配電管理系統(tǒng)及配電自動(dòng)化技術(shù)課件

配電管理系統(tǒng)

及配電自動(dòng)化技術(shù)DA/DMSDA/DMS概述通信方式饋線自動(dòng)化（FA）變電站綜合自動(dòng)化負(fù)荷控制及需方用電管理地理信息系統(tǒng)（GIS）第一節(jié)DA/DMS概述1.1概述1、配電系統(tǒng)簡述是將發(fā)、輸電系統(tǒng)與用戶連接起來的重要環(huán)節(jié)。我國：配電網(wǎng)指的是110kV及以下的電網(wǎng)。110kV及35kV級(jí)成為高壓配電網(wǎng)；10kV級(jí)稱為中壓配電網(wǎng)；0.4kV（380/220V）級(jí)稱為低壓配電網(wǎng)。目前，我國配電網(wǎng)在經(jīng)歷了城網(wǎng)改造后，得到了一定的改善，標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)為110/10/0.4kV，運(yùn)行中一般是“環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，開環(huán)運(yùn)行”。第一節(jié)DA/DMS概述1.1概述3、DMS的典型結(jié)構(gòu)配置圖第一節(jié)DA/DMS概述1.2DMS系統(tǒng)特點(diǎn)1、DMS的站端設(shè)備多，數(shù)據(jù)庫龐大，設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化程度低，管理復(fù)雜。2、DMS的大量站端設(shè)備不在變電站內(nèi)，運(yùn)行環(huán)境惡劣，對(duì)設(shè)備可靠性要求更高。3、DMS系統(tǒng)的通信方式多樣而復(fù)雜。4、DMS系統(tǒng)需和配網(wǎng)的改造配套進(jìn)行。第一節(jié)DA/DMS概述1.3DMS的功能1、SCADA功能從功能上看，配網(wǎng)SCADA與輸電網(wǎng)SCADA沒有本質(zhì)的差別。但結(jié)構(gòu)上，配網(wǎng)SCADA面向數(shù)量極多而單位容量很小的戶外分段開關(guān)，因此經(jīng)常需要設(shè)置集控站。第一節(jié)DA/DMS概述1.3DMS的功能2、需方管理功能（需求側(cè)管理，DSM）（1）負(fù)荷管理負(fù)荷管理主要是根據(jù)需求來控制用戶負(fù)荷，并能幫助控制中心操作員制定負(fù)荷控制策略和計(jì)劃。（削峰、填谷、錯(cuò)峰）（2）用電管理包括自動(dòng)計(jì)量計(jì)費(fèi)、業(yè)務(wù)擴(kuò)充和用戶服務(wù)等內(nèi)容。（3）需方發(fā)電管理將用戶的自備電源納入直接或間接的控制之中。第一節(jié)DA/DMS概述1.3DMS的功能3、饋線自動(dòng)化（FA）指配電線路自動(dòng)化，在我國，尤其指10kV饋線自動(dòng)化。（1）饋線運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測利用饋線終端（FTU）實(shí)現(xiàn)正常和事故狀態(tài)下的監(jiān)測。正常狀態(tài)下：監(jiān)視饋線分段開關(guān)狀態(tài)和饋線電流、電壓、有功、無功等，實(shí)現(xiàn)線路開關(guān)的遠(yuǎn)方或就地合、分閘；故障狀態(tài)下：獲取故障記錄。（2）饋線控制從功能角度：包括遠(yuǎn)方控制和就地控制?？刂品绞剑悍譃榧惺胶头稚⑹健５谝还?jié)DA/DMS概述1.3DMS的功能3、饋線自動(dòng)化（FA）（3）故障定位、隔離和自動(dòng)恢復(fù)供電利用斷路器、重合器和分段器組成的系統(tǒng)，能在故障發(fā)生時(shí)自動(dòng)判別和隔離饋線故障區(qū)段、區(qū)分永久性故障和瞬時(shí)性故障，并迅速對(duì)非故障區(qū)域恢復(fù)供電。（4）無功補(bǔ)償和調(diào)壓從安裝位置角度：包括變電站和用戶端兩種。前者：在變電站自動(dòng)化中加以控制和調(diào)節(jié)（如變電站無功電壓的九區(qū)圖控制。）后者：一般為就地補(bǔ)償。一般不作全網(wǎng)絡(luò)的無功優(yōu)化，而是控制某個(gè)控制點(diǎn)的電壓幅值或配網(wǎng)潮流的功率因數(shù)。第二節(jié)配電管理系統(tǒng)的通信方式2.1DMS通信要求1、可靠性2、足夠的傳輸速率3、雙向通信4、不受停電、故障影響5、易于操作和維護(hù)量小6、經(jīng)濟(jì)性第二節(jié)配電管理系統(tǒng)的通信方式1.2DMS通信方式1、配電線載波（DLC）2、光纖通信3、無線擴(kuò)頻通信4、租用電話線5、無線電通信6、GPRS/CDMA7、典型通信結(jié)構(gòu)圖第二節(jié)配電管理系統(tǒng)的通信方式1.2DMS通信方式二、自動(dòng)重合器（一）重合器的性能特點(diǎn)

自動(dòng)重合器是一種能夠監(jiān)測故障電流、在給定時(shí)間內(nèi)斷開故障電流并能進(jìn)行給定次數(shù)重合的一種有“自具”能力的控制開關(guān)。

開斷性能：與普通斷路器相似。

工作特性：“智能”性，能夠自身完成故障監(jiān)測、判斷電流性質(zhì)、執(zhí)行開合功能；記憶動(dòng)作次數(shù)、恢復(fù)初始狀態(tài)、完成合閘閉鎖等。典型工作過程：進(jìn)行三、四次重合重合成功：則自動(dòng)終止后需動(dòng)作，經(jīng)延時(shí)后恢復(fù)至預(yù)先的整定狀態(tài)，為下次故障后的開合作準(zhǔn)備。重合不成功：達(dá)到預(yù)先整定的重合次數(shù)后，則不再重合，閉鎖于開斷狀態(tài)，從而將故障線段與電源隔離開。第三節(jié)饋線自動(dòng)化技術(shù)（FA）二、自動(dòng)重合器（一）重合器的性能特點(diǎn)（操作順序）典型四次分?jǐn)嗳沃睾系牟僮黜樞驗(yàn)椋簍1t2t2分合--分合--分合--分其中：t1，t2可調(diào)，隨產(chǎn)品不同而異。重合次數(shù)及重合閘間隔時(shí)間可根據(jù)運(yùn)行中的需要調(diào)整。第三節(jié)饋線自動(dòng)化技術(shù)（FA）（一）重合器的性能特點(diǎn)（開斷特性）相間故障：采用反時(shí)限特性開斷，以便與熔斷器的安-秒特性配合。A：快速操作曲線，相當(dāng)于速斷保護(hù)；B、C：延時(shí)和超延時(shí)曲線；R：為與其配合的熔斷器曲線，位于快速曲線和慢速曲線之間的區(qū)域。通常第一次開斷都整定在快速曲線；以后各次整定則根據(jù)保護(hù)配合的需要整定在某一條慢速曲線上。（二）重合器的保護(hù)、重合及相互間配合圖中：網(wǎng)絡(luò)是輻射型的配電網(wǎng)絡(luò)，單側(cè)電源。QR1、QR2、QR3為自動(dòng)重合器；FU1，F(xiàn)U2，…，F(xiàn)U5為熔斷器。（二）重合器的保護(hù)、重合及相互間配合圖7-201、自動(dòng)重合器時(shí)間-電流特性整定。A：快速特性曲線；B、C：慢速特性曲線，B-C之間可以選擇一組曲線。；r1，r2：熔斷器曲線，位于與其配合的自動(dòng)重合器的快速曲線和慢速曲線之間的區(qū)域。注意：靠近電源側(cè)的熔斷器曲線應(yīng)高于遠(yuǎn)離電源側(cè)的。二、自動(dòng)重合器（二）重合器的保護(hù)、重合及相互間配合圖7-202、重合器動(dòng)作順序。根據(jù)重合器在電網(wǎng)中的位置，預(yù)先整定為多次分、合循環(huán)操作。如：“一快一慢”“一快二慢”“一快三慢”快：指快速動(dòng)作特性跳閘；慢：指慢速動(dòng)作特性跳閘；二、自動(dòng)重合器（二）重合器的保護(hù)、重合及相互間配合圖7-203、重合器動(dòng)作特性配合瞬時(shí)性故障：（f處）QR3、QR2、QR1同時(shí)快速動(dòng)作（最小動(dòng)作電流一致，快速動(dòng)作時(shí)間一致）FU4不會(huì)熔斷故障消失t2延時(shí)后，QR3、QR2、QR1重合，恢復(fù)供電（二）重合器的保護(hù)、重合及相互間配合圖7-20永久性故障：（f處）QR3、QR2、QR1同時(shí)快速動(dòng)作FU4不會(huì)熔斷故障未消失t2延時(shí)后，QR3、QR2、QR1重合，重合失敗，準(zhǔn)備延時(shí)跳閘。由于熔斷器電流-時(shí)間特性低于慢速動(dòng)作的電流-時(shí)間特性，因此FU4先熔斷故障消失，重合器還未重合QR3、QR2、QR1全部復(fù)歸。（二）重合器的保護(hù)、重合及相互間配合圖7-203、重合器動(dòng)作特性配合永久性故障：（d處）QR3、QR2、QR1同時(shí)快速動(dòng)作故障未消失t2延時(shí)后，QR3、QR2、QR1重合，重合失敗，延時(shí)跳閘。QR3整定為一快一慢，QR3閉鎖，不再重合。QR2、QR1再次重合，成功。永久性故障：（b處）QR1經(jīng)三次重合故障未消失QR1閉鎖，不再重合。（2）電壓-時(shí)間型分段器簡述檢測網(wǎng)絡(luò)電壓，以電壓的有無來關(guān)合和切斷電路。開關(guān)本體是真空開關(guān)，是按開斷負(fù)荷電流和接通短路電流設(shè)計(jì)的。關(guān)鍵參數(shù)：X時(shí)限和Y時(shí)限。X指從分段器電源側(cè)加壓開始，到該分段器合閘的時(shí)間，稱合閘時(shí)間。Y指從分段器合閘后，在Y時(shí)間內(nèi)一直可以檢測到電壓，則在Y時(shí)間后發(fā)生的失壓分閘，分段器不閉鎖，重新來電時(shí)仍會(huì)合閘。若在Y時(shí)間內(nèi)監(jiān)測不到電壓，分段器分閘閉鎖，重新來電時(shí)不再閉合。（2）電壓-時(shí)間型分段器簡述工作模式常閉式分段開關(guān)，用于輻射網(wǎng)。各時(shí)限整定為：X>Y>t1（重合器檢測到故障起到跳閘的時(shí)間）。常開式分段開關(guān)，用于環(huán)網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，當(dāng)一側(cè)失壓后啟動(dòng)XL計(jì)數(shù)，達(dá)到XL后合閘（若在XL內(nèi)該側(cè)重新加壓則返回）；合閘后啟動(dòng)Y計(jì)數(shù)，Y計(jì)數(shù)內(nèi)同側(cè)未未失壓，則不閉鎖，否則閉鎖為分閘。XL時(shí)限>失壓側(cè)斷路器或重合器的重合時(shí)間+∑X（失壓側(cè)各分段器X時(shí)限的總和）Y時(shí)限>t1（3）過流脈沖計(jì)數(shù)型分段器不能開斷流過分段器的故障電流。具備記憶流過自身的故障電流次數(shù)的能力工作原理：當(dāng)達(dá)到預(yù)先整定的記憶次數(shù)后，在前級(jí)重合器跳開故障線路的瞬間，過流脈沖計(jì)數(shù)型分段器自動(dòng)跳開，使故障線路與系統(tǒng)隔離。若未達(dá)到預(yù)先整定的次數(shù)，分段器不分?jǐn)?，重合器再次重合，就恢?fù)了線路的供電。一般裝設(shè)在重合器之后或重合器與熔斷器之間。電流配合范圍很廣。（只須監(jiān)測是否超過指定電平的電流）四、就地控制的饋線自動(dòng)化1、重合器與電壓-時(shí)間型分段器配合（1）輻射狀網(wǎng)的故障隔離圖7-29，30A為重合器，整定為一慢一快（重合時(shí)間）第一次重合：15s第二次重合：5sB、D、E：分段器，X=7sC：分段器，X=14s所有分段器Y=5sc處永久性故障圖7-29，30動(dòng)作過程：C處永久性故障A分閘，線路失壓，B，C，D，E各分段器分閘15s，A第一次重合7s后,B合,不閉鎖7s后,D合,不閉鎖B合閘后14s，C合閘，A再次跳閘由于C合閘后未達(dá)到Y(jié)時(shí)限，線路再次失壓，因此C閉鎖于分閘5s后，A第二次重合再次重復(fù)其他分段器合閘過程。1、重合器與電壓-時(shí)間型分段器配合（2）環(huán)網(wǎng)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的故障區(qū)段圖7-31，32A為重合器，整定為一慢一快第一次重合：15s第二次重合：5sB、C、D：分段器，X=7sE為聯(lián)絡(luò)開關(guān)，設(shè)為第二種功能（常開），X=45s，Y=5s。c處永久性故障圖7-31，32發(fā)展過程：A分閘，線路失壓，各分段器開閘，E計(jì)數(shù)器啟動(dòng)。15s，A第一次重合7s后，B合，不閉鎖7s后，C合A再次跳閘，C閉鎖開閘狀態(tài)。5s后，A重新合閘，7s后，B合閘。從A第一次分閘45s后，E合閘。7s后D合閘，另一側(cè)重合器跳開，失壓，D、E跳閘，但D閉鎖，E不閉鎖（7s>5s）。E第二次合閘。五、饋線FTU（1）概述類似于RTU在輸電網(wǎng)監(jiān)控中的作用體積小、數(shù)量多，可安置在戶外饋線電線桿上。單個(gè)FTU采集數(shù)據(jù)量小，通信速率要求低可靠性要求高。有些FTU無通信通道，須人工采集。（2）功能三遙：遙信、遙測、遙控功能+統(tǒng)計(jì)對(duì)時(shí)（GPS）、事件順序功能（SOE）、事故記錄定制遠(yuǎn)方修改和召喚定值自檢及自恢復(fù)功能遠(yuǎn)方控制閉鎖和手動(dòng)操作遠(yuǎn)程通信可選：電度采集、微機(jī)保護(hù)、故障錄波六、區(qū)域工作站七、遠(yuǎn)方控制的饋線自動(dòng)化八、就地與遠(yuǎn)方并存控制的饋線自動(dòng)化圖7-37一、概述變電站綜合自動(dòng)化是將變電站的二次設(shè)備（包括測量儀表、信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)東裝置等）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動(dòng)監(jiān)視、測量、自動(dòng)控制和保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能。配電變電站：（1）不必考慮系統(tǒng)穩(wěn)定。（2）量大面廣的饋線開關(guān)體積小，易于與二次自動(dòng)化設(shè)備組合成一體，構(gòu)成綜合性，集成型設(shè)備。第四節(jié)變電站無人化和綜合自動(dòng)化傳統(tǒng)變電站——面向“功能”的設(shè)計(jì)將變電站內(nèi)分成保護(hù)、監(jiān)控、錄波、計(jì)費(fèi)、通信、遠(yuǎn)動(dòng)等不同種類的功能分別設(shè)計(jì)各自的系統(tǒng)二、變電站自動(dòng)化的設(shè)計(jì)思想變遷綜合自動(dòng)化變電站——面向“間隔（對(duì)象）”的設(shè)計(jì)將變電站內(nèi)分成主變、出線、母線、母聯(lián)、分段開關(guān)等不同種類的間隔分別設(shè)計(jì)各個(gè)間隔的綜合系統(tǒng)傳統(tǒng)變電站——綜合自動(dòng)化變電站設(shè)計(jì)思想的改變由“條條”到“塊塊”的改變?nèi)?、變電站綜合自動(dòng)化（一）基本功能1、監(jiān)控子系統(tǒng)2、微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)3、電壓、無功綜合控制子系統(tǒng)4、低頻減載及備用電源自投控制子系統(tǒng)5、通信子系統(tǒng)第四節(jié)變電站無人化和綜合自動(dòng)化三、變電站綜合自動(dòng)化（二）變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)1、功能綜合化2、分級(jí)分布式多CPU的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3、測量顯示數(shù)字化4、操作監(jiān)視屏幕化5、運(yùn)行管理智能化第四節(jié)變電站自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化（三）變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式1、集中式的結(jié)構(gòu)形式：集中采集變電站的模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量信息，集中進(jìn)行計(jì)算和處理，再分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和一些自動(dòng)控制功能。圖5-33第四節(jié)變電站自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化2、分層分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié)構(gòu)形式通常分為3層：變電站層、單元層（間隔層）和設(shè)備層

圖5-34第四節(jié)變電站自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化設(shè)備層：指站內(nèi)一次設(shè)備。單元層：按斷路器間隔劃分包括測量、控制部件或繼電保護(hù)部件。本身就由各種單元裝置組成。變電站層：通常包括全站性的監(jiān)控主機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)通信機(jī)等。單元層與變電站層通信：現(xiàn)代多數(shù)采用現(xiàn)場總線或局域網(wǎng)。2、分層分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié)構(gòu)形式通常分為3層：變電站層、單元層（間隔層）和設(shè)備層

圖5-34第四節(jié)變電站自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化特點(diǎn)：分層分布式，按照間隔配置，各間隔按功能劃分。繼電保護(hù)相對(duì)獨(dú)立。具有和系統(tǒng)控制中心通信的能力，可以不必另設(shè)獨(dú)立RTU。模塊化結(jié)構(gòu)，可靠性高。集中組屏放在控制室內(nèi)，工作環(huán)境好，電磁環(huán)境優(yōu)于開關(guān)柜附近。3、分布分散式與集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)高壓線路保護(hù)和變壓器保護(hù)配置，集中組屏。配電線路保護(hù)和測控單元分散安裝在開關(guān)柜附近。

圖5-37第四節(jié)變電站自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化優(yōu)點(diǎn)：簡化變電站二次配置，縮小控制室。減少設(shè)備安裝工作量簡化了變電站內(nèi)接線。可靠性高，組態(tài)靈活，檢修方便。保護(hù)下放節(jié)省大量電纜。節(jié)省占地和現(xiàn)場施工時(shí)間（特別是集裝箱小間）。大大減少CT負(fù)擔(dān)。便于擴(kuò)建。必須做到裝置基本免維護(hù)。國內(nèi)某變電站500KV保護(hù)