配電網(wǎng)的概念和特點(diǎn).ppt課件(PPT 50頁)

1、配電網(wǎng)的概念和特點(diǎn)第1頁，共50頁。一、配電網(wǎng)的基本概念及特點(diǎn)配電網(wǎng)的基本概念 在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，大型的發(fā)電廠往往遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，發(fā)電廠發(fā)出的電能，一般要通過高壓或超高壓輸電網(wǎng)絡(luò)送到負(fù)荷中心，然后在負(fù)荷中心由電壓等級較低的網(wǎng)絡(luò)把電能分配到不同電壓等級的用戶，這種以各級電壓的電力線路及其聯(lián)系的變電站組成的統(tǒng)一體稱為配電網(wǎng)絡(luò)(Distribution Network)，配電區(qū)域內(nèi)的配電線及其配電設(shè)施的總稱叫配電系統(tǒng)。按電壓等級分：高壓輸電網(wǎng)（ 220kV,500kV,750kV,1000kV)高壓配電網(wǎng)（66kV,110kV)中壓配電網(wǎng)（10kV , 35kV)低壓配電網(wǎng)（220380V)按地域分：

2、城市配電網(wǎng)和農(nóng)村配電網(wǎng)起分配電能作用的網(wǎng)絡(luò)稱為配電網(wǎng)第2頁，共50頁。發(fā)、輸、配、供、用第3頁，共50頁。城市配電網(wǎng)和農(nóng)村配電網(wǎng)的特點(diǎn)1.城市配電網(wǎng)的主要特點(diǎn) （1）深入城市中心地區(qū)和居民密集點(diǎn)，負(fù)載相對集中，發(fā)展速度快，因此在規(guī)劃時(shí)應(yīng)留有發(fā)展余地。 （2）用戶對供電質(zhì)量要求高。 （3）配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較高，在安全與經(jīng)濟(jì)合理平衡下，要求供電有較高的可靠性。 （4）配電網(wǎng)的接線較復(fù)雜，要保證調(diào)度上的靈活性、運(yùn)行上的供電連續(xù)性和經(jīng)濟(jì)性。 （5）隨著配電網(wǎng)自動化水平的提高，對供電管理水平的要求越來越高。 （6）對配電設(shè)施要求較高。因?yàn)槌鞘信潆娋W(wǎng)的線路和變電站要考慮占地面積小、容量大、安全可靠、維護(hù)量

3、小及城市景觀等諸多因素。2.農(nóng)村配電網(wǎng)的主要特點(diǎn) （1）供電線路長，分布面積廣，負(fù)載小而分散；用電季節(jié)性強(qiáng)，設(shè)備利用率低。 （2）發(fā)展速度快，存在建設(shè)無規(guī)劃，布局不合理，施工無設(shè)計(jì)，設(shè)備質(zhì)量差等先天不足。 （3）農(nóng)電隊(duì)伍不穩(wěn)定，專業(yè)水平不理想。 （4）農(nóng)電用戶多數(shù)是鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、農(nóng)業(yè)排灌和農(nóng)民生活用電，用戶安全用電知識貧乏，嚴(yán)重影響安全供用電。 第4頁，共50頁。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的布局形式基本接線方式放射型（Radial)：只從一端供電的電路環(huán)型(loop)：構(gòu)成一個(gè)完整的單電源的環(huán)形電路網(wǎng)孔型(Meshed)：多數(shù)是多電源供電單電源供電的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式多電源供電的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式中壓配電線路的類型： 架空線路

4、、電纜線路。兩種類型的中壓配電線路接線模式不同。第5頁，共50頁。架空線路配電網(wǎng)主要的接線模式架空線路是將導(dǎo)線架設(shè)在電桿上。一般采用放射式供電形式。成本低、投資少、施工周期短、容易維護(hù)及檢修、容易查找故障。架空線路第6頁，共50頁。A. 單電源放射型接線模式第7頁，共50頁。B. 雙電源環(huán)網(wǎng)形（手拉手）接線方式 兩個(gè)電源點(diǎn)之間用兩條放射形線路通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)連接，可實(shí)現(xiàn)整條線路互帶或部分線路互帶。 在正常運(yùn)行方式時(shí)一般聯(lián)絡(luò)開關(guān)處于斷開位置，開環(huán)運(yùn)行。第8頁，共50頁。C. 三電源環(huán)網(wǎng)形（手拉手）接線三個(gè)電源點(diǎn)之間每兩個(gè)變電站由兩條線放射形線路通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)相連接，構(gòu)成環(huán)網(wǎng)，形成互相支援的格局。第9頁

5、，共50頁。D. 四電源環(huán)網(wǎng)接線其故障隔離與轉(zhuǎn)帶方法與三電源點(diǎn)環(huán)網(wǎng)接線相似。兩個(gè)雙電源環(huán)網(wǎng)之間通過兩個(gè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)分別相連，使4個(gè)站所帶的每一條線路除本站所在電源外，均可通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)與另幾個(gè)電源點(diǎn)相連。第10頁，共50頁。電纜線路配電網(wǎng)主要的接線模式電纜敷設(shè)方式：1）直接埋在地下的直埋式2）專用的電纜溝敷設(shè)3）排管敷設(shè)4）隧道敷設(shè)5）水下敷設(shè)電纜線路主要指直接埋設(shè)地下的配電線路。與架空線路相比，其受外界的因素影響較小。但成本高，投資費(fèi)用大，故障地點(diǎn)較難確定，有時(shí)造成用戶較長時(shí)間停電。第11頁，共50頁。A. 單放射式接線由一個(gè)電源點(diǎn)放射狀串聯(lián)連接多個(gè)用戶。第12頁，共50頁。B. 單環(huán)網(wǎng)接線方式與

6、架空線路的雙電源環(huán)網(wǎng)接線方式類似，兩個(gè)電源點(diǎn)形成環(huán)網(wǎng)供電，并環(huán)運(yùn)行。第13頁，共50頁。C. 雙放射接線 自一個(gè)變電站或開閉所的10kV不同母線引出雙回路線，相當(dāng)與在單放射式接線的基礎(chǔ)上又增加了一套設(shè)備。 該方式的故障處理方法與單放射式相似。第14頁，共50頁。D. 雙環(huán)網(wǎng)接線方式將兩個(gè)不同變電站的雙放射線路連接起來，開環(huán)運(yùn)行。其供電可靠性得到了充分的保證。故障處理方法與單環(huán)網(wǎng)方式相似。第15頁，共50頁。架空，電纜混合接線方式 城市中受街道、樹林、建筑限制，使架空線無法架設(shè)，故目前多采用此不規(guī)則接線方式。 隨著變電站容量的增加，出線增多如全部采用架空形式將無法出線，因而產(chǎn)生混合式接線方式。第

7、16頁，共50頁。二、 配電網(wǎng)供電幾個(gè)基本概念電壓偏差網(wǎng)損率負(fù)載率負(fù)荷矩容載比用戶平均停電時(shí)間AIHC1 供電可靠率RS1第17頁，共50頁。(1) 評價(jià)指標(biāo)電壓偏差電壓偏差 我國35-110KV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50059-92第一章總則第一條規(guī)定： 35-110KV電壓允許變化范圍為額定電壓的5% 10KV電壓允許變化范圍為額定電壓的5% 400V電壓允許變化范圍為額定電壓的+3%-7%第18頁，共50頁。(2) 評價(jià)指標(biāo)網(wǎng)損率網(wǎng)損率我國國家標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)企業(yè)合理用電技術(shù)導(dǎo)則（GB3485-83）中規(guī)定：降低企業(yè)受電端至用電設(shè)備間的線損，線損率應(yīng)達(dá)到下列指標(biāo)：一次變壓：3.5%以下；二次變壓：

8、5.5%以下；三次變壓：7%以下。第19頁，共50頁。(3) 評價(jià)指標(biāo)負(fù)載率負(fù)載率 負(fù)載率越大，越接近線路的熱穩(wěn)定極限和動穩(wěn)定極限，線路承受負(fù)載的能力越低，安全性能越差；負(fù)載率越小，經(jīng)濟(jì)性能越差。第20頁，共50頁。(4) 評價(jià)指標(biāo)負(fù)荷矩負(fù)荷矩 電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊規(guī)定：35kV輸電線路的供電半徑為20-50km；110kV為50-150km；220kV為100-300km。并給出了電壓損耗為10%時(shí)各電壓等級線路在使用不同型號導(dǎo)線時(shí)，對應(yīng)不同功率因數(shù)的負(fù)荷矩。(下表功率因數(shù)為0.95)導(dǎo)線型號35kV架空線路負(fù)荷矩110kV架空線路負(fù)荷矩LGJ-1203062980LGJ-150362351

9、0LGJ-1854154010LGJ-240/4630返回第21頁，共50頁。(5) 評價(jià)指標(biāo)容載比容載比 我國城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則規(guī)定：各地區(qū)城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)資料和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式確定合理的容載比，并推薦220kV變電所可取1.82.35；35110kV變電所可取1.61.9。第22頁，共50頁。(6） 評價(jià)指標(biāo)用戶平均停電時(shí)間AIHC1 用戶平均停電時(shí)間 供電用戶在統(tǒng)計(jì)期間的平均停電小時(shí)數(shù)。第23頁，共50頁。（7） 評價(jià)指標(biāo)供電可靠率RS1供電可靠率 供電可靠率反映了一個(gè)供電企業(yè)的電網(wǎng)狀況，供電水平和管理水平的高低。目前，國內(nèi)供電企業(yè)宣布的供電可靠性一般能達(dá)到99.9%，即

10、每年中對用戶停電時(shí)間不超過9小時(shí)。第24頁，共50頁。1）供電可靠性中國 RS=99.96% 日本 RS=99.998%日本每戶年停電時(shí)間為：6min；法國每戶年停電時(shí)間為：69min；英國每戶年停電時(shí)間為：80min；美國每戶年停電時(shí)間為：98min；2 ) 電力負(fù)荷密度 負(fù)荷（KW)/平方公里（KM2）北京 1000012000 KW/KM2 上海 1400015000KW/KM2倫敦 1800020000KW/KM2 東京 1900021000KW/KM2第25頁，共50頁。（8）供電電能質(zhì)量電壓偏差 頻率偏差 波形畸變 電壓波動和閃變電壓三相不平衡第26頁，共50頁。三、配電自動化的概

11、念配電自動化：是對配電網(wǎng)上的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)監(jiān)視、協(xié)調(diào)及控制的一個(gè)集成系統(tǒng)。手段：利用通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)對配電網(wǎng)進(jìn)行智能化監(jiān)控管理。目的：提高供電可靠性和供電電能質(zhì)量，始終處于安全、經(jīng)濟(jì)的最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)第27頁，共50頁。配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的含義配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)(Distribution Automation System-DAS)是一個(gè)涵蓋面很廣，用于管理與運(yùn)行配電網(wǎng)的綜合自動化系統(tǒng)，包含了配電網(wǎng)中的變電站，饋電網(wǎng)絡(luò)及用戶的管理、監(jiān)控、優(yōu)化等功能。其功能內(nèi)容大致可以分為四個(gè)方面，即：變電站自動化饋電線自動化需求側(cè)用電管理配電管理自動化。28第28頁，共50頁。配電管理系統(tǒng)與配電網(wǎng)自動化系統(tǒng) 將

12、變電站自動化、饋線自動化、需求側(cè)用電管理及配電管理自動化的有機(jī)集成稱為配電管理系統(tǒng)（Distribution Management System-DMS）；將第一和第二部分相關(guān)的自動化系統(tǒng)合稱配電自動化(Distribution AutomationDA)。29第29頁，共50頁。EMS和DMS在電力系統(tǒng)中的關(guān)系發(fā)電廠輸電線高壓變電站配電網(wǎng)用戶AGC調(diào)度自動化SCADA需方管理能量管理系統(tǒng)配電管理系統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度自動化配電自動化系統(tǒng)第30頁，共50頁。搞好配電自動化的意義安全性：有利于調(diào)度控制和負(fù)荷管理經(jīng)濟(jì)性： 1）降損節(jié)能 2）減員增效可靠性：縮小故障影響范圍；縮短故障處理時(shí)間提高供電能力 改善

13、電能質(zhì)量降低勞動強(qiáng)度，提高管理水平第31頁，共50頁。實(shí)施配電網(wǎng)自動化的效益1)實(shí)施變電站綜合自動化后，變電站可節(jié) 約占地面積，同時(shí)，因可以實(shí)現(xiàn)無人值班，可節(jié)約人力及運(yùn)行費(fèi)用。2)實(shí)現(xiàn)潮流控制，調(diào)整負(fù)荷，改善負(fù)荷曲線；充分利用現(xiàn)有設(shè)備潛力；推遲或減少新增發(fā)配電設(shè)備的投入。3)合理及時(shí)調(diào)整運(yùn)行方式，降低網(wǎng)損。4)系統(tǒng)安全性、靈活性提高。5)由于采取快速、準(zhǔn)確的電壓/無功調(diào)節(jié)，利用DFACTS技術(shù)減少停電次數(shù)，停電持續(xù)時(shí)間，更合理地進(jìn)行無功補(bǔ)償，減少諧波含量等技術(shù)，電能質(zhì)量得到提高。6)用戶可以得到按質(zhì)論價(jià)的電力供應(yīng)。7)制度化的計(jì)算機(jī)處理，提高了服務(wù)質(zhì)量。8)達(dá)到節(jié)能效果。32第32頁，共50頁

14、。采用高質(zhì)量、大容量的設(shè)備預(yù)防事故發(fā)生提高供電可靠性的個(gè)對策縮小事故區(qū)間迅速進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移配電網(wǎng)自動化與供電可靠性第33頁，共50頁。小區(qū)間化預(yù)防事故發(fā)生縮小事故區(qū)間迅速進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移提高供電可靠性的3個(gè)對策第34頁，共50頁。通過區(qū)間分割來提高供電可靠性（區(qū)間分割的優(yōu)點(diǎn)）（1）縮小故障停電范圍區(qū)間分割后用戶SWSW 用戶SWSW停電范圍停電范圍第35頁，共50頁。SWSW通過區(qū)間分割來提高供電可靠性（區(qū)間分割的優(yōu)點(diǎn)）（2）搜索故障點(diǎn)的快速化（搜索范圍的縮?。﹨^(qū)間分割后搜索范圍SWSW事故點(diǎn)搜索范圍事故點(diǎn)第36頁，共50頁。提高供電可靠性的3個(gè)對策總結(jié)預(yù)防事故發(fā)生縮小停電范圍分割區(qū)間中長期投資計(jì)劃

15、城市基礎(chǔ)建設(shè)改進(jìn)設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜化應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性設(shè)備利用率迅速恢復(fù)事故構(gòu)筑多分割多連接網(wǎng)絡(luò)第37頁，共50頁。對停電時(shí)間和停電戶數(shù)范圍進(jìn)行判斷現(xiàn)狀：50分/年戶 期望值：25分/年戶增設(shè)開關(guān)總數(shù)=總區(qū)間數(shù)*50%制約條件：計(jì)劃投資額/開關(guān)單價(jià) =資金方面允許增設(shè)的開關(guān)臺數(shù)實(shí)際增設(shè)臺數(shù)要分割的區(qū)間的選定（區(qū)間分割工程）（1）區(qū)間選定 從全區(qū)間 根據(jù)區(qū)間負(fù)荷*K1+區(qū)間總長 *K2的大原則來選定N區(qū)間 綜合考慮N區(qū)間和其他的條件來最后決定出要分割的區(qū)間數(shù)（2）增設(shè)開關(guān)的工程 小區(qū)間化的實(shí)施步驟年度予算第38頁，共50頁。配電設(shè)備投資與如何進(jìn)一步提高可靠性投資費(fèi)用可靠性投資與效果的界限100%用DAS進(jìn)

16、一步提高可靠性？第39頁，共50頁。在多分割多連接的前提下增設(shè)DAS預(yù)防事故發(fā)生縮小事故區(qū)間迅速進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移提高供電可靠性的3個(gè)對策第40頁，共50頁。0015150(分)36090(分)53002555停電戶數(shù)事故區(qū)間停電戶數(shù)非事故區(qū)間停電戶數(shù)配電線事故變電站事故自動控制后自動控制后自動控制前自動控制前實(shí)施配電自動化前后的效果對比第41頁，共50頁。四、配電自動化的功能配電自動化有三個(gè)基本功能：安全監(jiān)視、控制、保護(hù)。安全監(jiān)視功能：通過采集配電網(wǎng)上的狀態(tài)量（開關(guān)位置和保護(hù)動作情況等）和模擬量（電壓電流和功率等）以及電度量，對配電網(wǎng)的運(yùn)行裝況進(jìn)行監(jiān)視?？刂乒δ埽哼h(yuǎn)方控制開關(guān)的合閘與分閘，遠(yuǎn)方控制

17、有載調(diào)壓設(shè)備的升壓和降壓，已達(dá)到所期望的目的。保護(hù)功能：檢測和判斷故障區(qū)段，隔離故障區(qū)域，恢復(fù)正常區(qū)域供電。42第42頁，共50頁。配電網(wǎng)自動化的基本功能43第43頁，共50頁。按配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)性功能劃分1）自動控制功能。2）數(shù)據(jù)采集與處理功能。3）人工控制功能。4）保護(hù)功能5）負(fù)荷管理功能。6）遠(yuǎn)方計(jì)量功能。7）各種管理、估計(jì)、計(jì)算的功能等。44第44頁，共50頁。按配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的子系統(tǒng)劃分1）配電自動化(Distribution Automation-DA)配電變電站自動化(Substation Automation-SA)饋線自動化(Feeder AutomationFA)配

18、電網(wǎng)的通信系統(tǒng)DFACTS技術(shù)遠(yuǎn)方抄表系統(tǒng)及其他配電自動化技術(shù)45第45頁，共50頁。配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)46第46頁，共50頁。實(shí)施配電網(wǎng)自動化的難點(diǎn)及分析1)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加之網(wǎng)中配電變電站，開閉所總的電氣設(shè)備數(shù)量大，信息量大，即使經(jīng)過處理，仍會給DAS系統(tǒng)組織帶來困難。2)配電網(wǎng)有大量的FTU及TTU工作于戶外，工作環(huán)境惡劣，通常要求能在較大溫度范圍內(nèi)，濕度高于95%的環(huán)境下正常工作，并要考慮防雨、防雷等問題。3)由于配電網(wǎng)的站端設(shè)備數(shù)量大、節(jié)點(diǎn)多，在一個(gè)配電網(wǎng)中往往根據(jù)需要，會有多種通信方式混合使用，以減少總的通道數(shù)量。4)在配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中，工作于戶外的設(shè)備的工作電源和操作、控制電源的可靠取得是一項(xiàng)必須解決的問題，否則若干自動功能不能實(shí)現(xiàn)。5)目前，我國實(shí)現(xiàn)DAS，除個(gè)別新建小區(qū)，主要都是在已有配電網(wǎng)上進(jìn)行改造。47第47頁，共50頁。配電網(wǎng)自動化實(shí)施中應(yīng)注意的問題配電網(wǎng)自動化要求有與之相適應(yīng)的電網(wǎng)接線方式，在設(shè)計(jì)電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃時(shí)應(yīng) 考慮。對于已有若干單項(xiàng)配電自動化(如已有SCADA、管理信息系統(tǒng)等)的配電網(wǎng)，在施行DAS改造時(shí)，不必撤換原有系統(tǒng)，可遵循開放系統(tǒng)原則，最大限度地保留原有硬件資源，使原有設(shè)施項(xiàng)目轉(zhuǎn)換接入開放系統(tǒng)，一直使