配網自動化其他關鍵問題

1、配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日1 第第5 5章章 配網自動化其他關鍵問題配網自動化其他關鍵問題 n5.1 5.1 一體化的配網一體化的配網SCADASCADA系統(tǒng)系統(tǒng) n5.2 5.2 電能表及抄表系統(tǒng)電能表及抄表系統(tǒng) n5.3 5.3 負荷控制和管理系統(tǒng)負荷控制和管理系統(tǒng) n5.4 5.4 配電自動化地理信息系統(tǒng)配電自動化地理信息系統(tǒng) 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日2 n5.15.1一體化的配網一體化的配網SCADASCADA系統(tǒng)系統(tǒng) 總體框圖：總體框圖： 調度 MIS 100M 以太網 配網GIS/維護工作站 主服務器

2、備服務器WEB服務器 通信服務器 通信服務器 控制LAN網 SPS 打印 服務器 配網調度工作站 配網管理工作站 配電 子站 變電站 智能型 電纜分 支箱 智能環(huán) 網柜監(jiān) 控終端 智能變 壓器終 端 PVS 配電線 通信線 RTU 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日3 配電SCADA通信、服務器及工作站部分 n配電SCADA系統(tǒng)-市區(qū)供電分局、計算機網絡、通信網絡 區(qū)域站的設置：將分散的控制器集結成若干點-區(qū)域站 按距離遠近劃成小區(qū)，區(qū)域站設在所有監(jiān)控對象較近點； 區(qū)域站設在供電的110kV變電站內。 調度 MIS 100M 以太網 配網GIS/維護工作站 主服

3、務器備服務器WEB服務器 通信服務器 通信服務器 控制LAN網 打印 服務器 配網調度工作站 配網管理工作站 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日4 配電SCADA變電站部分： n配電SCADA系統(tǒng)測控對象： 10kV線路上分段開關、聯(lián)絡開關-FTU； 10kV配電變壓器-TTU； 10kV開閉所和重要配電變電站-RTU； 供電的110kV變電站的10kV線路-地調或區(qū)調轉發(fā)裝置。 SPS 配電 子站 智能型電 纜分支箱 智能環(huán) 網柜監(jiān) 控終端 智能變 壓器終 端 PVS 配電線 通信線 RTU 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日5

4、 配電SCADA系統(tǒng)組織的基本方式 配電SCADA系統(tǒng)的體系結構 圖形站圖形站數據處理機前置機A前置機B服務器 通道切換 ABBBC BBBB D A-二次集結區(qū)域站 B-一次集結區(qū)域站 C-RTU D-FTU 主干通道 次主干通道 配電SCADA LAN 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日6 思考題 1、配電網SCADA系統(tǒng)監(jiān)控對象和內容包括哪些？ 2、什么是區(qū)域工作站？為什么設置？有哪些設置方式？ 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日7 5.2 5.2 電能表及抄表系統(tǒng)電能表及抄表系統(tǒng) n電能表的發(fā)展和現(xiàn)狀 n抄表系統(tǒng)綜述 n采

5、用IC卡電能表的預付費系統(tǒng) n自動抄表技術 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日8 5.2.1 5.2.1 電能表的發(fā)展和現(xiàn)狀電能表的發(fā)展和現(xiàn)狀 n電能表的發(fā)展 機械式電能表-感應式電能表 造價低、經久耐用 對電源瞬變及各種頻率的無線電干擾不敏感 精度較低、功能單一 機械電子式多功能電能表 精度仍然同機械式相同水平 功能不夠豐富 整體式、分體式 電子式電能表 全電子器件，又稱為靜止式或固態(tài)電能表 測量精度高、性能穩(wěn)定、功耗低、體積小、重量輕 豐富的功能：復費率、各種記錄等 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日9 5.2.1 5.2.1

6、 電能表的發(fā)展和現(xiàn)狀電能表的發(fā)展和現(xiàn)狀 性能性能機械式電能表電子式電能表 準確度準確度0.53.0級0.012.0級 頻率范圍頻率范圍4555Hz401000Hz 外磁場影響外磁場影響較大較小 安裝要求安裝要求3無特殊要求 過載能力過載能力4倍510倍 功率消耗功率消耗大小 電磁兼容電磁兼容好差 價格價格低高 維護維護簡單復雜 功能擴展性功能擴展性差好 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日10 5.2.2 5.2.2 抄表技術綜述抄表技術綜述（1/2） n抄表計費的幾種方式： 手工抄表方式； 本地自動抄表方式-便攜式自動抄表設備（紅外線就地抄表、 無線電就地抄表、

7、超聲波就地抄表）； 移動式自動抄表方式-車載收發(fā)裝置（一定距離內）； 預付費電能計費方式-磁卡、IC卡、預付費電能表； 遠程自動抄表方式-通信媒體、電表軟件、局內計算機。 n預付費電能計量方式： 投幣式預付費電能表； 磁卡式預付費電能表； IC卡式預付費電能表。 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日11 5.2.2 5.2.2 抄表技術綜述抄表技術綜述（2/2） n預付費計費方式與遠程自動抄表計費方式的比較： “預付費”不能使供電管理部門及時了解用戶的實際情況 和對電能的需求，難掌握用電規(guī)律、確定最佳供電方案； “預付費”需要改革供電部門的售電機構，廣設售電網點；

8、 “預付費”對拖欠電費限電，對用戶和供電企業(yè)都會造成 損失，應該通過法律手段解決； “自動抄表”自動化程度高、先進，計算機網絡與營業(yè)管 理結合，是配電自動化的一部分。結合銀行計算機聯(lián)網， 實行銀行自動劃撥，有效保護電力企業(yè)的合法權益。但需 要通信網-建設投資。 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日12 5.2.3 5.2.3 采用采用ICIC卡電能表預付費系統(tǒng)卡電能表預付費系統(tǒng)（1/2） IC預付費復費率電能表 原理框圖 時鐘芯片報警器 電能測量讀寫卡微處理器IC卡 LED顯示 漏電保安器用電負荷 電流 電壓 IC卡由5個功能模塊組成： 微處理器：CPU； 工作緩

9、沖器：用戶中間數據RAM； 程序存貯器：ROM； 數據存貯器：用戶數據EEPROM； 通信單元：與外部裝置的串行異步通信。 內部串行總線 CPU SIO RAM ROM EEPROM IC卡 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日13 采用IC卡電能表預付費系統(tǒng)（2/2） 預付費電能計費管理系統(tǒng)： 售電終端：日常售電、用戶查詢、系統(tǒng)管理、打印制表； 售電管理計算機網絡（一般采用多級結構）。 典型的售電管理系統(tǒng)計算機網絡的組成 中央級 售電管理網絡 地區(qū)級 售電管理網絡 地區(qū)級 售電管理網絡 地區(qū)級 售電管理網絡 地區(qū)級 售電管理網絡 售電 終端 售電 終端 售電 終

10、端 售電 終端 售電 終端 售電 終端 售電 終端 售電 終端 售電 終端 售電 終端 日常售電 售電終端 用戶查詢 系統(tǒng)管理 打印制表 售電 反饋 用戶用電情況查詢 電價查詢 操作員授權 操作員登記 電價管理 當天構電情況 當月構電情況 當年構電情況 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日14 5.2. 45.2. 4自動抄表技術自動抄表技術-遠程自動抄表技術（1/6） n遠程自動抄表（AMR-Automatic Meter Reading）：一種 不需要人員到達現(xiàn)場就能完成自動抄表的新型抄表方式。 n遠程自動抄表電能計費系統(tǒng)的發(fā)展： 集中式脈沖(CCP)處理方式

11、-分布式直接(DDT)傳送方式 CCP:不具備數字傳輸能力，無法實現(xiàn)管理 可靠性差，故障情況下丟數據 電磁干擾造成計量誤差 無法對電表配置進行遠方更改，無法發(fā)揮智能性 DDT：直接由多功能電子式電能表利用數據通信傳送 通信方式可以很靈活 電表本身具有采集、存儲和處理電表數據的功能 可預先編程，主動上報 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日15 5.2.45.2.4自動抄表技術自動抄表技術-遠程自動抄表技術（2/6） n遠程自動抄表電能計費系統(tǒng)的組成： 抄表集中器：將系統(tǒng)中電能表的數據進行一次集中后上傳； 抄表交換機（抄表中繼器）：系統(tǒng)中的二次集中設備； 電能表：脈

12、沖電能表、智能電能表； 電能計費中心的計算機網絡：管理層設備。 n自動抄表系統(tǒng)的遠程傳輸通道： 利用電話線實現(xiàn)遠方抄表； 利用低壓配電線載波實現(xiàn)遠方抄表； 利用負荷監(jiān)控信道實現(xiàn)遠方抄表。 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日16 自動抄表技術-遠程自動抄表技術（3/6） n遠程自動抄表系統(tǒng)的典型方案-四級網絡 遠程抄表計算機系統(tǒng) 1號變臺抄表交換機 2號變臺抄表交換機3號變臺抄表交換機 抄表集中器抄表集中器 脈沖電能表 智能電能表 公用電話網 低壓配電線載波 低壓配電線載波低壓配電線載波 RS-485 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11

13、日日17 自動抄表技術-遠程自動抄表技術（4/6） n遠程自動抄表系統(tǒng)的典型方案-三級網絡 遠程抄表計算機系統(tǒng) 集中器/交換機 集中器/交換機集中器/交換機 脈沖電能表智能電能表 公用電話網 低壓配電線載波 RS-485 智能電能表 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日18 自動抄表技術-遠程自動抄表技術（5/6） n遠程自動抄表系統(tǒng)的典型方案-采用無線電臺 遠程抄表計算機系統(tǒng) 1號變臺抄表交換機 2號變臺抄表交換機3號變臺抄表交換機 低壓配電線載波 低壓配電線載波低壓配電線載波 抄表集中器 智能電能表 RS-485 抄表集中器 智能電能表 RS-485 抄表集中

14、器 智能電能表 RS-485 抄表集中器 智能電能表 RS-485 主叫電臺 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日19 自動抄表技術-遠程自動抄表技術（6/6） n利用遠程自動抄表實現(xiàn)防竊電 配電區(qū)域 總電能表 抄表交換機 抄表集中器 用戶電能表 RS-485 抄表集中器 用戶電能表 RS-485 抄表集中器 用戶電能表 RS-485 低壓配電線 載波收發(fā)信機 低壓配電線 載波收發(fā)信機 配電變壓器 低壓配電線 載波收發(fā)信機 低壓配電線 載波收發(fā)信機 低壓饋線 總電能表 低壓饋線 總電能表 低壓饋線 總電能表 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月

15、月11日日20 思考題 1、電能表發(fā)展經歷了哪幾個階段？各種電能 表有什么特點？ 2、抄表計費方式有哪幾種？各采用什么手段 完成？ 3、遠方自動抄表計費系統(tǒng)由哪幾部分組成？ 各部分的作用或功能如何？ 4、自動抄表系統(tǒng)的遠程傳輸通道有哪些？ 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日21 5.35.3負荷控制和管理系統(tǒng)負荷控制和管理系統(tǒng) n5.3.1 5.3.1 負荷控制系統(tǒng)的概念和類型負荷控制系統(tǒng)的概念和類型 n5.3.2 5.3.2 負荷控制系統(tǒng)的基本結構和功能負荷控制系統(tǒng)的基本結構和功能 n5.3.3 5.3.3 無線負荷控制系統(tǒng)無線負荷控制系統(tǒng) n5.3.4 5.

16、3.4 音頻、載波混合負荷控制系統(tǒng)音頻、載波混合負荷控制系統(tǒng) 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日22 5.3.1 5.3.1 負荷控制系統(tǒng)的概念和類型負荷控制系統(tǒng)的概念和類型 n實現(xiàn)計劃用電、節(jié)約用電、安全用電的技術手段。 n電力負荷控制（Load Control ）：按通信傳輸方式分類 音頻電力負荷控制； 無線電電力負荷控制； 配電線載波電力負荷控制； 工頻電力負荷控制； 混合電力負荷控制。 n電力負荷控制系統(tǒng)的組成： 負荷控制中心（Load Control Centre）：主控站； 負荷控制終端（ Load Control Terminal Unit）：被控

17、端； n電力負荷控制：對用戶的用電負荷進行控制的技術措施。 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日23 負荷控制終端（1/3） 單向終端（One Way Terminal Unit） ：只能接收命令 遙控開關（Remote Switch）：負荷開關分、合操作 遙控定量器（ Remote Load Control Limiter）：定值、遙控 雙向終端（Two Way Terminal Unit） ：雙向數據通信 三遙控制終端：遙測、遙信、遙控； 雙向控制終端； 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日24 負荷控制終端（2/3） 典型雙向控

18、制終端組成框圖 收/發(fā) 開關 發(fā) 射 接 收 調 制 調 制 接 口 送 話 器 8098 微處 理器 I/O 接口 一 次 儀 表 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日25 負荷控制終端（3/3） 典型三遙控制終端組成框圖 配電 儀表 控制盤 緩 沖 時 鐘 信 道 STD總線 C P U 脈 沖 量 匹 配 開 關 入 打 印 機 A / D 開 關 出 鍵盤 / 顯示 打印 / 通信 緩 沖 緩 沖 緩 沖 鍵 盤 電 網 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日26 5.3.2 5.3.2 負荷控制系統(tǒng)的基本結構和功能負荷控制系統(tǒng)

19、的基本結構和功能 計劃用電管理部門 大用戶 市（地）調度中心 市（地）負荷控制中心 縣（區(qū)）負荷控制中心中小用戶 變電站 中小用戶 基本結構 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日27 負荷控制系統(tǒng)的功能-主控機功能（1/3） 管理功能 編制負荷控制實施方案； 日、月、年各種報表打印； 負荷控制功能 定時發(fā)送系統(tǒng)分區(qū)、分組廣播命令，進行跳、合閘操作； 發(fā)送功率控制、電能量控制的投入和解除命令； 峰、谷各時段的設定和調整； 對終端功率、功率控制時段、電能量定值的設定和調整； 分時計費電能表的切換； 系統(tǒng)對時； 發(fā)送電能表讀數凍結命令； 定時和隨機遠方抄表。 配電設備及

20、配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日28 負荷控制系統(tǒng)的功能-主控機功能（2/3） 數據功能 數據合理性檢查； 計算處理功能； 畫面數據自動刷新； 異常、越限或事故告警； 檢查確認操作密碼口令及操作命令檢查、確認并打印記錄； 實時負荷曲線繪制，圖表顯示和拷貝； 隨機查詢。 系統(tǒng)自診斷自恢復功能 主控機雙機自動/手動切換； 系統(tǒng)軟件運行異常的顯示告警，自動或手動自恢復； 主控站通信機長發(fā)告警和保護信道切換指示； 顯示整個系統(tǒng)硬件（包括信道）的工作狀態(tài)。 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日29 負荷控制系統(tǒng)的功能-主控機功能（3/3） 通信功能

21、與電力調度中心交換信息； 與上級負荷控制中心或計劃用電管理部門交換信息； 與計算機網絡通信。 其他功能 調試時與終端通話功能； 對配電網中各種電氣設備分、合閘操作及運行監(jiān)視功能。 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日30 負荷控制系統(tǒng)的功能-負荷控制終端功能 -必須；-可選擇；-不需要。 當地報警 遠方控制 遠方設置定值 當地設置定值 SOE 當地顯示 當地打印 開關狀態(tài)采集 電壓采集 日月分時電量記錄 最大需量記錄 電能脈沖記錄 功 能雙向三遙終端 雙向控制終端遙控定量器遙控開關 CRT或數碼數碼數碼燈光 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月

22、月11日日31 5.3.3 5.3.3 無線電負荷控制系統(tǒng)無線電負荷控制系統(tǒng) 負控中心計算機系統(tǒng) 主電臺備用電臺 單向 負控 終端 雙向 負控 終端 雙向 負控 終端 雙向 負控 終端 雙向 負控 終端 中繼站 專用頻率（國家無線電管委會） 調制方式：移頻鍵控 中繼站：無人值守； 單向終端：只接收主控站命令-遙控； 雙向終端：接收主控站命令-遙控、 向主控站發(fā)送被控信息-遙信； 負控終端的2個重要技術參數： 基準靈敏度：保證正確接收、最小射頻信號輸入電壓值； 特征頻率：發(fā)信機對應邏輯“1”和“0”的移頻鍵控負載頻率。 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日32 5.

23、3.4 5.3.4 音頻、載波混合負荷控制系統(tǒng)音頻、載波混合負荷控制系統(tǒng) 增音器：復雜配電網、 信號衰減大的區(qū)域。 市（地）調度中心 Modem電臺 負控中心計算機網絡 電話網 Modem 當地控制器 載波信號收發(fā)信機 耦合設備 電 臺 當地控制器 載波信號收發(fā)信機 耦合設備 電 臺 當地控制器 載波信號收發(fā)信機 耦合設備 雙向終端單向終端雙向終端單向終端 雙向終端單向終端 變 電 站 變 電 站 變 電 站 增音器 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日33 思考題 1、負荷控制和管理的意義是什么？包括哪些內容？ 2、負荷控制系統(tǒng)是怎樣組成的？各組成部分有什么功能

24、？ 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日34 5.4 5.4 配電自動化地理信息系統(tǒng)配電自動化地理信息系統(tǒng) n5.4.1 5.4.1 配電地理信息系統(tǒng)配電地理信息系統(tǒng) n5.4.2 5.4.2 地理信息系統(tǒng)的組成地理信息系統(tǒng)的組成 n5.4.3 5.4.3 配電地理信息系統(tǒng)的功能配電地理信息系統(tǒng)的功能 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日35 5.4.1 5.4.1 配電自動化地理信息系統(tǒng)（配電自動化地理信息系統(tǒng)（GISGIS） 地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System)：用現(xiàn)代化方 法，采集、測量、分

25、析、存貯、管理、顯示、傳播和應用與地 理空間分布有關的數據的一門綜合和集成的信息科學和技術。 應用最早的領域：自然資源開發(fā)；環(huán)境保護和土地利用規(guī)劃； 城市建設規(guī)劃。 突出特點：數據可視化 在電力系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀（存在問題）： 總體規(guī)劃或設計方案不全面：深度不到位、應用覆蓋面不全； 運行所需的基礎數據不全：建立周期長、及時更新困難； 未解決好GIS與EMS/SCADA、DAS等的數據圖模共享問題。 難點一：基礎數據庫的建立和更新； 難點二：軟件功能不全、深度不夠（開發(fā)商缺乏電力知識、 使用單位無二次開發(fā)能力）。 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日36 5.4.2 5

26、.4.2 地理信息系統(tǒng)的組成地理信息系統(tǒng)的組成 硬件配置 軟件配置 數字 化儀 解析 繪圖儀 掃描 儀 測繪 儀器 計算機 屏幕 鍵盤 Mouse 硬 盤 光 盤 磁帶 機 打印 機 繪圖 儀 計 算 機 網 絡 操作系統(tǒng) 數據庫管理系統(tǒng) DBMS GIS開發(fā)平臺 及工具 GIS應用軟件 操作系統(tǒng)：核心 DBMS：資料數據、實時數據 應用軟件：ex. 配電網GIS 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日37 5.4.3 5.4.3 配電網地理信息系統(tǒng)的功能配電網地理信息系統(tǒng)的功能 n數據預處理功能 圖形數據的錄入、轉換和編輯：道路圖、建筑物分布圖、行政 區(qū)規(guī)劃圖、地

27、形圖；配電網設備分布圖；等； 屬性數據的錄入、轉換和編輯：配電線路的長度、電纜型號、 線路編號、額定電流；配變型號、編號、名稱、安裝位置、投 運時間、檢修情況、額定電流、實驗報告； 屬性數據與圖形數據的掛接：實現(xiàn)基于圖形的查詢和管理； 與配電SCADA的實時數據接口及圖形轉換：從SCADA獲取實時 信息轉換到GIS；將GIS地理圖轉換成SCADA配電網結構圖。 目標：站內自動化 饋線自動化 地理信息管理 負荷信息管理 用戶抄表與自動計費 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日38 配電網地理信息系統(tǒng)的功能 n圖形操作與制圖輸出 設備分布圖的顯示：縮放、平移、全圖、層圖； 設備運行圖的數據及運行狀態(tài)信息顯示； 網絡沿線追蹤顯示； 無縫圖幅實時顯示：無延時漫游顯示； 自動生成反映網絡運行情況的圖表； 工程圖紙輸出：系統(tǒng)網絡設備分布圖及其屬性數據復合生成 的工程圖、工程圖與屬性表混合輸出、全局圖和局部圖。 配電設備及配電自動化配電設備及配電自動化2021年年7月月11日日