配電管理系統(tǒng)和配電自動化技術(shù)主講人：Email:.DMS/DA上課/答疑時間地點上課時間地點：1-6周周一（1,2）+四（5,6）J1-12

答疑時間地點：二pm:2:00~4:00 J5-C305教學(xué)要求課程目標(biāo)：熟悉電力生產(chǎn)過程，調(diào)度體制、變電站綜合自動化、配電自動化的手段及其相關(guān)知識，鞏固和擴展已學(xué)電力系統(tǒng)知識，掌握配電系統(tǒng)的設(shè)備、原理和配電自動化的基本知識；為從事工作打下良好基礎(chǔ)。授課方式：課堂講課為主設(shè)備圖形演示、動畫圖形演示為附考核方式：考試＋聽課（考勤或課堂小測驗參考書目電網(wǎng)調(diào)度運行技術(shù)，王世禎主編，東北大學(xué)出版社，1997年7月。能量管理系統(tǒng)(EMS)，于爾鏗等著，科學(xué)出版社，1998面向?qū)ο笤O(shè)計的開放式能量管理系統(tǒng)，王明俊等編著，中國電力出版社，1997

電力系統(tǒng)計算機調(diào)度自動化，提兆旭等編著，上海交通大學(xué)出版社，1995配電自動化技術(shù)概論一、配電網(wǎng)的概念和特點二、配電網(wǎng)的評價和相關(guān)問題三、配電自動化的基本概念四、配電自動化的功能五、配電自動化的發(fā)展現(xiàn)狀一、配電網(wǎng)的基本概念及特點

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)(DistributionNetwork)，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)（220～380V)按地域分：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)

城市配電網(wǎng)和農(nóng)村配電網(wǎng)的特點1.城市配電網(wǎng)的主要特點（1）深入城市中心地區(qū)和居民密集點，負(fù)載相對集中，發(fā)展速度快，因此在規(guī)劃時應(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)計標(biāo)準(zhǔn)較高，在安全與經(jīng)濟合理平衡下，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、運行上的供電連續(xù)性和經(jīng)濟性。（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。因為城市配電網(wǎng)的線路和變電站要考慮占地面積小、容量大、安全可靠、維護量小及城市景觀等諸多因素。2.農(nóng)村配電網(wǎng)的主要特點（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，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，設(shè)備質(zhì)量差等先天不足。（3）農(nóng)電隊伍不穩(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。

國內(nèi)、國外投資比例電網(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)運行方式多電源供電的網(wǎng)絡(luò)運行方式中壓配電線路的類型：

架空線路、電纜線路。兩種類型的中壓配電線路接線模式不同。A.單電源放射型接線模式B.雙電源環(huán)網(wǎng)形（手拉手）接線方式兩個電源點之間用兩條放射形線路通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)連接，可實現(xiàn)整條線路互帶或部分線路互帶。在正常運行方式時一般聯(lián)絡(luò)開關(guān)處于斷開位置，開環(huán)運行。C.三電源環(huán)網(wǎng)形（手拉手）接線三個電源點之間每兩個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。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，投資費用大，故障地點較難確定，有時造成用戶較長時間停電。A.單放射式接線由一個電源點放射狀串聯(lián)連接多個用戶。B.單環(huán)網(wǎng)接線方式與架空線路的雙電源環(huán)網(wǎng)接線方式類似，兩個電源點形成環(huán)網(wǎng)供電，并環(huán)運行。D.雙環(huán)網(wǎng)接線方式將兩個不同變電站的雙放射線路連接起來，開環(huán)運行。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。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。二、配電網(wǎng)供電幾個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間AIHC1

供電可靠率RS1(2)評價指標(biāo)—網(wǎng)損率網(wǎng)損率我國國家標(biāo)準(zhǔn)《評價企業(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：5.5%以下；三次變壓：7%以下。(3)評價指標(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)濟性能越差。(6）評價指標(biāo)—用戶平均停電時間AIHC1

用戶平均停電時間

供電用戶在統(tǒng)計期間的平均停電小時數(shù)。（7）評價指標(biāo)—供電可靠率RS1

供電可靠率

供電可靠率反映了一個供電企業(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%，即每年中對用戶停電時間不超過9小時。1）供電可靠性中國RS=99.96%日本RS=99.998%日本每戶年停電時間為：6min；法國每戶年停電時間為：69min；英國每戶年停電時間為：80min；美國每戶年停電時間為：98min；2)電力負(fù)荷密度負(fù)荷（KW)/平方公里（KM2）北京10000～12000KW/KM2

上海14000～15000KW/KM2倫敦18000～20000KW/KM2

東京19000～21000KW/KM2（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三、配電自動化的概念配電自動化：是對配電網(wǎng)上的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方實時監(jiān)視、協(xié)調(diào)及控制的一個集成系統(tǒng)。手段：利用通信技術(shù)和計算機技術(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)濟的最優(yōu)運行狀態(tài)配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的含義配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)(DistributionAutomationSystem-DAS)是一個涵蓋面很廣，用于管理與運行配電網(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。34配電管理系統(tǒng)與配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)

將變電站自動化、饋線自動化、需求側(cè)用電管理及配電管理自動化的有機集成稱為配電管理系統(tǒng)（DistributionManagementSystem-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(DistributionAutomation—DA)。35EMS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)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；縮短故障處理時間提高供電能力改善電能質(zhì)量降低勞動強度，提高管理水平實施配電網(wǎng)自動化的效益1)實施變電站綜合自動化后，變電站可節(jié)約占地面積，同時，因可以實現(xiàn)無人值班，可節(jié)約人力及運行費用。2)實現(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)合理及時調(diào)整運行方式，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)時間，更合理地進(jìn)行無功補償，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)論價的電力供應(yīng)。7)制度化的計算機處理，提高了服務(wù)質(zhì)量。8)達(dá)到節(jié)能效果。38采用高質(zhì)量、大容量的設(shè)備１．預(yù)防事故發(fā)生提高供電可靠性的３個對策２．縮小事故區(qū)間３．迅速進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移配電網(wǎng)自動化與供電可靠性小區(qū)間化１．預(yù)防事故發(fā)生２．縮小事故區(qū)間３．迅速進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移提高供電可靠性的3個對策通過區(qū)間分割來提高供電可靠性（區(qū)間分割的優(yōu)點）（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）（2）搜索故障點的快速化（搜索范圍的縮小）區(qū)間分割后搜索范圍SWSW事故點搜索范圍事故點提高供電可靠性的3個對策總結(jié)預(yù)防事故發(fā)生縮小停電范圍分割區(qū)間中長期投資計劃城市基礎(chǔ)建設(shè)改進(jìn)設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜化應(yīng)用ＤＡＳ經(jīng)濟性設(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)對停電時間和停電戶數(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：計劃投資額/開關(guān)單價

=資金方面允許增設(shè)的開關(guān)臺數(shù)

實際增設(shè)臺數(shù)Ｎ要分割的區(qū)間的選定（區(qū)間分割工程）（1）區(qū)間選定①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②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)間化的實施步驟年度予算配電設(shè)備投資與如何進(jìn)一步提高可靠性投資費用可靠性投資與效果的界限100%用DAS進(jìn)一步提高可靠性？在多分割多連接的前提下增設(shè)DAS１．預(yù)防事故發(fā)生２．縮小事故區(qū)間３．迅速進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移提高供電可靠性的3個對策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施配電自動化前后的效果對比48四、配電自動化的功能配電自動化有三個基本功能：安全監(jiān)視、控制、保護。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。配電網(wǎng)自動化的基本功能49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）保護功能5）負(fù)荷管理功能。6）遠(yuǎn)方計量功能。7）各種管理、估計、計算的功能等。50按配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的子系統(tǒng)劃分1）配電自動化(DistributionAutomation-DA)①配電變電站自動化(SubstationAutomation-SA)②饋線自動化(FeederAutomation—FA)③配電網(wǎng)的通信系統(tǒng)④DFACTS技術(shù)⑤遠(yuǎn)方抄表系統(tǒng)及其他配電自動化技術(shù)51配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)52五、配電自動化的發(fā)展國外自動化的發(fā)展大致分為三個階段第一階段：大約在70年代主要目標(biāo)：在重要的線段實現(xiàn)故障自動隔離，自動抄表，試點工作。是基于自動化開關(guān)設(shè)備相互配合的配電自動化階段，其主要設(shè)備為重合器和分段器，不需要建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)和計算機系統(tǒng)，自動化程度低，僅在故障時起作用，正常運行時不起監(jiān)控作用，因此不能優(yōu)化運行方式。第二階段：80年代初期主要目標(biāo)：配電自動化設(shè)備投入，促進(jìn)負(fù)荷控制的發(fā)展。是基于通信網(wǎng)絡(luò)、饋線終端單元（FTU）和后臺計算機網(wǎng)絡(luò)的配電自動化系統(tǒng)，在配電網(wǎng)正常運行時，也能起到監(jiān)視配電網(wǎng)運行狀況和遙控改變運行方式的作用，故障時能夠及時察覺，并由調(diào)度員通過遙控隔離故障區(qū)和恢復(fù)健全區(qū)供電。第三階段：80年代后期主要目標(biāo)：微機和通訊技術(shù)的發(fā)展，分布式實時網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)。是在第二階段的基礎(chǔ)上，增加了閉環(huán)自動控制功能，由計算機自動完成故障處理等功能，第三階段的配電自動化系統(tǒng)的是形成了集配電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)、配電地理信息系統(tǒng)、需方管理、調(diào)度員遠(yuǎn)方調(diào)度、故障呼叫服務(wù)和工作票管理等一體化的綜合自動化系統(tǒng)。日本九大電力公司?北海道?東北?東京?北陸?中部?關(guān)西?中國?四國?九州?日本電力公司概要

500

600（億Kwh）89979695949893年度

700≈●●●●●●●≈510596643667

690

699

720九州電力公司總銷售電量變化≈?日本DAS開發(fā)的歷史77年日本最早的配電自動化系統(tǒng)(九州電力)85年采用GIS、真正意義的大規(guī)模配電自動化系統(tǒng)完成(獲產(chǎn)業(yè)技術(shù)大獎)86年北陸電力、關(guān)西電力引入ＤＡＳ87年四國電力、東北電力引入ＤＡＳ89年中部電力引入ＤＡＳ90年北海道電力引入ＤＡＳ94年九州電力實現(xiàn)100%開關(guān)的遠(yuǎn)動化96年開發(fā)功能分散型的DAS系統(tǒng)(UNIX服務(wù)器)97年多服務(wù)器型開放型系統(tǒng)01年在九州電力已有80個ＤＡＳ系統(tǒng)投運

配電自動化系統(tǒng)（日本東京電力為例

）銀座支店

管轄區(qū)域狀況電力負(fù)荷密度：148,000kW／km2

東京電力銀座支店配電自動化系統(tǒng)日本國內(nèi)第一個配電自動化系統(tǒng)工程分/年.戶(年)九州停電時間九州電力提高供電可靠性的歷程開始建設(shè)配電主站實現(xiàn)開關(guān)100%遙控

我國配電網(wǎng)自動化的發(fā)展工作起步于20世紀(jì)80年代末，其標(biāo)志是石家莊和南通各引進(jìn)了一套日本戶上制作所贈送的配電網(wǎng)自動化環(huán)路設(shè)備，該設(shè)備相當(dāng)于日本70年代裝備水平，我國真正開展工作是在90年代

1990年沈陽局開始制定配電線路自動化方案

1993年邢臺局和電科院制定自動化規(guī)劃方案

1994年廣州和大連開始配電自動化試驗

1996年上海市東供電開始配電自動化工作國內(nèi)配電自動化發(fā)展概況1998年推進(jìn)城網(wǎng)建設(shè)和改造工作會議

1999年10KV配網(wǎng)自動化發(fā)展規(guī)劃要點

2000年配電自動化終端設(shè)備通用技術(shù)條件特點：

1）一期試點多為小規(guī)模

2）控制方式絕大多數(shù)為集中式，部分采用就地式（電壓型）

3）架空線路為主

4）通信方式的多樣化國內(nèi)配電自動化發(fā)展特點實施配電網(wǎng)自動化的難點及分析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)點多，在一個配電網(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必須解決的問題，否則若干自動功能不能實現(xiàn)。5)目前，我國實現(xiàn)DAS，除個別新建小區(qū)，主要都是在已有配電網(wǎng)