两点暂态零序电流比较52瞬时性接地故障监测捕捉电网的瞬时接地故障并指示出发生故障的线路来，将给值班人员提供非常重要的电网绝缘状态信息相对于利用局部放电技术对电缆绝缘进行监测，瞬时性接地故障持续时间更长，可靠性更高瞬时性接地故障的电压录波图53长岭石化变电站瞬时性接地故障监测结果分子筛2#线路,电缆内部在4月16日持续约100分钟的永久接地故障之前，已有8次瞬时性接地故障。故障前时间第1天第3天第4天第6天第7天总计瞬时故障次数212218持续时间<20ms<20ms<20ms,1s<20ms,1s约20mS54基于WMACS的故障选线定位方法方式一：将变电站处的STU作为故障选线定位代理，采集各条出线的暂态零序电流并获取分段开关的暂态零序电流，进行故障选线、定位方式二：分段开关STU比较本地暂态零序电流与相邻STU获取的暂态零序电流，判断故障是否在其相邻的区段上方式三：故障定位的速度要求不是太高，可由WMACS主站集中采集处理STU送上来的暂态零序电流，实现故障定位55总结56总结分布式电源接入、供电质量要求提高，对配电网保护与控制技术提出了新的要求，需要构建统一的软硬件支撑平台及其应用技术体系目前对WAMCS以及基于WAMCS的保护控制应用技术的研究才刚刚起步，希望能起到抛砖引玉的作用随着研究的深入与技术的不断完善，将形成完整的技术体系，为智能配电网建设提供可靠的二次技术支撑，推动配电网保护控制技术的发展57Thanks!581.注意力持续时间短2.遗忘速度快3.目的性强4.自我意识强

成人学习的特点：如何上好一堂培训课59自愿参加非自愿参加合作、主动学习、意识强不合作、被动学习、意识弱注意：非自愿者可能是麻烦的制造者课堂的表现了解学员60非自愿参加不合作、被动学习、意识弱注意：非自愿者可能是麻烦的制造者对于非自愿参加学员，培训师应该增加授课的趣味性，多让他们发表自己的见解，增强与他们的沟通。了解学员61双方熟识采取提高注意力的多种形式双方陌生采取破冰游戏、搭建沟通氛围熟悉程度了解学员62培训前的准备课程设计场地布置物料准备设备检查自我准备63培训前---课程设计把要说的写下来：资料搜集动笔写作演示文稿最后修改64资料搜集：互联网研讨会、演讲图书馆企业内部资料同事、亲友报纸、杂志音像制品培训前---课程设计65动笔写作：发散性思维法撰写提纲制定时间表培训前---课程设计66发散性思维法：所谓发散性思维法，就是从同一来源的材料中探求不同答案，从不同的方面寻求答案的思维过程。他能让人通过联想，拓展思路，从不同的角度寻求解决问题的各种可能途径。

答案一问题答案二答案……培训前---课程设计67撰写提纲—列提纲的好处：为授课提供清晰的思路为资料的取舍提供依据时间分配的依据选择培训方法、辅助工具的依据培训前---课程设计68撰写提纲—如何撰写提纲：方法一：利用发散性思维服务培训个人层面团队层面企业层面标准理念……培训前---课程设计69撰写提纲—如何撰写提纲：方法一：利用发散性思维培训主题论点一论点二论点三分论点一分论点二……培训前---课程设计70撰写提纲—如何撰写提纲：方法二：利用5W1H

WHO 谁

WHERE 哪里

WHY 为什么

WHAT 什么

WHEN 何时

HOW 怎样培训前---课程设计71提纲的通用模式：一、引言（1）开场白（2）说明你的主题和目的（3）概括培训的内容二、第一个要点（1）论点

A论据B论据（2）论点三、第二个要点（1）论点（2）论点四、第三个要点

……五、总结（1）重复你的要点（2）结束语培训前---课程设计72制定时间表：越缺乏讲课经验，你的时间表越要订的详细！培训前---课程设计73课题描述几个部分：课题名称课题的宗旨课题目标培训对象培训人数培训持续时间与日程设施要求培训教师要求制定课程大纲——编排课程内容74授课计划：目标内容提纲教学方法时间分配必须的培训资源练习项目布置作业评价或考核方法制定课程大纲——编排课程内容75内容提纲编写程序：确定达到目标所必须的知识确定每项目标的表现内容或技能确定实现目标的态度要素依据知识技能态度三要素编排成合理顺序制定课程大纲——编排课程内容76制定课程大纲——选择培训方法与技巧培训方法种类：讲授与讲演小组讨论演示阅读练习案例分析角色扮演现场参观与学习考察77选择培训方法的影响因素：培训目标（知识、技能、态度）培训内容培训讲师（经验、能力）学员（数量、经验、能力水平）培训环境与资源限制（时间、经费）制定课程大纲——选择培训方法与技巧78选用合适培训方法的程序：陈述培训目标决定表现类型考虑学员特点列出所有合适的培训方法考虑实际情况缩减清单，作出决定制定课程大纲——选择培训方法与技巧79编写课程资料一、编写课程大纲二、编写讲师手册三、编写练习手册四、编写学员手册五、编写演示文件六、设计评估内容与评估方式80培训前---场地布置鱼骨式马蹄形课桌式会议式桌椅的摆放81

鱼骨式讲台以学员为中心,互动性强容易形成小团体培训前---场地布置82

课桌式讲台坐位角度比较统一

以讲师为中心不利于小组讨论与互动培训前---场地布置83

会议式讲台正式

以讲师为中心气氛严肃培训前---场地布置84合理安排桌椅摆放重要性

确保以学员为中心

确保培训效果达到最佳确保学员在培训过程中感觉舒适,集中精神培训前---场地布置85

签到表学员手册课程评估表白板纸计时器。。。。。。

培训所需书面资料课程所需练习纸以及培训道具

白板笔、铅笔、橡皮培训小礼物样品。。。。。。培训前---物料准备86测试投影仪（清晰度，屏幕大小等）

空调的温度视听器材（DVD,音箱，光碟）茶点或其它

电脑调试（电脑接线，网线是否连接好）

室内的灯光明暗度培训前---设备检查

器架87培训前---自我准备

熟悉培训内容和流程形象-着装/面貌/发型振作精神,消除紧张情绪88现场呈现技巧及其关键点89现场呈现的四大关键任务气氛营造：平等沟通分享：互动点评剖析：价值改善指导：实践90产生紧张情绪的原因

思想感觉

行为自尊？自信？91“怯场”测试心神不安不敢正视词不达意盼望结束大脑空白心跳加速口干舌燥出虚汗手发抖两腿发软92正面应对压力的方法舒解分散93压力转换法压力挑战太大太不容易高度紧张动力机会更大更须努力聚精会神94登台恐惧及其破解

怕丢面子怕讲错怕别人不接受怕场面无法控制95上场与下场空台登场静场起音上场从容不迫启动注意专注全场享受掌声再次致礼下场96影响训练效果的因素说什么怎么说何时说对谁说97有效导入及其注意事项谜语游戏问题数据场景引言故事概念观点事件演示四种屏弃的开头自夸式自杀式幼稚式庸俗式98专业表达的三大要素讲、述、论99专业表达的思路与方法审、析、定100专业提问技巧修饰式封闭式整体式特定式开放式引导式101回应学员问题的基本原则培训师是否准备？