配电网自动化1-32.ppt
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1、电能系统基础东南大学电气工程系东南大学电气工程系东南大学电气工程系东南大学电气工程系 配网自动化第第 一一 讲讲主讲教师：陈歆技主讲教师：陈歆技东南大学远程教育东南大学远程教育东南大学远程教育东南大学远程教育配电自动化及其发展配电自动化及其发展Distribution Automation System and Its Development主讲教师：陈歆技主讲教师：陈歆技Instructor:Chen Instructor:Chen XinjiXinji二零零七年七月二零零七年七月东南大学电气工程学院Southeast University预备知识预备知识课程简介课程简介课程简介课程简介课程
2、名称：配网自动化课程名称：配网自动化授课教师：陈歆技授课教师：陈歆技通信地址：东南大学电气工程学院通信地址：东南大学电气工程学院Email:Email:5/2/20233Chen Xin ji-DAS-SEU预备知识预备知识 课程的地位与任务课程的地位与任务课程的地位与任务课程的地位与任务 本课程是为电气工程及其自动化专业四年级学生开本课程是为电气工程及其自动化专业四年级学生开设的一门专业选修课程。配电自动化是当前国内外设的一门专业选修课程。配电自动化是当前国内外电力行业前沿技术之一，特别是电力走向市场和信电力行业前沿技术之一，特别是电力走向市场和信息技术快速发展的今天，逐步开发建设配电自动化
3、息技术快速发展的今天，逐步开发建设配电自动化系统已是大势所趋。开设本课程的目的是使学生掌系统已是大势所趋。开设本课程的目的是使学生掌握有关电力系统专业方面配电自动化的基础知识，握有关电力系统专业方面配电自动化的基础知识，以便走上工作岗位后，能够深入理解和应用所学知以便走上工作岗位后，能够深入理解和应用所学知识解决生产实际问题。本课程的先修课程是识解决生产实际问题。本课程的先修课程是电路电路基础基础、信息通信网络概论信息通信网络概论、电能系统基础电能系统基础和其它相关基础课程，学生需要具备电力系统的和其它相关基础课程，学生需要具备电力系统的相关基础知识。本课程的主要任务是通过讲课、阅相关基础知识
4、。本课程的主要任务是通过讲课、阅读资料使学生掌握配电自动化所需要的基础知识和读资料使学生掌握配电自动化所需要的基础知识和技能，掌握处理复杂问题的一般方法。技能，掌握处理复杂问题的一般方法。5/2/20234Chen Xin ji-DAS-SEU预备知识预备知识课程内容课程内容课程内容课程内容1配电自动化概述配电自动化概述 2配电网络及一次设备配电网络及一次设备3配电自动化及其实现方式配电自动化及其实现方式4配电自动化通信系统配电自动化通信系统5配电自动化远方终端技术配电自动化远方终端技术6配电配电SCADA系统系统7配电管理自动化系统配电管理自动化系统8配电管理自动化系统的设计与实现配电管理自
5、动化系统的设计与实现5/2/20235Chen Xin ji-DAS-SEU预备知识预备知识前修课程前修课程前修课程前修课程电路基础电路基础信息通讯网络概论信息通讯网络概论电能系统基础电能系统基础5/2/20236Chen Xin ji-DAS-SEU预备知识预备知识教材教材教材教材11陈堂，赵祖康，等陈堂，赵祖康，等 配电系统及其自动化技术。配电系统及其自动化技术。中国电力出版社，中国电力出版社，20032003 参考书参考书参考书参考书11刘健，倪建立，邓永辉，配电自动化系统（第刘健，倪建立，邓永辉，配电自动化系统（第二版），中国水利水电出版社，二版），中国水利水电出版社，20032003
6、22谷永清主编，配电系统自动化，中国电力出版谷永清主编，配电系统自动化，中国电力出版社，社，2004200433王明俊，于尔铿，等王明俊，于尔铿，等 配电系统自动化及其发配电系统自动化及其发展。中国电力出版社，展。中国电力出版社，199819985/2/20237Chen Xin ji-DAS-SEU预备知识预备知识学习方法学习方法学习方法学习方法1、认真消化课堂内容、认真消化课堂内容2、完成课后作业、完成课后作业3、平时注意积累知识点、平时注意积累知识点4、有疑问及时与教师联系、有疑问及时与教师联系考核方式考核方式考核方式考核方式大作业大作业开卷开卷总评成绩构成：总评成绩构成：总评成绩构成：
7、总评成绩构成：期末考试期末考试60%；大作业；大作业40%5/2/20238Chen Xin ji-DAS-SEU第一章、概述第一章、概述第一章、概述第一章、概述本章主要内容本章主要内容本章主要内容本章主要内容1、引言、引言2、国内配电自动化现状、国内配电自动化现状3、国外配电自动化现状、国外配电自动化现状5/2/20239Chen Xin ji-DAS-SEU1.1 引言引言基本概念：基本概念：基本概念：基本概念：电力系统电力系统配电系统配电系统低压、中压和高压低压、中压和高压5/2/202310Chen Xin ji-DAS-SEU1.1 引言引言电力系统考核指标电力系统考核指标电力系统考
8、核指标电力系统考核指标供电可靠性供电可靠性城市：城市：99.9%大城市中心：大城市中心：99.99%电能质量电能质量电压合格率：电压合格率：98%其它指标其它指标5/2/202311Chen Xin ji-DAS-SEU电能系统基础东南大学电气工程系东南大学电气工程系东南大学电气工程系东南大学电气工程系 配网自动化第第 二二 讲讲主讲教师：陈歆技主讲教师：陈歆技东南大学远程教育东南大学远程教育东南大学远程教育东南大学远程教育1.2 国内配电自动化现状国内配电自动化现状国内配电自动化现状国内配电自动化现状国内配电自动化现状国内配电自动化现状起步晚（比国外发达国家滞后起步晚（比国外发达国家滞后20
9、年）年）配网结构的有自身特点配网结构的有自身特点架空导线架空导线电缆电缆负荷接入负荷接入起步阶段配网自动化的主要工作起步阶段配网自动化的主要工作建立实时监控系统建立实时监控系统实施馈线自动化实施馈线自动化5/2/202313Chen Xin ji-DAS-SEU1.2 国内配电自动化现状国内配电自动化现状其它工作其它工作DMS(Distribution Management System)LM,Load ManagementAM,Automated MappingFM,Facilities ManagementGIS,Geographic Information SystemDSM(Deman
10、d Side Management)SAS(Substation Automation System)AMR(Automatic Meter Reading)5/2/202314Chen Xin ji-DAS-SEU1.3 国外配电自动化现状国外配电自动化现状国外配电自动化现状国外配电自动化现状国外配电自动化现状国外配电自动化现状起步早起步早配网结构特点配网结构特点城市外围：单环、双环或双回路城市外围：单环、双环或双回路市区或农村：辐射网、环网、网格式网、复合式网或市区或农村：辐射网、环网、网格式网、复合式网或“4X6”网网通信及自动化程度高通信及自动化程度高美国长岛电力公司配电自动化系统美国
11、长岛电力公司配电自动化系统减少停电时间减少停电时间年平均停电时间纽约年平均停电时间纽约109min,曼哈顿地区曼哈顿地区9min主要功能：主要功能：SCADA、AMFMGIS、负荷控制、负荷控制(LC)等。等。5/2/202315Chen Xin ji-DAS-SEU电能系统基础东南大学电气工程系东南大学电气工程系东南大学电气工程系东南大学电气工程系 配网自动化第第 三三 讲讲主讲教师：陈歆技主讲教师：陈歆技东南大学远程教育东南大学远程教育东南大学远程教育东南大学远程教育1.3 国外配电自动化现状国外配电自动化现状5/2/202317Chen Xin ji-DAS-SEU第二章、配电网络与一次
12、设备第二章、配电网络与一次设备第二章、配电网络与一次设备第二章、配电网络与一次设备本章主要内容本章主要内容本章主要内容本章主要内容1、配电网络、配电网络2、变配电站、变配电站3、架空线和电缆、架空线和电缆4、中性点接地方式、中性点接地方式5、配电网一次设备、配电网一次设备18Chen Xin ji-DAS-SEU2.1 配电网络配电网络配电网络配电网络配电网络配电网络负荷分析负荷分析负荷密度：负荷密度：L1-n=A1-n d1-nL:负荷数，负荷数，A:地域面积，地域面积，d单位面积负荷数单位面积负荷数网络接线网络接线树状、放射型、手拉手、环网柜、网格树状、放射型、手拉手、环网柜、网格19Ch
13、en Xin ji-DAS-SEU2.1 配电网络配电网络国外国外4x6网络接线网络接线20Chen Xin ji-DAS-SEU2.1 配电网络配电网络国内城市配网接线国内城市配网接线21Chen Xin ji-DAS-SEU2.1 配电网络配电网络 配电网络优化准则配电网络优化准则配电网络优化准则配电网络优化准则网络接线简洁、灵活网络接线简洁、灵活 以提高系统的可靠性和实现自以提高系统的可靠性和实现自动化为目的；动化为目的；网络接线能满足供电安全网络接线能满足供电安全“-1”准则；准则；网络实现开环运行，分片供电，限制电网短路容量，网络实现开环运行，分片供电，限制电网短路容量，满足电压合格
14、率要求；满足电压合格率要求；网络能灵活适应各种可能和合理的运行方式，网络能灵活适应各种可能和合理的运行方式，变电变电站布点与网络结构能符合负荷不断增长的需要；站布点与网络结构能符合负荷不断增长的需要；网络便于运行操作、维护和检修；网络便于运行操作、维护和检修；网络接线宜标准化、模式化；网络接线宜标准化、模式化；保证电网运行安全、经济、高效；保证电网运行安全、经济、高效；选用性能价格比高、小型化、无油化、自动化、免选用性能价格比高、小型化、无油化、自动化、免维护或少维护的电气设备；维护或少维护的电气设备；考虑城市整体布局及环保要求。考虑城市整体布局及环保要求。22Chen Xin ji-DAS-
15、SEU2.1 配电网络配电网络配电网络设计原则：配电网络设计原则：配电网络设计原则：配电网络设计原则：每段线路分段一般以段为宜；每段线路分段一般以段为宜；大的分支线可安装分支开关；大的分支线可安装分支开关；每段线路下接的柱上变压器和高压用户以每段线路下接的柱上变压器和高压用户以810个个为宜；为宜；中压供电半径一般为中压供电半径一般为253km；主干线截面电缆以主干线截面电缆以240mm2、架空线以、架空线以185240mm2为宜；为宜；负荷率宜在负荷率宜在60%以下。以下。23Chen Xin ji-DAS-SEU电能系统基础东南大学电气工程系东南大学电气工程系东南大学电气工程系东南大学电气
16、工程系 配网自动化第第 四四 讲讲主讲教师：陈歆技主讲教师：陈歆技东南大学远程教育东南大学远程教育东南大学远程教育东南大学远程教育2.2 变配电站变配电站变配电站变配电站变配电站变配电站变电站选址的基本原则变电站选址的基本原则尽量接近该变电站的供电中心，以节省线路投资和供电损尽量接近该变电站的供电中心，以节省线路投资和供电损耗；耗；交通方便，便于设备运输和检修、值班等；交通方便，便于设备运输和检修、值班等；具有进出线路走廊位置，靠近规划的变电站已有高压线路；具有进出线路走廊位置，靠近规划的变电站已有高压线路；对周围环境影响小，如远离通信塔、机场、军用仓库、电对周围环境影响小，如远离通信塔、机场
17、、军用仓库、电视台、危险品贮藏地、油库等；视台、危险品贮藏地、油库等；征用土地困难小。征用土地困难小。25Chen Xin ji-DAS-SEU2.2 变配电站变配电站主接线选择原则主接线选择原则（1）可靠性。当任一电气元件（指线路或变压器）故障）可靠性。当任一电气元件（指线路或变压器）故障时，能及时切除故障，不影响其它电气元件的工作，且通时，能及时切除故障，不影响其它电气元件的工作，且通过操作能恢复供电；过操作能恢复供电；（2）运行灵活性。在任一断路器需要检修或停运时，通）运行灵活性。在任一断路器需要检修或停运时，通过操作能不影响该线路或变压器的运行；过操作能不影响该线路或变压器的运行；（3
18、）接线简单和标准。简单和标准的变配电站主接线，）接线简单和标准。简单和标准的变配电站主接线，长期运行以来积累了丰富的经验，应尽量采用，以利借鉴；长期运行以来积累了丰富的经验，应尽量采用，以利借鉴；（4）主接线应满足该变配电站在电网中地位的功能要求；）主接线应满足该变配电站在电网中地位的功能要求；（5）设计或选择的变配电站主接线应符合节省投资，运）设计或选择的变配电站主接线应符合节省投资，运行费用低的经济原则。行费用低的经济原则。26Chen Xin ji-DAS-SEU2.2 变配电站变配电站27Chen Xin ji-DAS-SEU2.2 变配电站变配电站28Chen Xin ji-DAS-
19、SEU电能系统基础东南大学电气工程系东南大学电气工程系东南大学电气工程系东南大学电气工程系 配网自动化第第 五五 讲讲主讲教师：陈歆技主讲教师：陈歆技东南大学远程教育东南大学远程教育东南大学远程教育东南大学远程教育2.2 变配电站变配电站供电安全供电安全“N-1”准则准则（1）高压变电所中失去任一回路进线或一组降压变压器）高压变电所中失去任一回路进线或一组降压变压器时，必须保证向下一级配电网供电；时，必须保证向下一级配电网供电；（2）高压配电网中一条架空线或一条电缆或变压器中一）高压配电网中一条架空线或一条电缆或变压器中一组降压变压器发生故障停运时：组降压变压器发生故障停运时：1在正常情况下，
20、除故障在正常情况下，除故障段外不能停电，并不得发生电压过低和设备不允许的过负段外不能停电，并不得发生电压过低和设备不允许的过负荷；荷；2在计划停运情况下，又发生故障停运时，允许部分在计划停运情况下，又发生故障停运时，允许部分停电，但应在规定时间内恢复供电。停电，但应在规定时间内恢复供电。（3）低压电网中当一台变压器或电网发生故障时，允许）低压电网中当一台变压器或电网发生故障时，允许部分停电，但应尽量将完好的区段在规定时间内切换至邻部分停电，但应尽量将完好的区段在规定时间内切换至邻近电网恢复供电。近电网恢复供电。30Chen Xin ji-DAS-SEU2.3架空线和电缆架空线和电缆 架空线和电
21、缆架空线和电缆架空线和电缆架空线和电缆架空线路架空线路杆塔类型：木杆、水泥杆、铁塔；杆塔类型：木杆、水泥杆、铁塔；杆塔按用途可分为直线杆、耐张杆、转角杆、终端杆、跨杆塔按用途可分为直线杆、耐张杆、转角杆、终端杆、跨越杆等。越杆等。架空线路主要由杆塔、横担、绝缘于、金具、导线地线、架空线路主要由杆塔、横担、绝缘于、金具、导线地线、拉线等部件组成。拉线等部件组成。电缆线路电缆线路电缆类型：电缆类型：油纸缘绝电缆；应用在油纸缘绝电缆；应用在6-35KV电网中；电网中；塑料绝缘电缆；一般用于低压线路；塑料绝缘电缆；一般用于低压线路；橡胶绝缘电缆；一般用于低压线路；橡胶绝缘电缆；一般用于低压线路；交联聚
22、乙烯绝缘电缆；是目前可应用于各级电压电网的一种交联聚乙烯绝缘电缆；是目前可应用于各级电压电网的一种电缆；电缆；电缆型号的选择：一般优先选用交联聚乙烯绝缘电缆。电缆型号的选择：一般优先选用交联聚乙烯绝缘电缆。电缆敷设方法有直埋式、电缆沟敷设和排管敷设等方法。电缆敷设方法有直埋式、电缆沟敷设和排管敷设等方法。31Chen Xin ji-DAS-SEU电能系统基础东南大学电气工程系东南大学电气工程系东南大学电气工程系东南大学电气工程系 配网自动化第第 六六 讲讲主讲教师：陈歆技主讲教师：陈歆技东南大学远程教育东南大学远程教育东南大学远程教育东南大学远程教育2.4 中性点接地方式中性点接地方式中性点接
23、地方式中性点接地方式中性点接地方式中性点接地方式220kv,110kv 接地接地35kv 经消弧线圈接地经消弧线圈接地10kv 不接地或经消弧线圈接地不接地或经消弧线圈接地380/220V 直接接地直接接地各种接地方式发生故障时状况各种接地方式发生故障时状况正常运行时，对电网无影响，故障时，将产生影响。正常运行时，对电网无影响，故障时，将产生影响。中性点接地方式对配网自动化的影响中性点接地方式对配网自动化的影响配电网中，单相接地故障占故障总数的配电网中，单相接地故障占故障总数的70%。中性点不接地系统或小电流接地系统中，馈线自动化系统中性点不接地系统或小电流接地系统中，馈线自动化系统无法启动故
24、障隔离。无法启动故障隔离。33Chen Xin ji-DAS-SEU2.5 配电网一次设备配电网一次设备 一次设备一次设备一次设备一次设备分段器分段器是一种智能化的负荷开关，能够和断路器或重合器配合使用。是一种智能化的负荷开关，能够和断路器或重合器配合使用。重合分段器重合分段器是一种带有自动重合功能和智能判据的负荷开关，又称自动配电是一种带有自动重合功能和智能判据的负荷开关，又称自动配电开关。开关。时限是重合分段器端电压恢复至自动合闸的时延；时限是重合分段器端电压恢复至自动合闸的时延；时限是重合分段器合闸后又失压的时限；如未超过此时时限是重合分段器合闸后又失压的时限；如未超过此时限，重合分段器
25、分闸后闭锁，不再重合。限，重合分段器分闸后闭锁，不再重合。重合器重合器是一种带有自动重合功能和智能判据的负荷开关。是一种带有自动重合功能和智能判据的负荷开关。负荷开关负荷开关是在配电网络中应用最广泛的一种配电设备。能够分合正常负荷是在配电网络中应用最广泛的一种配电设备。能够分合正常负荷电流。电流。高压熔断器高压熔断器依靠熔体或熔丝在电路出现短路电流时，熔丝熔断，保护用电设依靠熔体或熔丝在电路出现短路电流时，熔丝熔断，保护用电设备。备。34Chen Xin ji-DAS-SEU电能系统基础电能系统基础东南大学电气工程系 配网自动化第第 七七 讲讲主讲教师：陈歆技主讲教师：陈歆技东南大学远程教育5
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- 配电网 自动化 32
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