配网自动化系统概述课件.ppt
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1、配网自动化系统o 配电是电力系统发电、输电、供电和用电中直接 面向电力用户的环节o 配电网一般是指110kV及110kV以下电压等级的电网o 配电系统由馈线、降压变压器、断路器、继电保 护装置、测量和计量仪表以及通信和控制设备等 构成1.1 配电网电压等级配电网电压等级配电网电压等级可分为:配电网电压等级可分为:(1 1)高压配电网)高压配电网35kV,110kV35kV,110kV(2 2)中压配电网中压配电网10kV,6kV10kV,6kV(3 3)低压配电网)低压配电网0.38kV,0.22kV0.38kV,0.22kV(4 4)高压输电网)高压输电网220kV220kV及其以上及其以上
2、(5 5)超高压输电网)超高压输电网500kV500kV(6 6)特高压输电网)特高压输电网750kV750kV以上以上 我国目前建设特高压我国目前建设特高压1000KV1000KV较多较多1.2.1 架空线架空线 电力线路的结构分电力线路的结构分架空线路结构架空线路结构和和电缆线路电缆线路结构两类。结构两类。架空线路是将导线架设在电杆上。一般采用放射式供电形式。成本低、架空线路是将导线架设在电杆上。一般采用放射式供电形式。成本低、投资少、施工周期短、容易维护及检修、容易查找故障。投资少、施工周期短、容易维护及检修、容易查找故障。如果判断电压等级?1.2.1 架空线架空线架空线的接线方式架空线
3、的接线方式(供电模式供电模式)可分为可分为: 放射型接线:单点源模式、双电源模式放射型接线:单点源模式、双电源模式 环型接线:环型接线: 手拉手、三回馈线环网手拉手、三回馈线环网 网型接线:网型接线: 分段联络分段联络一、放射式接线一、放射式接线 图2-2 单回路放射式接线 图2-3 双回路放射式接线 图2-4 树枝式接线每个电杆上都架有两回线路,每个客户都能由两路供电,即常说的双“T”接线 单侧电源多分段单辐射单侧电源多分段单辐射 母线1线路1线路2母线2双电源(双双电源(双T T接线)接线) 线路利用率100%投资少,可靠性低应用于城市非重要负荷、农村线路利用率50%可靠性较高应用于供电可
4、靠性要求较高且专用户较多,以及允许架空线路供电的工业开发区、产业区等区域二二、环式接线、环式接线 -“N1”接线接线 N1”接线一般都是有N条线工作,有一条线备用,所有线路的末端通过联络开关连接,线路的平均负载率是(N-1)/N 。 N越大,负载率越高,但运行操作复杂,一般N最大取5。(一)(一)“N1”接线接线 (一)(一)“N1”接线接线 1. “21”手拉手接线 2. “31”接线 图2-7 有备用线的“31”环网接线图2-6 手拉手接线当有一个电源故障时,与故障电源相连的分段开关打开,联络开关闭合,负荷转移到另外一个电源上。2条线路的设备满负荷运行,备用线路的设备又要求空载运行,并不是
5、一种合理的运行方式 。(1)有备用线的环网接线 线路利用率50%可靠性较高开环运行比较适用于负荷密度不高,如南方电网D、E、F类供电区域线路利用率50%经济性较差,可靠性较高比较适用于负荷密度不高,用电增长速度较快,配电网管理水平较低的配电网络,如南方电网C、D类供电区域双侧电源多分段单联络双侧电源多分段单联络 三回馈线的环网接线三回馈线的环网接线电源切换柜将三个回路的末端接入,并引一条线路接至附近变电站作三个回路的备用电源T4实现环网。一般情况下,各同方向环网末端用户间的距离远小于到变电站的距离 。 3. “41”接线 该接线有4个电源点,6条手拉手线路组成,任何两个电源点间都存在联络或可转
6、供通道。当任意两个元件发生故障仍能保证正常供电 。三、三、“46”接线方式接线方式 四、四、网格式接线网格式接线 网格接线目前在欧美大城市负荷密集区的低压配网格接线目前在欧美大城市负荷密集区的低压配 电网用得比较多。电网用得比较多。根据负荷情况,在网格中的适当位置引入一定数量电源,每个用户都可以从多个方向获得电源。 所有0.4kV低压配电线路沿街布置,在街口连接起来,构成一个个的格子。1.2.2 电缆电缆电缆线路的接线方式电缆线路的接线方式(供电模式供电模式)可分为可分为: 放射型接线:单点源模式、双电源模式放射型接线:单点源模式、双电源模式 环型接线:单环模式、双环模式环型接线:单环模式、双
7、环模式 网型接线:双网型接线:双“”模式、模式、“N-1”N-1”主备供电模式、互主备供电模式、互 为备用为备用的主备供电模式的主备供电模式 电缆敷设方式:电缆敷设方式:1 1)直接埋在地下的直埋式)直接埋在地下的直埋式; ; 2 2)专用的电缆沟敷设)专用的电缆沟敷设3 3)排管敷设)排管敷设 4 4)隧道敷设)隧道敷设5 5)水下敷设)水下敷设电缆线路主要指直接埋设地下的配电线路。与架空线路相比,其受外界的因素影响较小。电缆线路主要指直接埋设地下的配电线路。与架空线路相比,其受外界的因素影响较小。但成本高,投资费用大,故障地点较难确定,有时造成用户较长时间停电。但成本高,投资费用大,故障地
8、点较难确定,有时造成用户较长时间停电。1.2.3配电变压器配电变压器 配电变压器通常是指电压为35kV及以下、容量为2500kVA以下、直接向终端用户供电的电力变压器 。按照应用场合来分,配电变压器分成公用变压器(简称“公变”)和专用变压器(简称“专变”)。(1)公变由电力部门投资、管理,比如安装在居民小区的变压器、小型修理应用等;(2)专变一般是业主投资,电力部门代管,只给投资的业主自己使用,比如安装在大中型企业的变压器等。 1.2.4断路器断路器 断路器具有可靠的灭弧装置,它不仅能通断正常的负荷电流,而且能接通和承担一定时间的短路电流,并能在保护装置作用下自动跳闸,切除短路故障。图2-15
9、 真空断路器外形图 负荷开关在1035kV供电系统中应用,可作为独立的设备使用,也可安装于环网柜等设备中。可手动或电动操作,用于开断负荷电流,关合、承载额定短路电流。 图2-18 真空式负荷开关1.2.5负荷开关负荷开关 隔离开关无灭弧能力,不允许带负荷拉闸或合闸,但其断开时可以形成可见的明显开断点和安全距离,保证停电检修工作的人身安全。 主要安装在高压配电线路的出线杆、联络点、分段处,以及不同单位维护的线路的分界点处。 1.2.6隔离开关隔离开关 熔断器依靠熔体或熔丝的特性,在电路出现短路电流或不被允许的大电流时,由电流流过熔体或熔丝产生的热量将熔体或熔丝熔断,使电路开断,保护电气设备。 图
10、2-19 户外式跌落式熔断器限流式熔断器具有安装使用方便,价格低,限流性能好等优点。在环网柜和箱式变中被广泛采用。限流式熔断器可在10ms内开断电路,较断路器动作时间60ms(内含继电器保护动作时间)更快。1.2.7熔断器熔断器1.2.8 开闭所开闭所 图2-20 开闭所常见接线方式a)单母线接线b)单母线分段接线c)双母线接线 开闭所是变电站10kV母线的延伸,是母线和开关的组合体。当负荷离变电站较远,采用直供方式需要比较长的线路时,可在这些负荷附近建设一个开闭所,然后由开闭所出线来保证这些负荷的正常供电。开闭所承担着接受和重新分配10kV出线,减少了高压变电所的10kV出线间隔和出线走廊,
11、从而使发生故障的概率相对较低,可用作配电线路间的联络枢纽,还可为重要用户提供双电源。 1.2.8 开闭所开闭所 一、环网柜一、环网柜 环网柜是环网运行方式的重要设备,是将一组高压开关设备安装于铠装结构柜体内或做成拼装间隔式环网供电单元的电气设备。图2-21 双侧电源环网供电图 1.2.9 环网柜和电缆分支箱环网柜和电缆分支箱 (一)环网柜的基本组成单元(一)环网柜的基本组成单元 柜(壳)体母线负荷开关熔断器(或负荷开关熔断器组合电器)断路器隔离开关电缆插接件二次控制部件等 (二)环网柜配电单元组成结构(二)环网柜配电单元组成结构 一般由3个间隔组成,包括两个进出线间隔和变压器间隔,进出线间隔主
12、要用于故障线路的隔离,以及通过调整电源方向来恢复正常供电;变压器间隔则通过组合电器来对变压器内部短路故障进行快速切除。在1989年国际配电网会议上,从理论上阐述了负荷开关限流熔断器组合电器对小型变压器的有效保护作用,欧洲一些电力公司还从实践说明了这点,认为其比断路器更有效。 (三)实例应用(三)实例应用 图2-23 环网供电系统一次接线图a)正常运行 图2-23 环网供电系统一次接线图b)故障隔离后 (三)实例应用(三)实例应用 电缆分支箱(又称“电缆分接箱”)是完成配电系统中电缆线路的汇集和分接功能的专用电气连接设备。 图2-24 10kV环网柜电缆分支箱组成的电缆环网结构图 可以和环网柜配
13、合使用,构成电缆环网结构 二、电缆分支箱二、电缆分支箱 o10kV配电站是指将一路或两路10kV电源变成0.4kV,送至各建筑物给用电设备供电。o配电站由配电变压器、高压开关柜、低压开关柜、母线及其辅助设备组成,起到变换电压和分配电能作用。 1.2.10 配电站和箱式变压器配电站和箱式变压器一、配电站一、配电站箱式变压器(又称“箱式变电站”、“预装式变电站”)是一种将变压器、高低压开关按照一定的结构和接线方式组合起来的一种预装式配电装置 。二、箱式变压器二、箱式变压器变压器、高压开关、铠装母线、进出线、避雷器、电流互感器等电气单元。 1.3 配电系统管理模式配电系统管理模式配电网是电力系统的重
14、要组成部分,投资占整个电力企业投资的60-80%;60-80%;配电系统销售电能销售电能占电力企业销售电能的60%60%左右;-配电管理对对电力企业可持续发展有其极为重要的地位配电管理对对电力企业可持续发展有其极为重要的地位。 1.3 我国我国配电系统管理模式配电系统管理模式根据电力企业生产管理、营销管理等特点,在我国,由于电网企业长期受计划经济和行业自然垄断特征的影响,配电系统仍采用传统的企业组织结构,各部门按职能划分,从高层到低层形成多级管理的直线职能制组织形式,这种直线职能制的组织形式保持了集中统一指挥的优点,同时又具有职能分工专业化的长处。1.3 我国我国配电系统管理模式配电系统管理模
15、式办公自动化系统电力营销系统配电网运行管理配电自动化系统.1.4配电自动化系统的定义 利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术,将配电网实时信息、离线信息、用户信息、电网实时信息、离线信息、用户信息、电网结构参数、地理信息结构参数、地理信息进行集成,构成完整的自动化管理系统,实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理。它是实时的配电自动化与配电管理系统集成为一体的系统。摘自:摘自:DL/T 814-2002DL/T 814-2002配电自动化系统功能规范配电自动化系统功能规范管理范围o配电自动化系统涉及的范围一般是从变电站的主变低压侧和低压母线开始,直至电力用户为止的配电
16、网络。 主变主变低压侧开关出线开关刀闸刀闸馈线段分段开关母线侧刀闸主变侧刀闸10KV母线配变涉及对象、名称1)一次设备: 出线开关、柱上开关、环网柜、开闭所(开关站)、配电变压器;2)自动化系统: 主站/计算机系统(DAS)、馈线监控终端(FTU、DTU)、配变监测终端(TTU)、通讯设备(光M)等主变主变低压侧开关出线开关母线侧刀闸出线刀闸馈线段馈线分段开关母线侧刀闸主变侧刀闸10KV母线1.4.2 配电网自动化的结构配 电 主 站 系 统子站(变电站)通信主干网DTU通信接入网FTU网架及一次设备TTU大 脑神经躯干手 脚1.4.3配电网自动化的基本功能1. 按基础功能划分(1)配电网运行
17、自动化:指配电网实时监控、自动故障隔离及恢复供电、自动读表等功能。 数据采集与监控数据采集与监控 SCADA是配电自动化系统的基础功能,是远动四遥(遥测、遥信、遥控、遥调)功能的深化与扩展,使得调度人员能够从主站系统计算机界面上,实时监视配电网设备运行状态,并进行远程操作和调节。u 实实 时时 信息:信息: EMSEMS、DSCADADSCADA、DADA、PLMS PLMS u 准实时信息:准实时信息: 客户报修电话(客户报修电话(TCMTCM)、外勤巡视汇报()、外勤巡视汇报(MCMC)u 非实时信息:非实时信息: 基础资料(电网模型、设备信息、客户信息、人员信息)、基础资料(电网模型、设
18、备信息、客户信息、人员信息)、停电计划、操作票、气象数据等停电计划、操作票、气象数据等 SCADA配电调度外勤巡视配电数据库操作票客户报修工作计划排除故障排除故障恢复送电恢复送电事故处理事故处理 DA(FA,SA)正常操作正常操作AM/FM/GIS配电自动化系统的信息来源 故障自动隔离及恢复供电故障自动隔离及恢复供电国内外中压配电网广泛采用“手拉手”环网供电方式,并利用分段开关将线路分段。在线路发生永久性故障后,配电自动化系统自动定位线路故障点,跳开两端的分段开关,隔离故障区段,恢复非故障线路的供电,以缩小故障停电范围,加快故障抢修速度,减少停电时间,提高供电可靠性。四步自愈法:四步自愈法:基
19、于主站的自愈控制技术 电压及无功管理电压及无功管理实现配电网无功优化、自动调整变压器分接头档位、控制无功补偿设备的投切,以保证供电电压合格、线损最小。由于配电网结构复杂,并且不可能收集到完整的在线及离线数据,实际上很难做到真正意义上的无功分布优化。实际是采用现场自动装置,以某控制点(通常是补偿设备接入点)的电压及功率因数为控制参数,就地调整变压器分接头档位、投切无功补偿电容器。 负荷管理负荷管理配电自动化系统监视用户电力负荷状况,并利用降压降压减载减载、对用户可控负荷周期性投切对用户可控负荷周期性投切、事故情况下拉闸限电事故情况下拉闸限电三种控制方式,削峰、填谷、错峰,改变系统负荷曲线的形状,
20、以提高电力设备利用率,降低供电成本。需求侧管理需求侧管理(DSM,DemandSide Management),供电企业不再是单方面地管理用户负荷,而是根据用户不同用电特性、用电量和结合天气情况及建筑物的供暖特性,依据市场化的电价机制,如分时电价、论质电价等,对用户负荷及其经营的分布式发电资源进行直接或间接控制,供需双方共同进行供电管理,以节约电力、降低供电成本、推迟电源投资、减少电费支出,形成双赢局面。 远程抄表系统远程抄表系统自动抄表自动抄表(AMR,Automatic Meter Reading)是通过通信网络,读取远方用户电表的有关数据,对数据进行存储、统计及分析,生成所需报表与曲线,
21、支持分时电价的实施,并加强对用户用电的管理和服务。不少供电企业为了便于实施及管理,采取了建设单独的AMR 系统的做法。在一些电力市场化比较完善的国家,实行供用分离,供电企业只负责电网的管理,售电及读表由独立的售电商负责。(2) 配电网管理自动化:指离线的或实时性不强的设备管理、停电管理、用电管理等功能。 设备管理设备管理设备管理(FM)功能在地理信息系统(GIS)平台上,应用自动绘图(AM)工具,以地理图形为背景绘出并可分层显示网络接线、用户位置、配电设备及属性数据等。支持设备档案的计算机检索、调阅,并可查询、统计某区域内设备数、负荷、用电量等。 检修管理检修管理在设备档案管理的基础上,制定科
22、学的检修计划,对检修工作票、倒闸操作票、检修过程进行计算机管理,提高检修水平与工作效率。 停电管理停电管理对故障停电、用户电话投诉(TC, Trouble Call) 以及计划停电处理过程进行计算机管理,能够减少停电范围,缩短停电时间,提高用户服务质量。 规划与设计管理规划与设计管理配电自动化系统对配电网规划所需的地理、经济、负荷等数据进行集中存储、管理,并提供负荷预测、网络拓扑分析、短路电流计算等功能,不仅可以加速配电网设计过程,而且还可使最终得到的设计方案达到经济、高效、低耗的目的。 用电管理用电管理 对用户信息及其用电申请、电费缴纳等进行计算机管理,提高业务处理效率及服务质量。 2. 按
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