2022年配电网自动化.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 配电网自动化配电自动化系统 DAS 是一种可以使配电企业在远方以实时方式监视、和谐和操作配电设备的自动化系统；其内容包括配电网数据采集与监视SCADA 系统、配电地理信息系统 GIS和需求侧治理 DSM 几个部分；一、配电网自动化的功能：1配电网实时数据采集与掌握SCADA ；通过终端设备和通信系统将配电网的实时状态传送到主站, 在主站对配电网络进行远方监视和掌握,与调度自动化类似,包括配电开关的状态、爱护动作信息、运行数据等；2供应主站掌握方式下的馈线自动化功能；用于完成线路故障的快速定位、隔离和非故 障区段的供电复原,要求适用于各种复杂的网

2、络；3配电地理信息治理AM/FM/GIS ；以地理图为背景对配电设备、配电网络进行分层次治理,包括查询、统计等；4配电网应用分析PAS；对系统采集的运行数据进行分析运算,为调度员供应帮助决策,包括 网络拓扑、状态估量、潮流运算、无功优化、仿真培训等；配电网具有输电网不同的特点,因此配电网应用分析的算法与能量治理系统EMS 有所不同；5与其它应用系统如MIS 接口；依据生产和治理的要求,配电主站系统需要与其它应用系统交换数据,给供电企业内部其它部门供应配电网信息；配网主站的建设应遵循统筹规划分步实施的原就,在规划时要考虑系统的安全牢靠、有用和扩展性；配电自动化的意义：在正常运行情形下, 通过监视

3、配网运行工况,优化配网的运行方式；当配网发生故障或反常运行时,快速查处故障区段及反常情形,快速隔离故障区段,准时恢复非故障区段用户的供电,缩短对用户的停电时间,削减停电面积； 依据配网电压合理掌握无功负荷和电压水平,改善供电质量,到达经济运行目的；合理掌握用电负荷,从而提高设备利用率； 自动抄表计费, 保证抄表计费的准时和精确,并可为用户供应自动化的用电信息服务等；二、配电网自动化的结构提高了企业的经济效益和工作效率,配电自动化系统,亦称配电治理系统DMS 或配电自动化 /需求方治理系统DA/DSM ,是包括 110/10kV 变电所的10kV 馈线,开闭所、二次配电站和用户在内的配电系统的整

4、体数字自动化与能源治理系统；（1）配电治理系统掌握和治理的综合自动化系统,称为配电治理通常把从变电、 配电到用电过程的监视、系统 DMS ；配电治理系统是一个涉及供电企业运行治理、络系统；以配电自动化实时环境、地理信息系统、设备治理、 用户服务等各个方面的电脑网 综合性数据库系统等为基础,组成多个相对独立的应用功能子系统,包括配网自动化DA 、配电工作治理DWM 、故障投诉治理TCM 、自动作图 AM 和设备治理 FM 、负荷治理LM 、配网分析系统DAS 等；以实现配电网的治理自动化,优化配网运行、提高供电牢靠性、为用户供应优质服务；主要功能：实现配网的运行、监控、故障诊断、故障隔离与网络重

5、构决策；供应大用户负荷采集、掌握功能；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 投诉 处理、故障定位与复原供电；网络建模与网络拓朴、状态估量、配网潮流、网损与压降分析、短路电流、电压 /无功掌握、负荷猜测等；6.配网运行工作、统计报表治理；配电设计、施工、检修治理；7、图纸治理 AM / FM / GIS 配电图纸治理系统是基于地理信息系统GIS 的自动作图 AM 和设备治理 FM 系统； 它把标明有各种电力设备和线路的街道地理位置作为配电网治理和修理电力设备以及查找和 排除设备故障的有力工具；至 上 级 调度监控终端 ：出

6、线开关终端分段开关终端开闭所开关终端配信控信站信联络开关终端电小区变电站开关终端网制控控道分道终道监测终端：制中端中配电变压器监测终端心心配电所监测终端其他终端 配电网治理系统构成示意框图（2）馈线自动化 馈线自动化是指变电站出线到用户用电设备之间的馈电线路自动化,其内容可以归纳为 两大方面： 一是正常情形下的用户检测、资料测量和运行优化；二是事故状态下的故障检测、故障隔离、转移和复原供电掌握；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 配电网自动化掌握中心区域工作站区域工作站区域工作站RTU RTU 基于 FTU 的远方掌握

7、方式馈线自动化系统示意图馈线自动化是配电网自动化的重要组成部分；要实现馈线自动化,需要合理的配电网结构,具备环网供电的条件；各环网开关、 负荷开关和街道配电站内开关的操作机构必需具有远方操作功能；环网开关柜内必需具备牢靠的开关操作电源和供 FTU、通信设备用的工作电源；具备牢靠的、不受外界环境影响的通信系统；馈线自动化在正常状态下,实时监视馈线分段开关与联络开关的状态和馈线电流、电压情形, 实现线路开关的远方或就地合闸和分闸操作；在故障时获得故障记录,并能自动判别和隔离馈线故障区段,快速对非故障区域复原供电；其中故障定位、 隔离和自动复原对提高供电的牢靠性和缩短非故障区的停电时间有重要意义,这

8、也是馈电自动化的一项主要功能；1.馈线运行状态监测：分为正常状态和事故状态监测；正常状态监测的量主要有电压幅值、电流、有功功率、无功功率、功率因数等以及开关设备的运行状态；监测量是实时的,监测设备一般称为馈线终端单元FTU ；在有通讯设备时,这些量可以送到某一级配电SCADA 系统；在没有通信设备时,可以挑选某些可以储存或指示的量加以监测；配电网中的监测点很多,应挑选确有必要的监测点加以监测,以节约投资；装有 FTU 的配电网, 同样可以完成事故状态下的监测；没有装设 FTU 的地点可装设故障指示器,通常将其装在分支线路和大用户入口处,具有肯定的抗干扰才能和定时复位功能；假如故障指示器有触点,

9、也可以经过通信设备把故障信息送到某一级配电 SCADA 系统；2.馈线掌握：利用配电网中可控设备主要是开关设备对馈线实行事故状态下和正常运行时的掌握；3.馈线的故障定位、 隔离和自动复原供电：这是馈线自动化的一个特殊功能,由断路器、分段器所组成的系统,能在馈线发生永久性故障时,自动对故障进行定位,通过开关设备的次序动作实现故障隔离；在环网运行或环网结构但开环运行的配电网中实现负荷转供,复原供电； 在发生瞬时性故障时,通常因切断故障电流后,故障自动消逝,可以由断路器自动重合而复原对负荷的供电；（3）配电网图资地理信息系统1、编辑爱护功能：该功能可分为图层编辑和数据编辑两部分,所谓图层编辑,即可以

10、在相应地图层上增加、删除、修改基本地理信息单元；如增加一条道路,一座建筑物等；所谓数据编辑功能,即在 GIS 上增加、删除、修改电力设施的属性数据,如转变杆塔位置、增加或删除一条线路等,我公司的线路数据档案就是在该功能的基础上进行爱护；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2、查询分析功能：可以在地图上查到高低压线路、配变、开关箱、电表箱等各种电力设施的位置,以及该电力设施的各种技术参数；可以按选定的要求,查询如配变型号、供电半径、导线规格而列出相应的线路或和配变的数据等；3、调度 SCADA 信息查询：通过接口,将调度

11、 SCADA 数据存入 GIS 数据库,在 GIS平台上就可以看到类似于调度 SCADA 系统画面, 显示各条 10KV 线路的全部实时遥测、遥信量,使调度 SCADA 的该项功能,扩展到全部 GIS10KV 线路上去；同时,在 GIS 上可以查看某一线路的任意时段内的负荷曲线；另外, 仍具有负荷报警功能,即依据导线规格及定值确定的最大负荷电流,当线路电流大于设定值时,会显现红字报警；4、电网故障定位功能：当电力用户显现故障或停电时,只要报出用户名,就可在 GIS上查出该用户的配变名称,以及配变在地图上的位置；同时列出掌握该配变所在线路的隔离开关及断路器,为快速找到故障点,准时隔离故障制造条件

12、；5、停电范畴显示：在 GIS 上拉开断路器时,地图上由该断路器及单刀掌握的线路的颜色由红色转为绿色,并列出全部停电的用户；地理、地质、地貌 各类表格、文档、等基本图形 /图像 数字等文本信息信息信息储备和治理数据库治理GIS 软件包信息分析和应用系统报表库各类图形分析报表配电 GIS 的基本结构框图（4）需求侧治理需求侧治理 DSM 是指在政府法规和政策的支持下,实行有效的鼓励和引导措施以及适宜的运作方式,通过发电公司、电网公司、能源服务公司、社会中介组织、产品供应商、电力用户等共同协力,提高终端用电效率和转变用电方式,在满意同样用电功能的同时削减电量消耗和电力需求,到达节约资源和爱护环境,

13、实现社会效益最好、各方受益、最低成本能源服务所进行的治理活动；DSM 的目标主要集中在电力和电量的转变上,一方面实行措施降低电网的峰荷时段的电力需求或增加电网的低谷时段的电力需求,以较少的新增装机容量到达系统的电力供需平衡；另一方面, 实行措施节约或增加电力系统的发电量,在满意同样的能源服务的同季节约了社会总资源的消耗；从经济学的角度看,DSM 的目标就是将有限的电力资源最有效地加以利用,使社会效益最大化；在 DSM 的规划实施过程中,不同地区的电网公司仍有一些具体目标；如供电总成本最小、购电费用最小等目标；DSM 的对象主要指电力用户的终端用能设备,以及与用电环境条件有关的设施；包括以下 6

14、 方面： 1用户终端的主要用电设备,如照明系统、空调系统、电动机系统、电热、电化学、冷藏、热水器等；2可与电能相互替代的用能设备,如以燃气、燃油、燃煤、太名师归纳总结 阳能、沼气等作为动力的替代设备；3与电能利用有关的余热回收,如热泵、热管、余热第 4 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 和余压发电等；4与用电有关的蓄能设备,如蒸汽蓄热器、热水蓄热器、电动汽车蓄电瓶等；5自备发电厂, 如自备背压式、 抽汽式热电厂, 以及燃气轮机电厂、 柴油机电厂等； 6与用电有关的环境设施,如建筑物的保温、自然采光和自然采暖及遮阴等；（5）远程自动抄表系统

15、自动抄表 AutomaticMeterReading-AMR是指利用微电子和电脑网络、传感等技术自动读取和处理表计数据,将城市居民的用水、电、气信息加以综合处理的系统；自动抄表技术使各水、 电、气公司及物业治理部门从根本上解决了入户抄表收费给用户和抄表人员带来的麻烦, 防止了很多不必要的纠纷；精确而便利的收费系统,不但能提高治理部门的工作效率,也适应现代用户对用水、用电、用气缴费的需求；现在最常见的远程自动抄表系统是采纳分线制集中抄表方式,即由采集器定时次序采集来自多路分线连接的水、电、气表信号并进行数据处理、储备,各采集器之间采纳总线制连接,最终连接至电脑； 其典型特点是各户表通过分户线连接

16、至采集器位置；系统一般分为四层次结构；现场采集器、服务器区域治理器附带一个掌抄器；系统结构如以下图所示：、通信掌握器、治理器中心,部分产品仍会远程抄表电脑系统公用 网集中器 /交换机集中器 /交换机集中器 /交换机配电线载波 RS-485 分层远程自动抄表系统示意框图三、配电网自动化的实现案例一个胜利的配网自动化系统典范 美国长岛电力公司LILCO 配网自动化系统；该公司从 1994 年开头在 GE-Harris 公司的支持下开头用850 个 DART RTU 和无线数字电台组成了以配电网故障快速隔离和负荷转移为主的配网馈线自动化系统,在54 年内防止了595675个用户的停电事故依据美国事故

17、统计标准,用户停电时间在min 及以上时即为停电事故,并因此获得了IEEE DA/DSM大奖；美国纽约长岛电力公司为100 万人口供应服务, 共有 750 条馈线, 其中绝大部分为架空线路, 这些线路常常遭受雷击、冰雹飓风等影响而引起短路故障；通过对客户停电分析,一条主要线路的故障大约会引起2000 个客户停电；为了削减这些故障和提高供电牢靠性,该名师归纳总结 公司除实行常规方法外,仍实现了以配电网故障快速隔离和负荷转移为主的配网馈线自动化第 5 页,共 9 页系统；整个系统大致经受了3 个阶段：自动分段、引入通信和SCADA 系统、非故障段自动复原供电；图1 是该公司配网馈线自动化系统示意框

18、图；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图 1 配网馈线自动化示意框图1 自动分段算法实现1.1 故障检测算法早在 1980 年,长岛电力公司安装了 400 多个带无线电掌握的柱上开关,主要包括中压真空开关和电流互感器等设备；安装了这些设备之后,削减了故障时间,但故障发生频率没有发生多大变化； 为了进一步提高配网自动化系统的性能,需要有智能的远端馈线监控单元FTU ,能够检测负荷侧永久性故障和在变电站断路器闭锁之前断开负荷开关,以便实现自动分段的功能； 长岛电力公司挑选了GE-Harris公司的配网馈线自动化专用设备DART RTUFTU,它可以从开关的

19、电流互感器、电压互感器沟通二次侧直接接入,并掌握执行相应程序规定的跳闸和重合命令；DART有一个故障检测算法,可以分别检测和区分出永久性故障、瞬时性故障、负荷过流这三个级别的故障；详细内容如下：第 1 级：当显现永久性故障时,离故障点电源侧最近的DART RTU检测到故障并按预置程序掌握 DART所在断路器 重合器 跳闸,断路器一次或多次重合失败后,断路器 重合器 跳闸闭锁切除故障,并由 DART发出跳闸闭锁告警信号,要求组织检修以复原对故障线路的供电；第 2 级：当线路显现瞬时短路或接地故障时,离故障点电源侧最近的 DART检测出故障,并按预置程序掌握 DART所在断路器 重合器 跳闸,断路

20、器一次或多次重合胜利后,切除故障复原供电；同时 DART发出跳闸、重合闸胜利信号；被小动物或树枝引起接地或瞬时短路故障已清除,不影响供电,但仍需巡线查看现场是否有危急遗留物需清除；第 3 级：当线路过负荷,但尚不大影响线路安全运行的情形下 置值,发出过负荷告警信号,以引起运行人员留意；1.2 自动分段算法,DART 检测到电流超过预在故障检测算法的基础上,开发了一套 FTU自动分段算法,没有通信网络也可以应用；当线路发生故障时产生短路电流,使出线爱护动作,变电站断路器跳闸,重合闸；假如为永久性故障,爱护再次动作；FTU因检测到过流、失压的条件利用自动分段算法使流过故障电流的开关跳闸 , 自动切

21、断故障区域；然后变电站断路器再次重合闸,变电站和第一个分段开名师归纳总结 关之间的非故障段线路复原供电,削减停电区域,实现故障线路的自动分段隔离 图 2 ；第 6 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - T1爱护动作,断路器 重合器 跳闸时间； T2重合闸时间；T3重合闸失败；T4故障切除,断路器 重合器 再次重合闸复原供电图 2 电源侧断路器 重合器 两次重合闸胜利时序图1.3 应用成效长岛电力公司安装了 850 个带有自动分段算法 FTU 的开关之后,使受主要线路停电影响的客户数量削减了 25%,即在 1995 年 1 月到 1996 年

22、6 月的 18 个月内使 240000 客户防止遭受停电事故的影响；2 SCADA系统实现FTU的功能,并对FTU 进行遥控,实时监控配网数据,系统中安装了为了进一步发挥基于 PC机的 SCADA系统；这个系统是在基于和自动分段开关通信的基础上开发的,主站系统能够发遥控命令,并对开关进行掌握；在这个系统中, 电脑主站系统直接对FTU的信息采用 DNP3.0规约通过无线电进行通信,实行集中掌握方式；SCADA系统供应电压、电流、功率因素、 负荷值和其他为最优化配电网络系统使用的实时量；在配电通信系统自动化中,长岛电力公司选用了无线数字电台通信；整个系统中,9 个月内共安装了 850 个无线数字电

23、台和相协作的开关 850 个；3 自动复原算法实现3.1 利用 D200通信前置机实现自动复原算法在经过上述 FTU本身具有的自动分段功能实现和 SCADA功能实现后, 当很多条线路同时显现故障时 比方在雷击情形下 ,就会产生处理速度慢,故障处理效率低的问题；为了实现完整快速的配网自动化功能和对非故障区域进行自动复原供电,了上述需要；为了进一步提高系统性能,在系统中引进了通信前置机 性能；详细为：新开发的自动复原算法满意 D200,提高了系统的1D200 通过通信媒介和 FTU通信 一般采纳 DNP3.0 规约 ,另一方面 D200和主站 SCADA进行通信,把 FTU的数据传送至主站；在与

24、RTU通信和主站通信,可采纳不同的通信规约, D200可进行自动转换,为配网系统的通信时规约的兼容和系统的进一步扩充打下基础；2 自动复原算法用梯形规律掌握编程PLC在 D200中运行,大大削减了自动复原供电的时间,据统计,采纳这种方法进行非故障段自动复原的时间在1 min 以内；3D200 装置中有一个可由用户定义的实时数据库,可实现对 FTU数据进行采集处理和掌握, 对主站不需要的数据量进行处理,这样减轻了主站的工作量,特殊对 FTU较多的配网系统,可大大提高系统的运行速度；名师归纳总结 3.2 自动复原供电算法第 7 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - -

25、- - - - - D200接收自动分段开关FTU中的失压和过流故障检测信息,同时仍接收变电站断路器状态信息和供电环路中与故障线路相连接的供电线路切换信息以及联络开关信息；在基于上述实时电压、电流、负荷、断路器状态、开关位置的基础上,自动复原供电算法运算并报告自动复原供电后的各种实时数据；图 3 中,当配网系统需要对非故障区域自动复原供电时,通过分析各 FTU送上来的 1h 和 72 h 负荷最大值 这两个参数由 FTU供应 来判定正常侧线路是否有余外容量可带动转移过来的负荷；当永久性故障发生在 A 段时, FTU自动断开 SW1, 自动复原系统在断开 SW2后, 判定馈线 2 的剩余容量是否

26、大于SW2的 1h 最大负荷值,假如大于这个容量,合上联络开关 SW4； 假如馈线 2 的剩余容量只大于 SW3的 1h 最大负荷值,那么断开 SW3,再合上联络开关 SW4；假如馈线 2 的剩余容量小于 SW3的 1h 最大负荷值, 就不合联络开关 SW4；这样就保证负荷转移不会引起非故障段的线路显现过负荷；路容量许可值,以满意不同季节的用电特点；在实际系统中仍设置不同季节的线图 3 典型配电环网图自动复原供电算法可以同时处理高达12 条线路的自动复原供电,但必需在开环运行的环网中运行,每个环网中最多可有 7 个开关；3.3 详细应用在 SCADA主站系统中, 操作者可以对每个供电环路网络设

27、置自动化等级,这些等级主要包括：1 手工操作： SCADA系统将关闭 操作,并对开关进行掌握；D200 中的自动复原供电算法；操作者可完全进行遥控2 依据提示操作：D200可以自动检测故障区域并在基于实时信息的基础上,在SCADA系统中作模拟显示并对需要做故障复原的开关操作步骤进行显示；假设操作者同意系统举荐的操作方案,操作者可以“ 确认” 通过 SCADA对开关进行必需的操作；任何一步操作失败,将退出故障复原程序并把对环网的操作转入手工操作状态；3 完全自动化：通过自动复原供电算法,自动检测故障区域,通过切换开关对非故障区域进行自动复原供电；全部自动的开关心换步骤均是基于实时信息基础上的,不

28、需要操作人员介入；3.4 应用成效纽约长岛电力公司利用DART RTU和组成以配电网故障快速隔离和负荷转移为主的配网馈线自动化系统之后,成效特别明显,图 4 是 19941998 年间该公司防止停电事故的用户数目统计图； 由图可见, 累计趋势是随时间上升的,高；这说明该配电网的运行安全性在逐年提名师归纳总结 在 1994 年由于停电的缘由用户需要服务的时间间隔为8.9 个月,到 1998 年用户需要服第 8 页,共 9 页务的时间间隔增加为16.4 个月；在实现馈线自动化之前,也采纳过各种提高电网牢靠性的方法,结果是因停电的缘由用户需要服务的时间间隔只能从8.9 个月提高到12.5 个月；而实现了馈线自动化之后,到达了16.4 个月；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图 4 实现馈线自动化之后免受停电影响的用户数统计图名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页