1、第8章 供配电系统自动化,返回总目录,概 述 变电所自动化配电系统自动化 本 章 小 结 思考题与习题,本章内容,概 述,供配电系统自动化包括供电系统自动化及配电系统自动化, 供电系统自动化又由发电厂自动化、变电站自动化及变电所自动化构成，配电系统自动化在中国电机工程学会城市供电专业委员会起草的配电系统自动化规划设计导则中给出了比较明确的定义。所谓配电系统自动化“是利用现代电子、计算机、通信及网络技术，将配电网在线数据和离线数据、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、用电和配电管理的现代化。”由于篇
2、幅所限，本章只对变电所自动化和配电系统自动化作以介绍。电力系统由发电厂、输变电系统、配电系统和各种不同类型的负荷组成，由各级调度中心对电力系统的运行进行控制和管理。电力系统是一个大系统，而电能的生产、输送及分配是在一个地域广阔、涉及各行各业的区域内进行的,加上电磁过程的快速性，因此对电力系统运行控制的有效性提出了很高的要求。对电力系统运行的基本要求是：保证安全可靠地发电及供电，要有合格的电能质量，要有良好的经济性。,概 述,由于电力负荷始终是变动的，加上系统故障的不可预见性，电力系统有多种运行状态，要求电力系统的运行监视及调度控制系统能够进行快速、有效的判别和处理，以实现对电力系统运行的基本要
3、求。 电力系统各种运行状态及相互间的转变关系如图8.1所示。,图8.1 电力系统的运行状态,变电所自动化,一、变电所自动化的含义变电所自动化是应用控制技术、信息处理技术和通信技术，通过计算机系统或自动装置，代替人工进行各种运行作业，提高变电所运行管理水平。变电所自动化包括综合自动化技术、远动技术、继电保护技术及变电所其他智能技术等多种技术。变电所综合自动化是将变电所二次回路设备(包括控制、信号、测量、保护、自动及远动装置等)利用计算机技术和现代通信技术，经过功能组合和优化设计，对变电所执行自动监视、测量、控制和调节的一种综合性自动化系统。它可以收集比较齐全的数据和信息，有计算机的高速运行能力和
4、判断功能，可以方便地监视和控制变电所内各种设备的运行和操作。它是变电所的一种现代化技术装备，是自动化和计算机、通信技术在变电所中的综合应用。它具有不同程度的功能综合化，设备及操作、监视计算机化，结构分布分层化，通信网络光缆化及运行管理智能化等特征。变电所综合自动化为变电所的小型化、智能化、扩大监控范围及变电所安全、可靠、优质、经济地运行，提供了现代化手段和基础保证。它的应用将为变电所无人值班，提供有力的现场数据采集和监控支持，在此基础上可实现高水平的无人值班变电所的运行管理。,变电所自动化,二、变电所综合自动化的特点1. 功能综合化变电所综合自动化系统综合了变电所内除了交、直流电源以外的全部二
5、次设备的功能。它以计算机保护和监控系统为主体，加上变电所其他智能设备，构成功能综合化的变电所自动化系统。根据用户需求，还可以增加故障录波、故障定位和小电流接地选线等功能。变电所综合自动化系统是个技术密集，多种专业技术相互交叉、相互配合的系统。2. 设备及操作、监视计算机化变电所综合自动化系统的各子系统全部计算机化，完全摒弃了常规变电所中的各种机电式、机械式、模拟式设备、大大提高了二次系统的可靠性和电气性能。不论是否有人值班，通过计算机上的CRT显示器和键盘，就可以监视全变电所的实时运行情况和对各开关设备进行操作控制。3. 结构分布、分层化,变电所综合自动化系统是一个分布式系统，其中计算机保护、
6、数据采集和控制及其他智能设备等子系统都是按分布式结构设计的，一个综合自动化系统可以有十几个甚至几十个微处理器同时并行工作，实现各种功能。这样一个由庞大的CPU群构成的综合系统用以实现变电所自动化的所有综合功能。另外按变电所的物理位置和各子系统的不同功能，其综合自动化系统的总体结构又按IEC标准分为两层，即变电所层和间隔层，由此可构成分散(层)分布式综合自动化系统。4. 通信局域网络化、光缆化从而使变电所综合自动化系统具有较高的抗电磁干扰的能力，能实现 数据的高速传输，满足实时要求，组态更灵活，可靠性也大大提高，而且大大简化了常规变电所繁杂量大的各种电缆。5. 运行管理智能化,变电所自动化,智能
7、化的含义不仅是能实现自动化功能，如自动报警、报表生成、无功调节、小电流接地选线、故障录波、事故判别与处理等以外，智能化还表现为能实现故障分析和故障恢复操作智能化，而且能实现自动化系统本身的故障自诊断、自闭锁和自恢复功能，并实时地将其送往调度(控制)中心。此外，用户可以根据运行管理的要求对其不断扩展和完善。 总之，变电所实现综合自动化可以全面的提高变电所的技术水平和运行管理水平，使其能适应现代化大电力系统运营的需要。 三、变电所综合自动化的基本功能1. 计算机保护计算机保护包括线路保护、变压器保护、馈出线保护、母线保护、电容器保护、备用电源自动投入装置以及接地选线装置等，变压器及高压线路则包括主
8、保护和后备保护。作为综合自动化重要环节的计算机保护应具有以下功能。(1) 故障记录报告(分辨率2ms)，且掉电保持。(2) 时钟校时(中断或广播方式或其他方式)。(3) 存储多套整定值，并能显示整定值和当地修改整定值。(4) 实时显示保护状态(功能投入情况及输入量等)。,变电所自动化,(5) 与监控系统通信，主动上传故障信息、动作信息、动作值及自诊断信息，接受监控系统选择保护类型和修改保护整定值的命令等，与监控系统通信应采用标准规约。2. 数据采集对变电站运行状态的监视和运行参数的实时采集是变电站综合自动化的基本功能之一。变电站的运行参数包括状态量、模拟量、脉冲量。(1) 状态量。变电站内检测
9、的状态量主要有：断路器、隔离开关的分合位置，变电站一次设备状态及报警信号，变压器分接头位置信号等。(2) 模拟量。变电站监测的典型模拟量有：各段母线电压，线路电压、电流和功率值，馈线电流、电压及功率值，频率等。此外还有变压器油温、变电器室温、直流电源电压、所用电压和功率等。(3) 脉冲量。指脉冲电能表输出的以脉冲信号表示的电度量。3. 数据处理与记录变电站综合自动化系统处理和记录的数据主要包括如下。,变电所自动化,变电站运行参数。包括输电线路，变压器的有功、无功、电压、电流、功率因数、电能的统计计算；进线和母线电压各次谐波电压畸变率的分析；各类负荷报表的生成和负荷曲线的绘制。变电站事件记录。例
10、如，断路器动作次数；断路器切除故障时故障电流和跳闸操作次数的累计数；断电保护装置和各种自动装置动作的类型、时间等。越限报警和记录。当变电所内设备运行参数越限时，在发出声光报警的同时，记录监测量的名称、限值越限值、时间等信息。4. 控制与操作闭锁断路器和隔离开关的分合，变压器分接头的调节以及电容器组的投切都可以通过综合自动化系统的CRT屏幕进行操作。为防止计算机系统故障时无法操作被控设备，变电站综合自动化系统应当保留人工直接跳合闸手段。,变电所自动化,变电所自动化,操作闭锁应包括以下内容：(1)操作出口具有跳、合闭锁功能。(2)操作出口具有并发性操作闭锁功能。(3)根据实时信息，实现断路器、刀闸
11、操作闭锁功能。适应一次设备现场维修操作的“计算机五防操作及闭锁”功能，即：防止带负荷拉、合隔离开关；防止误入带电间隔；防止误分、合断路器；防止带电挂接地线；防止带地线合隔离开关。 CRT屏幕操作闭锁功能，只有输入正确的操作口令和监护口令才有权进行操作控制。5. 电压、无功综合控制在供配电系统中，保证电压合格，实现无功基本就地平衡是非常重要的控制目标。在运行中，通常通过调整变压器的分接头，投切电容器组、电抗器组以及调整同步调相器，将电压和无功潮流调整到预定值。6. 通信功能,变电所自动化,变电站综合自动化系统的通信功能兼有RTU的全部功能，在实现遥测、遥信、遥控、遥调的基础上还增加了远方修改整定
12、保护定值、故障录波与测距信号的远传等功能。系统的通信功能既包括系统内部各子系统与上位机(监控主机)及各子系统之间的数据通信，还包括系统与上级(电力部门调度中心的信息交换)。通信系统的通信规约应符合国家标准和IEC标准。7. 人机联系功能 四、 变电所综合自动化的结构变电所综合自动化系统的结构模式可分为集中式、分布集中组屏和分布分散式三种类型。1. 集中式结构这种结构的特点是将变电所中所有的保护、控制、数据采集、测量、远动等都集中在一个控制器上，完成了变电所的集中控制，如图8.2所示。但正是由于全部集中于一个控制器处理，导致控制器承担的工作太多，常常顾此失彼，反映速度慢。集中式系统结构的可靠性低
13、，功能有限，其系统的扩展性和维护性都较差，远远不能满足国家标准和变电站实际运行要求。,变电所自动化,图8.2 集中式结构示意图,2. 分布分散式结构变电站综合自动化系统的分布分散结构如图8.3所示，是按回路设计的，它将变电站内各回路的数据采集，计算机保护和监控单元组合成一套装置，就地安装在数据源现场的开关柜上。每条回路对应一套装置，装置的设备及装置与装置之间相互独立，通过网络电缆连接，与变电站主控机通信。该结构的特点是减少了变电站内的二次设备和电缆，节省了投资，简化了维护。具有模块化的特点，装置相互独立，系统中任一部分故障时，只影响部分，因此，提高了整个系统的可靠性，也增强了系统的可扩展性和运
14、行的灵活性,变电所自动化,图8.3 分布分散式结构示意图,变电所自动化,图8.4 分散式集中组屏结构,3. 分散式集中组屏结构分散式集中组屏结构按功能划分成数据采集单元，控制单元和计算机保护单元等若干子模块，然后分别集中安装在变电站控制室的数据采集屏，控制屏和计算机保护屏上，通过网络与主控机相连，如图8.4所示。,变电所自动化,这种按功能设计的模块结构的软件相对简单，调试维护方便，组态灵活。系统便于扩充和维护，整体可靠性高，其中一个环节故障，不会影响其他部分的正常运行。但因为采用集中组屏方式，所需连接电缆和信号电缆较多。因此，分布式集中组屏结构适用于主变电所的回路数相对较少，一次设备比较集中，
15、从一次设备到数据采集柜和控制柜等所用的信号电缆不长，易于设计，安装和维护管理的10kV35kV供配电系统变电所。,配电系统自动化,一、概述随着我国在经济上的可持续发展和人民物质文化水平的不断提高,用户对电力需求越来越大，对供电质量和供电可靠性的要求越来越高。尤其是在国家颁发的中华人民共和国电力法贯彻实施以后，电力已经作为一种商品进入市场，接受用户的监督和选择，对电力供应中的停电影响要追究经营者的责任。还有，高技术和精密装备对电能也随之提高，配电网供电可靠性已是电力经营者必须考虑的主要问题。为此，加快城乡电网的改造，加快配电系统自动化的进程就显得尤为重要。配电系统自动化是电力系统自动化的必然趋势
16、，是综合应用现代电子技术、通信技术、网络技术和图形技术，将配电系统在正常和事故情况下的监督、保护、控制和供电企业的工作管理有机融合在一起的综合性先进技术。目前，欧美和日本等发达工业国家正在大力使用和推广该技术，国内部分电力企业也对此生产了浓厚的兴趣。实践表明，配电系统自动化可以大大提高配电网安全运行水平，提高供电质量，降低人们的劳动强度并充分利用现有设备的能力,配电系统自动化,二、 配电系统及其特点电能是一种特殊的商品。为了远距离传送中降低损耗，需要提高电压，实施高压输电；为了分配和使用，需要降低电压，实施低压配电、供电和用电。这样，发电输电配电就构成了一个有机系统。通常把由各种类型的发电厂、
17、输电设施和配电设施以及用电设备组成的电能生产与消费系统称为电力系统。发电厂包括水电站、火电厂及核电站等；输电设施包括输电线路、变电站和开关站等，配电实施包括配电线路、配电变电站和配电变压器等。电力系统的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到用户。1. 配电系统概念在电力系统中，各级电压的电力线路及其联系的变电站组成的统一体，称为电力网。电力网又可分为输电网和配电网。从发电厂发出的电能通过输电网送往消费电能的地区，再由配电网将电力分配至用户。配电区域内的配电线及配电设施的总称叫配电系统，如图8.5所示。,配电系统自动化,它由变电站、配电站、配电变压器
18、及二次变电站以下各级电力线路、发电厂直配线路和进户线及用电设备组成。配电网的主要功能是从输电网接受电能，并逐级分配或就地消费，即将高压电能降低至方便运行又适合用户需要的各级电压，组成多层次的配电网向用户供电。配电网按配电线路形式分，有架空配电网和电缆配电网。按电压等级分，有高压配电网(10kV以上)、中压配电网(10kV、6kV、3kV),图8.5 配电系统,配电系统自动化,和低压配电网(1kV以下)；按所在的地域或服务对象分，有城市配电网(向一个城市及其郊区分配和供应电能的电力网)和农村配电网(向县范围内的农村、乡镇、县城供电的电力网)。2. 电网特点1) 城市配电网的主要特点(1) 配电网
19、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。(2) 用户对供电质量要求较高。(3) 深入城市中心地区和居民密集区，负载相对集中，发展速度快，因此在规划时应留有发展余地。(4) 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。(5) 对配电设施要求高。因为城市配电网的线路和变电站要考虑占地面积小、容量大、安全可靠、维护量小及城市景观等各方面因素。(6) 随着配电网自动化水平的提高，对供电管理水平的要求越来越高。2) 农村配电网的主要特点,配电系统自动化,(1) 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。(2) 供电分布面积广，线路长，
20、负载小而分散；用电的季节性强，设备利用率低。(3) 农电队伍不稳定，专业水平不理想。(4) 农电用户多数是乡镇企业、农业排灌和农民生活用电，专业安全用电知识较欠缺，严重影响安全供用电。另外，我国配电网还有一个显著特点，就是中性点不接地或经消弧线圈接地，目前还有采用中性点经电阻接地方案的。这些接地方式的选择主要是从供电的可靠性、电网的各种运行工况、故障时异常电压和电流对供电设备的影响、有关的设备供应情况、有关的设计技术和继电保护技术要求等方面考虑的。所以，配电系统自动化的实施必须结合我国配电网的具体实际情况来进行。 三、 配电系统自动化的概念,配电系统自动化,中国电机工程学会城市供电专业委员会起
21、草的配电系统自动化规划设计导则给配电系统自动化作了比较明确的定义，本章开始即作了介绍。配电系统自动化的内容众多，但可以根据自动化设备、装置、系统所涉及的职能部门进行划分，大致由以下几个方面的内容组成。(1)配电网调度自动化。包括配电网数据采集和监控(SCADA)、配电网监控和数据采集系统，以辅助调度员做好配电网运行工作。(2)配电自动化。它包含变电站自动化和馈线自动化。 变电站自动化(Substation Automation，SA)包括配电站、开闭所自动化。它是利用现代计算机技术、通信技术将变电站的二次设备(包括信号系统、测量仪表、继电保护、自动装置和远动装置等)经过功能组合和优化设计，利用
22、先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和计算机保护以及与调度通信等综合性的自动化功能,实现变电站的自动化。,配电系统自动化, 馈线自动化(Feeder Automation，FA)是指配电线路的自动化，包括故障自动隔离和恢复供电系统，馈线数据检测和电压、无功控制系统。主要是在正常情况下，远方适时监视馈线分段开关与联络开关的状态及馈线电流、电压情况，并实现线路开关的远方分合闸操作；在线路故障时，能自动的记录故障信息、自动判别和隔离馈线故障区段以及恢复对故障区段的供电。(3) 配电管理系统(Distribution
23、Management System，DMS)就是把配电网控制中心的各种监视、控制和管理功能，其内容包括配电网数据采集和监控(SCADA)和各种高级应用软件(PAS)等，连同配电自动化(DA)一起，称为配电管理系统。(4) 配电图资系统(AM/FM/GIS)。配电图资系统是自动绘图(Automatic Mapping，AM)、设备管理(Facilities Management，FM)、地理信息系统(Geographic Information System，GIS)的总称，也是配电系统自动化的基础。AM就是自动绘图，包括制作、编辑、修改与管理图形，这些图形可以是地图、设计图或各种其他图形。一般
24、是用数字化仪器将以城市街区地图为背景的配电网络接线图及其供电区域，按一定的规定输入到计算机中，形成一种由数据支持的可检索的配电网地理位置数字地图。FM是利用数字化地图及其数据库，进行配电设备的管理。GIS是为了获取、存储、检索、分析与显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统,配电系统自动化,(5) 需方用电管理(Demand Side Management，DSM)。与传统的负荷管理不同，它不是由电力部门(供方)单方面管理用户负荷，而是千方百计地调动用户的积极性，使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，减少能源消耗和供需双方的费用支出的目的。其内容包括负荷监控、管
25、理和远方抄表、计费自动化两方面。 随着计算机网络技术、多媒体技术和信息集成技术的发展和应用，配电自动化中的适时数据和历史数据库与配电管理系统及配电图资系统相结合，进行信息集成，构成完整的自动化系统，也就是我们目前所说的配电系统自动化。 四、配电系统自动化的意义和目的我国配电系统自动化的发展是电力市场和经济建设的必然结果。长期以来配电网的建设未得到应有的重视，建设资金短缺，设备技术性能落后，事故不断发生，严重影响了人民生活和经济建设的发展，随着电力的发展和电力市场的建立，配电网的薄弱环节显得尤为突出，形成电力需求与电网设施不协调的局面。,随着市场观念的转变和电力发展的需求，配电系统的自动化已经作
26、为供电企业十分紧迫的任务。城市电网，从20世纪80年代就意识到配电网的潜在危险，1990年5月召开了全国城网工作会议，指出了城市配电网在电力系统的重要位置，要求采取性能优良的电力设备，以提高供电能力，保证供电质量。配电网综合实施改造是实施配电系统自动化的前提，没有合理的电网结构、优良的设备是不可能实现配电系统自动化的。但由于早期的配电网已经基本形成，只能在原来配电网的基础上进行改造，因此难度大，要力争达到自动化的目的，做好统筹规划，从设备上符合现代城市的发展要求。对城市配电网电力设备的基本要求是技术上先进、运行安全可靠、操作维护简单、经济合理、节约能源及符合环境保护要求。实现配电系统自动化的意
27、义在于：有利于在配电网正常运行时，通过监视配网运行工况，优化配网运行方式；有利于满足和保证供电的质量，符合高新技术装备和居民家用电器的要求，避免高峰低谷，电压幅值和频率以及谐波对用户所产生的不良影响；有利于在保证供电可靠性的前提下，确保电力用户用电的时效性，满足电力用户的供电需求；有利于降低,配电系统自动化,配电系统自动化,电网的损耗，提高网络的供电能力，减少用户的停电机率；有利于提高配电网设备的可靠性运行能力，大大地减轻运行人员的劳动强度和维护费用；由于实现了配电系统自动化，可以合理控制用电负荷，从而提高了设备的利用率；由于采用了自动化设备，当配电网发生故障或异常运行时，能快速隔离故障区段，
28、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，这样就有利于提高设备的故障判断能力和自动隔离故障，恢复非故障线路的供电条件；采用自动抄表记费，可以保证抄表记费的及时和准确，提高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。例如，山东省高密城区在城区配电网改造调整之前，城区10kV线路的线损率为2.67%，配网自动化工程实施之后，线损率降为1.52%，下降了1.15个百分点；可靠率由原来的 96%提高到99.96%；1999年供电量为30732.2万kWh，按此计算每年节约电量为353.4万kWh，节能效益按0.40元/(kWh)计算，每年节约141.36万元。
29、由于在配网自动化工程实施过程中，运用了大量新技术、新产品和免维护设备，并实现了环网供电，有效减少了事故、检修的停电范围，减少了停电次数和停电时间，带来了可观的社会效益和经济效益。每年按多供电50h计算，多供电量为175.4万kWh，多供电效益为87.7万元。,配电系统自动化,实现配电系统自动化的主要目的是：(1) 提高电网供电的可靠性。这是配电自动化最根本和最首要的目的。目前我国的现状供电可靠率还不能满足现代工业和居民生活用电的要求，与发达国家相比差距较大。通过城市电网改造，到“九五”末，全国大多数城市电网的供电可靠率RS3(不记限电)应当达到99.7%以上，有一批城市电网供电可靠率RS3应达
30、99.95%以上，RS1(计入全部影响停电因素)达到99.8%，争取部分供电企业达到先进水平，即RS3达到99.98 %、RS1达到99.9%。如果不采用配电自动化，要实现这个目标是根本不可能的。(2) 提高配电网的供电质量和降低线损。目前，用电市场对供电系统的电能质量提出了新的、更高的要求，所以提高供电质量和降低线损，也是城市电网自动化的重要目的。我国电网1995年的统计网损率为8.77%，而世界经济发达国家的平均网损率仅为3%5%。以某城区供电局为例，该局年最高负荷约为150MW，年售电量约8亿kWh，如果能加强城网改造，合理进行网络配置以及优化无功补偿，降低线损率0.10%，经初步测算就
31、可节省300万元以上。,配电系统自动化,(3) 提高用户满意度。供电部门除了在供电可靠性和电压质量上要使用户满意外，还应当使用户不为用电烦恼。例如，对实行分时电价制的用户，可利用配电自动化通道协助他们合理停用或投入一些耗能设备，既保证设备发挥作用，又可节约电费。(4) 提高供电部门的劳动生产率。供电部门提高劳动生产率的主要途径是实现配电自动化，例如，变电站实现综合自动化后为实现无人职守创造了条件，配电线路的在线监测和遥控为及时提供线路运行状况，减少故障巡查和处理创造了条件，这些都有利于提高劳动生产率。当前我国配电网仍处于方案的探索时期，特别是我国配电网的规模及覆盖面，市场之大是任何一个经济发达
32、或发展中国家无法比拟的，而我国配电网的发展也是随经济发展同步进行的，我国的配电网与国外配电网有多方面的区别，不可能完全照搬，应该在吸收国外先进技术和设备的基础上，进行中国配电网改造和自动化的研究。 五、配电系统自动化的基本功能及实现原则,配电系统自动化,由于配电系统自动化所包含的功能五花八门，不可能用一个单一简单的方式来说明配电系统自动化所包含的各种功能。本书遵循以下3个分析原则来说明配电系统自动化的功能。原则一，电网功能和用户功能区别开来；原则二，在线功能和计划功能区别开来；原则三，运行工作和维修工作区别开来。因此配电系统自动化的主要功能有：配电网运行和管理功能，运行计划模拟和优化功能，运行
33、分析和维护管理功能，用户负荷监控和故障报修功能。1. 配电网运行和管理功能1) 配电网运行监视 对配电网的运行监视是指通过采集配电网上的状态量(如开关位置和保护动作情况等)和模拟量(电压、电流和功率等)及能量，从而对配电网的运行状况进行监视。它包括配电网及变电站运行状态监视、电网负荷监视、电网拓扑结构监视、切换动作监视、报警监视和设备越限运行的监视。 配电网运行状态监视能使电力公司随时掌握电网接线状况和负荷状况，也可帮助判明用户故障报修和管理现场工作班的地点。,配电系统自动化,电网负荷监视是对中压和低压电网的负荷提供最佳可能的估算，也能计算整个电网的电压和设备负载，并能检测出过电压或负载等问题
34、。电网拓扑结构监视是当高压/中压变电站或中压电网中的开关位置变化时，自动而且几乎是同时地更新网络拓扑结构。 切换动作监视是记录所有进入系统的工作内容，对每组切换动作的细节全都记录下来。2) 配电网运行的控制对配电网运行的控制是指在需要的时候，远方控制开关的合闸或跳闸以及有载调压变压器的分接头，以达到所期望的目的(如满足电压质量的要求、负荷平衡和无功补偿等)。其内容包括就地自动控制和地区遥控。就地自动控制是仅需要就地信息而无需要知道电网接线状况就可进行控制的动作。它是由变电站的控制设备就地实现的操作，如通过本身安装的继电保护和重合闸装置实现自动跳闸或重合闸；变压器的有载分接开关、电容器的投切开关
35、通过按远方整定的整定值就地自动控制切换或投切等，都属于就地自动控制功能。地区遥控是协调各个就地功能，它是由运行人员通过各类通道向设备发出投切的控制而完成的操作的，也可以由运行人员通过流动终端站向现场工作班发出工作命令后再就地实现操作。,配电系统自动化,3) 配电网的保护 配电网的保护功能是指检测和判断故障区段，并隔离故障区域，维持正常区域供电。4) 故障诊断分析与恢复供电 它包括用户故障信息的收集，根据用户故障报修对低压电网的故障进行诊断与定位分析；根据继电保护及断路器动作情况和故障检测动作情况对中压电网的故障进行诊断与定位分析，恢复供电操作和现场抢修的安排。5)运行情况统计及报告 它包括运行
36、计划资料、管理控制资料和维修资料，在配电网数据管理中的配电运行动态数据中记录和更新。2. 运行计划模拟和优化功能1) 配电网运行模拟,它包括配电网负荷的估计、有功和无功潮流计算、倒闸操作的模拟(例如确定最合理的变压器分接头位置、电容器投切的整定、确定环网中开环点的最适当位置等)和事故的模拟计算等。事故的模拟计算包括馈线的各种类型短路的计算和冷负荷起动的计算(冷负荷起动的计算是用于估计电网上重新接通的负荷值)。2) 倒闸操作计划的编制它包括编制遥控或遥控操作命令及委派现场操作人员的操作任务的计划，对倒闸操作后可能影响用户用电的分析和及时通知用户等内容。3) 入网关口电量的计划和优化 根据配电网的
37、负荷及潮流，合理安排各入网关口的电量，这样不仅使购买成本最低，损耗最小，又能保证供电质量。3. 运行分析和维护管理功能它主要是对配电网故障和供电质量反馈的信息进行运行分析(如控制装置及配电设备的误动作及故障分析、电网故障分析和电能质量分析等)，以及根据设备状况进行维修计划的编排，制定打印工作任务单，对维修工作的班组进行跟踪管理及对维修结果进行分析以得知维修的费用和效益。,配电系统自动化,配电系统自动化,4. 用户负荷监控和故障报修功能1) 用户端负荷和电能质量的遥测 通过对用户端负荷的遥测，可以了解该用户的负荷曲线和特性，用于统计分析以建立负荷预测模型；通过对电流、电压、三相不平衡度、短时或瞬
38、时断电、电压偏移率以及谐波的测量，可以诊断向用户供应的电能质量。2) 用户端负荷和表计的控制 根据与用户的合同遥控整定表计的参数，可按日和季度不同电费的分时电价来调节用户的用电量，通过自动装置遥控用户的大型空调机、电热水器等的分时投切，使其随电价的变化而调节用电。在电网发生意外情况时遥控改变用户的电力供应整定值以实现有效的电力平衡等。3) 用户故障报修处理系统 它包括用户故障报修的人工应接记录和自动应接记录。将用户报修信息输入配电网地理信息系统，为分析事故提供准确的信息，根据调度对事故的分析和处理估计向用户提供可能恢复供电的大致时间，并列入语音处理装置，作为对用户应答的内容。,配电系统自动化,
39、目前，配电系统自动化的功能还在进一步的完善之中。 配电系统自动化是电力发展到一定阶段的必然产物。随着电力市场及水平的提高，配电系统面临着一场新的改革和发展，配电系统自动化必将进一步得到完善。但是配电系统自动化在中国仍然是一种新生事物，要采取科学的态度、实事求是的原则，加强我国配电网自动化的研究，因地制宜地进行配电网的改造。因此，无论是大中城市配电网还是小型城市、县级城市甚至农村配网，在实施配电系统自动化过程中主要应考虑以下几个原则：(1) 统筹考虑，全面规划。主要是需密切结合配电系统建设改造规划，同步制定配电系统自动化规划，同时要同步考虑通信规划，以确保数据和信息的快速通畅传递，既利于快速监视
40、控制，又利于信息共享。例如农村电网即将结束的二改三工程就为以后的配电系统自动化打下了坚实的基础。(2) 分析现状，优化设计。自动化规划必须从现状出发，分析地区配电网的实际应用情况，如本地区配电网络结构、设备状况、现有自动化程度、现有负荷及其发展趋势(数量及用电特性、用电性质、对电能质量和供电可靠性要求等)。找出本地区配电网存在的问题，本着实事求是的精神，进行优化设计并确定具体目标。要充分注意自动化系统的标准性、开放性、集成性、可扩充性、安全性和可维护性。,配电系统自动化,(3) 因地制宜，分布实施。我国各地经济基础不同，发展很不平衡。可先粗略地分为几类，并制定出自动化功能的基本配置，各城市进一
41、步制定实施细则和具体方案。由于各城市经济发展水平不同，配电网及其自动化程度当然也不同，所以各城市首先要实事求是地正确定位，然后根据当地的实际，恰当选定自动化的装置配备和功能配置，构成符合实际的、切实可行的、有效益的配电系统自动化规划。制订规划后，要有计划的分布实施，并应先作试点，经技术上、效益上和经济上的综合评估后，再作改进，然后逐步推广。(4) 信息共享,增强效益。远方通信是自动化的关键技术,RTU 要符合配电网分布(散)式的特点，通信方式应考虑通信功能强、误码率小、速度快，符合远方实时监控功能的方式。主要是要完善通信系统，使信息能快速通畅传递，使一个信息能多方使用，多重效益，既可为供电企业
42、所用，又可为用户服务增加功能和效率；既解决在线实时监测控制，又可为离线的管理工作发挥作用；既可为当时的运行、检测所用，又可作为历史档案资料，已备统计分析研究及长期规划所用。若与管理信息系统经过接口联通后，还可为各级领导 所用。,配电系统自动化,(5) 充分利用，适当改造。计算机应用软件的开发，首先选择具有兼容、开放的操作平台，对各种标准的数据库应具有连接功能，地理信息应实时地反应配电系统的潮流及负荷情况、对事故记录及信息反馈；可实现远方抄表、负荷控制、设备数据库统计及规划、无功优化的理论计算等。计算机软件功能是配电系统自动化的核心，好的软件可充分体 现出技术和自动化的水平，应充分比较。还应充分
43、利用现有的自动化设施及其软件。对非标准系统，可通过必要的转换接入标准系统(要开发接口)，尽量延长可用期限，切忌大拆大换。(6) 领导重视、专业协作。配电网自动化是一项复杂的综合性工程，涉及的专业多，领导重视是配电系统自动化工作取得实效的关键，领导要协调各专业工作，组织好各专业的密切工作，尽力避免不应有的预算、缺口和重复。,本章小结,供配电系统自动化包括供电系统自动化及配电系统自动化, 供电系统自动化又由发电厂自动化、变电站自动化及变电所自动化构成。 变电所自动化是应用控制技术、信息处理和通信技术，通过计算机系统或自动装置，代替人工进行各种运行作业，提高变电所运行管理水平的一种自动化系统。变电所
44、自动化的范畴，包括其综合自动化技术、远动技术、继电保护技术及变电所其他智能技术等多种技术。变电所综合自动化是将变电所二次回路设备(包括控制、信号、测量、保护、自动及远动装置等)利用计算机技术和现代通信技术，经过功能组合和优化设计，对变电所执行自动监视、测量、控制和调节的一种综合性自动化系统。配电系统自动化在中国电机工程学会城市供电专业委员会起草的配电系统自动化规划设计导则中给出了比较明确的定义。所谓配电系统自动化，“是利用现代电子、计算机、通信及网络技术，将配电网在线数据和离线数据、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、用电和配电管理的现代化。”,习题与思考题,8-1 配电网综合自动化系统的主要功能有哪些？ 8-2 什么是馈线自动化？它是如何实现故障隔离和自动恢复供电的？ 8-3 负荷管理的功能和作用有哪些？ 8-4 配电网自动化中的GIS地理信息系统的主要作用是什么？ 8-5 简述配电系统及其特点。 8-6 什么是变电站综合自动化？变电站综合自动化系统有哪些特点？ 8-7 变电站综合自动化系统的主要功能有哪些？ 8-8 配电系统自动化的基本功能有哪些？实现原则是什么？,
