ppt配电自动化系统课件.ppt
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1、 课程安排理论学时:理论学时:2828学时(学时(1414次)次)作业:作业:3 3次次实验:实验:2 2次(预约)次(预约)成绩:上课成绩:上课+ +作业作业+ +考试考试要求:要求:出勤:(不允许做和本课无关活动)出勤:(不允许做和本课无关活动)作业,(政策,缺作业,(政策,缺3,5,1/33,5,1/3)内容较多,做好内容较多,做好预习预习复习。复习。2022-6-1l教材:教材:配电自动化系统(第二版)配电自动化系统(第二版),刘健,刘健等编著,中国水利水电出版社,等编著,中国水利水电出版社,2003l电网调度自动化与配网自动化技术(第二电网调度自动化与配网自动化技术(第二版)版),王
2、士政主编,中国水利水电出版社,王士政主编,中国水利水电出版社,2006年年4月月l实用配电网技术实用配电网技术,李景禄编著,中国水利,李景禄编著,中国水利水电出版社,水电出版社, 2006年年3月月l配电网自动化系统试验配电网自动化系统试验,刘东编著,中国,刘东编著,中国水利水电出版社,水利水电出版社, 2004年年12月月l配电网综合自动化技术配电网综合自动化技术,龚静主编,机械,龚静主编,机械工业出版社,工业出版社, 2008主要参考书目主要参考书目2022-6-1关于本课程的教学关于本课程的教学l全部多媒体教学全部多媒体教学l课堂讲解、提问,思考题、作业相结合课堂讲解、提问,思考题、作业
3、相结合l目标:熟悉配电自动化系统的基本结构目标:熟悉配电自动化系统的基本结构和组成,实现手段、特点及其相关知识,和组成,实现手段、特点及其相关知识,巩固和拓展已学电力系统知识。巩固和拓展已学电力系统知识。2022-6-1主要内容主要内容l概述概述l配电自动化的通信系统配电自动化的通信系统l开闭所和配电变电所内自动化(变电站综合自开闭所和配电变电所内自动化(变电站综合自动化)动化)l馈线自动化馈线自动化l配电配电SCADA系统的组织系统的组织l远方抄表与电能计费系统远方抄表与电能计费系统l负荷控制和管理系统负荷控制和管理系统l配电自动化地理信息系统配电自动化地理信息系统l配电自动化的计算机系统配
4、电自动化的计算机系统2022-6-1第第1 1章章 概述概述l配电系统自动化配电系统自动化(Distribution System Automation, DSA) :运用计算机技术、自动控制运用计算机技术、自动控制技术、电子技术、通信技术及高性能配电设备等技术、电子技术、通信技术及高性能配电设备等手段,对配网进行离线与在线智能监控管理,使手段,对配网进行离线与在线智能监控管理,使配网始终处于安全、可靠、优质、经济、高效的配网始终处于安全、可靠、优质、经济、高效的最优运行状态。最优运行状态。l配电系统自动化是继调度自动化、变电站自动化配电系统自动化是继调度自动化、变电站自动化后发展起来的电力系
5、统自动化新领域,覆盖面大。后发展起来的电力系统自动化新领域,覆盖面大。2022-6-1供电可靠性、供电质量要求供电可靠性、供电质量要求l供电可靠性、供电质量是电力系统的两大考核指标。供电可靠性、供电质量是电力系统的两大考核指标。均有相关标准及规范。均有相关标准及规范。1998年国家电力公司提出的考核指标:年国家电力公司提出的考核指标:l供电可靠性:供电可靠性:城市电网可靠率达到城市电网可靠率达到99.9,大城市,大城市市中心区达到市中心区达到99.99;l供电质量:供电质量:电压合格率电压合格率98(严格的供电质量包(严格的供电质量包括:括:频率合格:频率合格:49.8Hz f 50.2Hz,
6、电压:合格:电压:合格:VminVVmax;谐波含量低;电压波动与闪变幅度谐波含量低;电压波动与闪变幅度小小)。)。l为达到上述指标,要求采用提高供电自动化水平,为达到上述指标,要求采用提高供电自动化水平,实现配电系统自动化。实现配电系统自动化。2022-6-1电能主要来源电能主要来源截至2007年底,中国电力装机容量达到7.13亿千瓦 。l 火电:5.54亿千瓦亿千瓦 ,占77.70%l 水电:1.45亿千瓦亿千瓦,占20.34%l 核电:885万千瓦万千瓦,占1.24% (11台台)l 风电:403万千瓦万千瓦,占0.57% 中国是全球第一大煤炭生产国、世界第五大石油生产国,志在发展新能源
7、与可再生能源.2022-6-12020年的电力发展展望年的电力发展展望预计到预计到2020年全国需要的发电量为年全国需要的发电量为4.3万亿万亿kWh,相应的装机,相应的装机容量为容量为9.5亿亿kW左右。左右。 煤电为6亿kW,占63% (电量3万亿kWh,占4.3万亿kWh的70%); 水电2亿kW,占21.1% (电量为7000亿kWh,占16%); 抽水蓄能电站2500万kW,占2.6%; 新能源发电装机2.9亿kW ,约占总装机的17%。核电装机将达到8600万kW ,占5% 风电装机接近1.5亿kW ,太阳能发电装机将达到2000万kW ,生物质能发电装机将达到3000万kW 。
8、2022-6-1火电火电我国首座装备我国首座装备4台国产台国产100万千万千瓦超超临界机瓦超超临界机组的浙江华能组的浙江华能玉环电厂。玉环电厂。2022-6-1水电水电三峡水电站总装机容三峡水电站总装机容量达量达1820万万kW, 70万万kW机组机组26台台 , 2009年全部投产年全部投产年均发电年均发电量量847亿千瓦亿千瓦。2022-6-1风电风电新疆达坂城新疆达坂城2号风号风电场装有电场装有157台风台风机机,总容量达总容量达8.28万万kW, 是中国最早是中国最早开发和规模最大的开发和规模最大的风电场之一风电场之一 。2022-6-1核电核电江苏连云港田湾江苏连云港田湾核电站核电站
9、2台台106万万千瓦的机组于千瓦的机组于2007年投入商业年投入商业运行。俄罗斯设运行。俄罗斯设计。计。 2022-6-11.1 配电网及其特点配电网及其特点l配电网(配电网(Distribution Network):电力系统中二次电力系统中二次降压所低压侧直接或降压后向用户供电的网络。降压所低压侧直接或降压后向用户供电的网络。l或:或:电力系统发电、输电和配电中直接面向电力系电力系统发电、输电和配电中直接面向电力系统用户的系统。统用户的系统。l或:或:110kV及以下电压的线路和设备构成的电力网。及以下电压的线路和设备构成的电力网。发电升压变压器或升压变电站降压变电站超高压或高压高压或中压
10、供电配电(用电)输电用电10kV0.4kV用电0.4kV10kV10kV配电电力系统各环节示意图2022-6-1配电网组成及特点配电网组成及特点l组成:组成:馈线(架空线或电缆)、降压变、断路器、馈线(架空线或电缆)、降压变、断路器、各种开关(也包括继保、自动装置、测量、计量仪各种开关(也包括继保、自动装置、测量、计量仪表、通信、控制设备)。表、通信、控制设备)。l电压:电压:1kV称高压(称高压(35kV、610kV、3kV););1kV称低压(一般指称低压(一般指220V、380V)。)。l配电网特点:配电网特点:1)负荷集中)负荷集中(深入城市、居民点深入城市、居民点)、传输功率较小、距
11、离较短、用户类型要求变化大;传输功率较小、距离较短、用户类型要求变化大;2)中性点不直接接地。)中性点不直接接地。l本课程重点:本课程重点:主要讨论主要讨论10kV电压级的设备和线路电压级的设备和线路构成的电力网。构成的电力网。2022-6-1配电网的体系结构配电网的体系结构环状网(手拉手) 网格式接线辐射网树状网2022-6-11.2 配电自动化的概念配电自动化的概念l配电自动化是配电自动化是9090年代首先由美国而后到其它工业发达年代首先由美国而后到其它工业发达国家逐步发展起来的,其内容也在不断变化,目前还国家逐步发展起来的,其内容也在不断变化,目前还无一个严格的定义。无一个严格的定义。
12、l配电管理系统配电管理系统(Distribution Management System, DMS):从发电、配电到用电过程的监视、控制和管从发电、配电到用电过程的监视、控制和管理的综合自动化系统。理的综合自动化系统。l配电自动化系统配电自动化系统(Distribution Automation System, DAS):使配电企业在远方实时监测、协调和操作配使配电企业在远方实时监测、协调和操作配电设备的自动化系统。电设备的自动化系统。lDMS、DAS关系:关系: DAS是窄义的配电系统自动化;是窄义的配电系统自动化;DMS是广义的配电系统自动化,是实现所有功能的总是广义的配电系统自动化,是实
13、现所有功能的总称。称。2022-6-1DMS与与DAS的涵盖关系的涵盖关系SCADADASGISDMS电源进线监控开闭所与变电站自动化(SA)配电系统馈线自动化(FA)变压器巡检与无功补偿配电自动化系统地理信息系统()负荷监控与管理(LCM)需方管理远方抄表与计费自动化(AMR)配电管理系统 网络拓扑网络分析(潮流计算)高级应用网络优化(负荷均衡化、降低线损的网络重构、无功/电压优化)短路电流计算调度员培训模拟系统(DTS)客户呼叫服务系统(TCS)工作管理系统(WMS)2022-6-11. 1. 配电网配电网DMSDMS与输电网与输电网EMSEMS的关系的关系发电厂配电网高压变电站输电线用户
14、能量管理系统(EMS)配电管理系统(DMS)AGC需方管理配电SCADA调度自动化DMS与EMS区别:DMS与输电网自动化的能量管理系统EMS(Energy Management System)处同一层次,但目标不同, EMS管理发电、输电,DMS管理配电、负荷。2022-6-1500KV500KV200KV200KV电网电网110KV110KV电网电网10KV10KV馈线馈线发输电系统发输电系统网省调SCADA/AGC/EMS网省调SCADA/AGC/EMS高压配电系统高压配电系统地调SCADA/DMS地调SCADA/DMS中压配电系统中压配电系统配调SCADA/DMS配调SCADA/DMS
15、EMS与与DMS软件关系软件关系2022-6-1调度自动化调度自动化1l我国电网采用五级调度管理:我国电网采用五级调度管理:国家调度中心国家调度中心(国调国调)、网局调度中心网局调度中心(网调网调)、省级调度中心、省级调度中心(省调省调)、地区调、地区调度中心度中心(地调或市调地调或市调)、县级调度中心、县级调度中心(县调县调)。l国调:国调:是我国电网调度的最高级(现在的国家电网公是我国电网调度的最高级(现在的国家电网公司,南方电网不属于国家电网管辖),在该中心,通司,南方电网不属于国家电网管辖),在该中心,通过计算机数据通信与各大区调度中心相连接,协调确过计算机数据通信与各大区调度中心相连
16、接,协调确定各大区之间的联络线潮流和运行方式,监视、统计定各大区之间的联络线潮流和运行方式,监视、统计和分析全国电网的运行情况。和分析全国电网的运行情况。 l网调:网调:(国家电网公司下属东北、华北、华中、华东、(国家电网公司下属东北、华北、华中、华东、西北西北5大电网公司),按统一调度、分级管理原则,大电网公司),按统一调度、分级管理原则,负责超高压网的安全运行并按规定的发电计划及监控负责超高压网的安全运行并按规定的发电计划及监控原则进行管理,提高电能质量和经济运行水平。原则进行管理,提高电能质量和经济运行水平。 2022-6-1调度自动化调度自动化2l 省调:(各省、自治区、直辖市电网公司
17、),按统一调度、分级管理原则,负责省内电网的安全运行并按规定的发电计划及监控原则进行管理,提高电能质量和经济运行水平。l 地调:(各省地级市电力局、电业局、供电局),采集当地网的各种信息,进行安全检测,进行有关站点开关的远方操作,变压器分接头的调节,电力电容器的投切等。l 县调:(各县级市供电局),为我国电网调度的最低级,主要监控10KV及以下农村电网的运行。 2022-6-1调度自动化调度自动化3调度自动化的基本内容:输电SCADA系统:现场数据的实时采集,采集各种部件(变压器、线路等)的电压、电流、功率等和各断路器的分、合状态,在此基础上实现系统监视和控制。EMS:根据实时采集数据,进行各
18、种模拟和计算,决定安全和经济运行方式。配合各种高级软件,实现状态估计、潮流计算、经济运行计算、静态安全运行分析、动态安全运行分析。2022-6-1调度中心调度中心调度中心发电厂发电厂变电站变电站发电厂发电厂变电站变电站电力线路通信线路馈线馈线馈线馈线调度中心职能:1)电力生产的指挥控制中心;2)根据国务院颁布的电力调度管理条例行使准军事化的管理职权。2022-6-12. 2. 配电管理系统的内容配电管理系统的内容l配电配电SCADASCADA系统系统(Supervisory control and data acquisition, SCADASCADA)l地理信息系统地理信息系统(Geogr
19、aphic Information System,GIS)l需方管理系统需方管理系统(Demand Side Management,DSM)l网络分析和优化网络分析和优化(Network Analysis, NA)l工作管理系统工作管理系统(Work Management System,WMS)l调度员培训模拟系统调度员培训模拟系统(Dispatcher Training System, DTS)2022-6-1配电配电SCADASCADA系统系统l电源进线监控:电源进线监控:对配网进线变电所开关位置、母线电压、对配网进线变电所开关位置、母线电压、线路电流、有功、无功、电度量监视与控制。线路电
20、流、有功、无功、电度量监视与控制。l开闭所与变电站自动化开闭所与变电站自动化(SA):开闭所、小区变开关位置、开闭所、小区变开关位置、继保、接地选线、电压电流、有功无功、电度量的远方监继保、接地选线、电压电流、有功无功、电度量的远方监视视, ,开关远控,变压器远方有载调压。开关远控,变压器远方有载调压。l馈线自动化馈线自动化(Feeder Automation,FA):正常时远方实正常时远方实时监视馈线分段开关与联络开关状态、电流、电压,实现时监视馈线分段开关与联络开关状态、电流、电压,实现远方合闸、分闸;故障时,实现故障寻址、自动隔离故障远方合闸、分闸;故障时,实现故障寻址、自动隔离故障区段
21、,恢复对非故障区段的供电。区段,恢复对非故障区段的供电。FAFA是是DASDAS的一个主要功的一个主要功能,是技术难度大,表征能,是技术难度大,表征DASDAS成败的关键。成败的关键。l变压器巡检及无功补偿:变压器巡检及无功补偿:箱式变、各种变压器参数的远箱式变、各种变压器参数的远方监视,补偿电容器的自动投切和远方投切。方监视,补偿电容器的自动投切和远方投切。2022-6-1地理信息系统(地理信息系统(GISGIS)l设备管理设备管理( (Facilities Management,FM)Facilities Management,FM):将变电站、将变电站、馈线、开关、电杆等设备的技术数据反
22、映在地理背景馈线、开关、电杆等设备的技术数据反映在地理背景图上。图上。l用户信息系统用户信息系统( (CIS)CIS):将用户名称、地址、帐户、电将用户名称、地址、帐户、电话、用电量和负荷、供电优先级、停电记录进行处理话、用电量和负荷、供电优先级、停电记录进行处理, ,以尽快判断故障影响的范围。以尽快判断故障影响的范围。lSCADASCADA功能:功能:SCADASCADA上报的实时数据信息与上报的实时数据信息与GISGIS相结合,相结合,便于操作、管理人员动态分析配网运行情况。便于操作、管理人员动态分析配网运行情况。l停电管理系统停电管理系统( (Outage Management Syst
23、em,OMS)Outage Management System,OMS):接接到停电投诉后,到停电投诉后,GISGIS通过通过CISCIS和和SCADASCADA,快速查明故障快速查明故障地点,选择合理操作顺序和路径,自动将处理信息转地点,选择合理操作顺序和路径,自动将处理信息转给投诉电话应答系统。给投诉电话应答系统。2022-6-1需方管理系统(需方管理系统(DSMDSM) 使电力供需双方共同管理,提高可靠性,节省费用,使电力供需双方共同管理,提高可靠性,节省费用,包括:包括:l负荷监控与管理负荷监控与管理( (Load Control & Management,LCM)Load Contr
24、ol & Management,LCM):综合分析用户用电量,分时电价,天气预报,供暖特综合分析用户用电量,分时电价,天气预报,供暖特性等,确定最优运行和负荷控制计划,引导用户转移性等,确定最优运行和负荷控制计划,引导用户转移负荷,平坦负荷曲线。负荷,平坦负荷曲线。l远 方 抄 表 与 计 费 自 动 化远 方 抄 表 与 计 费 自 动 化 ( ( A u t o m a t i c M e t e r A u t o m a t i c M e t e r Reading,AMR)Reading,AMR):通过通信手段将远方用户电表数据,通过通信手段将远方用户电表数据,传到控制中心,自动生
25、成电费报表、曲线。传到控制中心,自动生成电费报表、曲线。2022-6-1网络分析和优化(网络分析和优化(NA)l功能:功能:减少线损,改善电压质量,降低运行成本。减少线损,改善电压质量,降低运行成本。l包括:包括:网络接线分析,配电网潮流分析,短路电流网络接线分析,配电网潮流分析,短路电流计算(配网故障下支路电流与母校电压计算),负计算(配网故障下支路电流与母校电压计算),负荷模型的建立与校核,配电网状态估计(主配网电荷模型的建立与校核,配电网状态估计(主配网电量估计、沿馈线电量估计),配电网负荷预测,安量估计、沿馈线电量估计),配电网负荷预测,安全分析,网络结构优化和重构,配电网电压调整及全
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