1、2018年3月,配电自动化 输配电系统研究所 曾 博,1,联系方式答疑邮箱： 公共邮箱： （密码：105105）,2,课程特点内容广泛 知识性强 重视应用 与科技进步息息相关,3,课程安排,1 绪论 2 配电网典型接线方式 3 典型配电设备 4 配电自动化系统组成与功能 5 配电自动化通信系统 6 馈线自动化 7 远方抄表与电能计费 8 负荷控制与管理 9 配电管理系统 10 智能电网与配电自动化 11 配电自动化规划实例,4,考核方式闭卷笔试 人性化评分 方式1：平时成绩（20%）+考试成绩（80%） 方式2：考试成绩（100%） Max(方式1, 方式2)重点内容,5,参考书目刘健等，现代
2、配电自动化系统，中国水利水电出版社，2013年. 王益民等，实用型配电自动化技术，中国电力出版社，2008年. 黄汉棠等，地区配电自动化最佳实践模式，中国电力出版社，2011年. 许克明等，配电网自动化系统，重庆大学出版社，2007年.,6,第1讲：配电自动化概述 1.1 配电网的特点 1.2 配电自动化的意义与基本概念 1.3 配电自动化的发展阶段与趋势,7,配电网的划分与电压等级电力系统的划分 电力系统可划分为输电系统和配电系统。,8,配电网的划分与电压等级配电网电压等级可分为： 高压配电网35kV, 110kV 中压配电网10kV, 20kV, 6kV 低压配电网0.38kV, 0.22
3、kV 高压输电网220kV及其以上 超高压输电网500kV以上 特高压输电网750kV以上 AC：晋东南南阳荆门（1000kV） DC: 四川向家坝上海 （800kV）,9,配电网的划分与电压等级,我国电网电压等级配置,10,配电网的划分与电压等级,部分发达国家城市电网电压等级配置情况,11,配电网的类型与接线模式中压配电网的类型与接线模式 中压配电线路的类型： 架空线路、电缆线路。 两种类型的中压配电线路接线模式不同。,架空线路是将导线架设在电杆上。 一般采用放射式供电形式。 成本低、投资少、施工周期短、容易维护及检修、容易查找故障。,架空线路,12,配电网的类型与接线模式架空线路配电网主要
4、的接线模式 A. 单电源放射型接线模式,13,a段发生故障，则整条线路停电。,14,b段发生故障，通过分上一级开关切除故障线路，但影响与其并列运行的其他段线路，造成停电范围扩大。,15,c段故障，通过分该段电源侧开关切除故障线路，保证正常线路继续供电。,16,B. 双电源环网形（手拉手）接线方式,两个电源点之间用两条放射形线路通过联络开关连接，可实现整条线路互带或部分线路互带。在正常运行方式时一般联络开关处于断开位置，开环运行。,17,一个电源点失电，可通过合联络开关将失电线路切换到另一条线路，实现负荷转带。,18,亦能解决因分支线路开关电源侧故障而引起的停电范围扩大化问题。,19,C. 三电
5、源环网形（手拉手）接线,三个电源点之间每两个变电站由两条线放射形线路通过联络开关相连接，构成环网，形成互相支援的格局。,20,配电网的类型与接线模式电缆线路配电网主要的接线模式,电缆敷设方式： 1）直接埋在地下的直 埋式 2）专用的电缆沟敷设 3）排管敷设 4）隧道敷设 5）水下敷设,电缆线路主要指直接埋设地下的配电线路。 与架空线路相比，其受外界的因素影响较小。 但成本高，投资费用大，故障地点较难确定，有时造成用户较长时间停电。,21,A. 单放射式接线 由一个电源点放射状串联连接多个用户。,22,与架空线路放射形接线方式的故障处理相类似。,23,B. 单环网接线方式,与架空线路的双电源环网
6、接线方式类似，两个电源点形成环网供电，开环运行。,24,故障处理与架空线路的双电源环网接线方式类似。,25,架空，电缆混合接线方式,城市中受街道、树林、建筑限制，使架空线无法架设，可采用此不规则接线方式。随着变电站容量的增加，出线增多如全部采用架空形式将无法出线，因而产生混合式接线方式。,26,评价指标I电压偏差,电压偏差,35KV及以上供电电压的正负偏差的绝对值之和不超过标称电压的10% 10KV及以下三相供电电压允许偏差为标称电压的7% 220V单相供电电压允许偏差为标称电压的7%、10%,配电网的评价指标,27,网损率,配电网的评价指标,评价指标II网损率,（1）配电网线损率是线损电量占
7、供电量的百分率。 （2）配电网综合线损率：指110千伏及以下配电网总线损电量占总供电量的百分率。总线损电量为地区供电量与售电量相减计算值。 （3）综合线损率按照电压等级分为110千伏、35千伏、10（20）千伏及以下配电线损率。,28,用户平均停电时间,配电网的评价指标,评价指标III可靠性,29,供电可靠率,供电可靠率反映了一个供电企业的电网状况，供电水平和管理水平的高低。 按照行政等级及负荷密度划分,配电网的评价指标,评价指标III可靠性,30,配电网评价指标的对比,31,预防事故发生,提高供电可靠性的个对策,缩小事故区间,迅速进行负荷转移,提高配电网可靠性的思路,32,预防事故发生 缩小
8、事故区间 迅速进行负荷转移,提高供电可靠性的个对策,提高配电网可靠性的思路,合理的配置开关设备，缩小故障范围,33,通过区间分割来提高供电可靠性（区间分割的优点）,（1）缩小故障停电范围,区间分割后,用户,停电范围,停电范围,34,通过区间分割来提高供电可靠性（区间分割的优点）,（2）搜索故障点的快速化（搜索范围的缩小）,区间分割后,搜索范围,事故点,搜索范围,事故点,分段开关,分段开关,分段开关,分段开关,分段开关,35,在合理接线方式的前提下增设配电自动化系统,预防事故发生 缩小事故区间 迅速进行负荷转移,提高供电可靠性的个对策,提高配电网可靠性的思路,36,37,0,3,60,90(分)
9、,25,55,事故区间停电户数,非事故 区间停电户数,配电线事故,自动控制后,自动控制前,实施配电自动化前后的效果对比,38,第1讲：配电自动化的基本概念 1.2 配电自动化的基本概念与意义 基本概念： 配电自动化（Distribution Automation, DA）是一项集计算机技术、数据传输、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统,39,配电自动化的意义,（）提高供电可靠性。 及时了解配电网的运行状况，在发生故障时迅速进行故障定位，采取有效手段隔离故障以及对非故障区域恢复供电，从而尽可能地缩短停电时间，减少停电面积和停电用户数。 （）提高设备利用率。 基于多分段多联络和多供
10、一备等接线模式，在发生故障时采取模式化故障处理措施，发挥多分段多联络和多供一备等接线模式提高设备利用率的作用。,40,配电自动化的意义,（）经济优质供电。 通过对配电网运行情况的监视，掌握负荷特性和规律，制定科学的配电网络重构方案，优化配电网运行方式，达到降低线路损耗和改善供电质量的目的。 （）提高配电网应急能力。 在因恶劣天气、输电线路故障等造成母线失压而在高压侧不能恢复全部用户供电的情况下，生成负荷批量转移策略，将受影响的负荷通过中压配电网安全地转移到健全的电源点上，从而避免长时间大面积停电。,41,配电自动化的意义,（）通过对配电网运行情况的长期监视和记录，掌握负荷特性和发展趋势，为科学
11、开展配电网规划和建设与改造提供客观依据 （）提高供电企业的管理现代化水平和客户服务质量。,42,配电自动化的基本概念,所涉及的相关术语： （1）配电自动化（Distribution Automation，DA） 以一次网架和设备为基础，以配电自动化系统为核心，综合利用多种通信方式，实现对配电网的监测与控制，并通过与相关应用系统的信息集成，实现配电网的科学管理。,43,（2）配电自动化系统 （ Distribution Automation System，DAS） 实现配电网的运行监视和控制的自动化系统，具备配电SCADA（Supervisory Control and Data Acquisi
12、tion）、馈线自动化、电网分析应用及与相关应用系统互连等功能，主要由配电自动化系统主站、配电终端、配电子站（可选）和通信通道等部分组成。,配电自动化的基本概念,44,（3）配电SCADA（Distribution SCADA，DSCADA） DSCADA是配电自动化主站系统的基本功能。通过人机交互，实现配电网的运行监视和远方控制（supervisory control and data acquisition），为配电网的生产指挥和调度提供服务。 （）馈线自动化（Feeder Automation，FA） 利用自动化装置（系统），监视配电线路（馈线）的运行状况，及时发现线路故障，迅速诊断出故
13、障区域并将故障区域隔离，快速恢复对非故障区域的供电。,配电自动化的基本概念,45,配电自动化的基本概念,（）配电自动化主站系统 Master Station System 配电自动化主站系统（即配电主站）是配电自动化系统的核心部分，主要实现配电数据采集与监控等基本功能和电网拓扑分析应用等扩展功能，并具有与其他应用信息系统进行信息交互的功能，为配电网调度指挥和生产管理提供技术支撑。,46,配电自动化的基本概念,（）配电终端 Remote Terminal Unit 配电终端是安装于中压配电网现场的各种远方监测、控制单元的总称 主要包括： 配电开关监控终端Feeder Terminal Unit（
14、即FTU，馈线终端） 配电变压器监测终端Transformer Terminal Unit（即TTU，配变终端） 开关站和公用及客户配电所的监控终端Distribution Terminal Unit（即DTU，站所终端）。,47,配电自动化的基本概念,（）配电子站（Slave station） 为优化系统结构层次、提高信息传输效率、便于配电通信系统组网而设置的中间层，实现所辖范围内的信息汇集、处理或配电网区域故障处理、通信监视等功能。 （）信息交互（Information Exchange）。 为扩大配电信息覆盖面、满足更多应用功能的需求，配电自动化系统与其他相关应用系统间通过标准接口实现信
15、息交换和数据共享。,48,配电网自动化系统的结构,主站,子站,49,配电自动化与其他系统的关系,配电自动化涉及面很广，信息量巨大。它不但有自己实时信息采集的部分，还有相当多的非实时和准时实时信息需要从其他应用系统中区获取。 例如： 从调度自动化系统中获取主网变电站信息 从电力GIS系统中获取配电线路拓扑模型 从生产管理系统（PMS）中获取配电设备参数 从用电营销系统中获取用户信息等。 因此，配电自动化主站系统与其他先关系统的接口问题十分突出和必要。,50,配电自动化与其他系统的关系,如果按照传统的做法，各个系统之间需要做一对一的接口，不但接口数量多且实现形式多样，数据流纵横交错，尤其是日后维护
16、工作量巨大且十分困难。 IEC61968(DL/T1080)标准 为电力企业内部各应用系统间的信息共享提供了接口规范和实现机制。 运用信息交换总线，采用标准的接口，可将若干个相对独立的、相互平行的应用系统整合起来 在每个系统继续发挥自身作用的同时，进行信息交换并实现更多应用功能。,51,配电自动化与其他系统的关系,遵循IEC61968(DL/T1080) ，基于信息交互总线的配电自动化系统与其他系统的互联关系,地理信息系统,生产管理系统,用电营销系统,故障报修系统,调度自动化系统,配电自动化系统,配变监测系统,负荷管理系统,信息交互总线,52,第1讲：配电自动化的基本概念 1.3 配电自动化的
17、发展阶段与趋势,53,国外的配电自动化发展阶段,国外的配电自动化技术经历了三个阶段： 1、自20 世纪50 年代起（局部自动化阶段） 基于自动化开关设备相互配合的馈线自动化系统 2、 自20 世纪70 年代起（监控自动化阶段） 基于通信网络、馈线终端单元和后台计算机网络的配电自动化系统 3、始于20 世纪末期（综合性自动化阶段） 集成了配电网数据采集和监控（SCADA）、配电网分析应用、基于地理信息系统的停电管理、需求侧负荷管理等功能的配电管理系统（DMS）,54,我国自20世纪90年代后期也开展了配电自动化工作 技术方面的问题主要包括早期配电网架存在缺陷且配电设备陈旧落后，配电自动化技术和相
18、关系统、装置不够成熟，供应商和运行单位的实施力量不足； 管理方面的问题主要包括配电自动化的相关标准和规范十分匮乏且出台严重滞后，造成配电自动化建设缺乏有效的指导，有关单位对开展配电自动化工作的复杂性认识不足，应用主体不明确，后期运行和维护工作跟不上。 经过十几年的探索与实践，目前我国配电自动化从理论到技术都已经比较成熟，指导配电自动化系统建设、验收和运行维护的相关标准和规范也相继推出，实现配电自动化已成为当前智能电网建设的重要组成部分。,我国配电自动化的发展,55,日本九大电力公司 北海道 东北 东京 北陆 中部 关西 中国 四国 九州,日本电力公司概要,配电自动化发展较好的国家,56,日本D
19、AS开发的历史,77年 日本最早的配电自动化系统(九州电力) 85年 采用GIS、真正意义的大规模配电自动化系统（DAS，Distribution Automation System）完成(获产业技术大奖) 86年 北陆电力、关西电力引入 87年 四国电力、东北电力引入 89年 中部电力引入 90年 北海道电力引入 94年 九州电力实现100%开关的远动化 96年 开发功能分散型的DAS系统(UNIX服务器) 97年 多服务器型开放型系统 01年 在九州电力已有80个系统投运,57,配电自动化系统（日本东京电力为例 ）,58,分/年.户,(年),九州停电时间,九州电力提高供电可靠性的历程,59
20、,配电自动化的发展趋势,（）多样化。 尽管配电自动化技术的发展经历了三个阶段，但是从欧美和日本等国家的应用情况来看，各个阶段的技术都在使用，并且各有其适应范围。 在我国，随着智能电网建设的开展，配电自动化再度兴起，针对不同城市（地区）、不同供电企业的实际需求，配电自动化系统的实施规模、系统配置、实现功能上不尽相同 在Q/GDW513-2010配电自动化主站系统功能规范中推荐了简易型、实用型、标准型、集成型和智能型等种配电自动化系统的实现形式及对应功能。因此，配电自动化技术及其实现形式的多样化是发展趋势之一。,60,（）标准化。 配电自动化是个复杂的系统工程，信息量大面广，涉及多个应用系统的相互
21、接口和信息集成。 为了促进支持电力企业配电网管理的各种分布式应用软件系统的应用间集成和规范各个系统间的接口，国际电工委员会（IEC）制定了IEC61968（配电管理的系统接口）系列标准。因此，支持基于IEC61968标准的信息交互也成为配电自动化的发展趋势之一。,配电自动化的发展趋势,61,（）自愈。 配电自动化是智能电网的重要组成部分，而自愈是智能电网的重要特征。因此，自愈技术也是配电自动化的发展趋势之一。 自愈的含义不仅仅是在故障发生时自动进行故障定位、隔离和健全区域恢复供电，更重要的是能够实时检测故障前兆和评估配电网的健康水平，在故障实际发生前进行安全预警并采取预防性控制措施，避免故障的
22、发生，或使配电网更加健壮。,配电自动化的发展趋势,62,（）经济高效。 经济高效也是智能电网的重要特征。因此，支撑经济高效的配电网也是配电自动化的发展趋势之一。 与发达国家相比，我国配电网的设备利用率还普遍比较低，尽管在城市中已经基本建成了“手拉手”环状网，但是为了满足安全准则，其最大利用率仍不超过。 多分段多联络和多供一备等接线模式有助于提高设备利用率，但是还必须在发生故障时采取模式化故障处理措施。,配电自动化的发展趋势,63,（）适应分布式电源接入。 随着智能电网建设，光伏发电、风电、小型燃气轮机、大容量储能系统等分布式电源都有可能分散接入电网，一方面对配电网的短路电流、潮流分布、保护配合等带来一定影响，另一方面又能在故障时支撑有意识孤岛供电，增强应急能力。因此，适应分布式电源接入并发挥其作用也是配电自动化的发展趋势之一。,配电自动化的发展趋势,64,
