配电网自动化技术手册-基础知识-2010-10-06

配网自动化技术手册指导思想以技术现状为重点，兼顾未来新技术。针对现有配网，兼顾智能电网；以科汇技术为主，兼顾其他技术。突出知识性，避免推导和论证。突出国内应用情况事实、数据、应用范围、技术特点和效果。包含故障指示器和小电流检测、分界开关监控技术。主站强调FA和故障管理。在配电技术基础上内容需要调整，去掉用电和SA部分，强调接地选线和定位，一、基础知识、国内外应用情况1、概述（去掉用电、简写、来历和衔接可不要）2、配电网基础知识（配电网定义和构成，供电质量）3、通信需要调整（特点和系统结构，重点在分支通信，通道向前提，规约101，104，DNP，61850）4、二、产品及应用终端（箱变、架空、FTU、FI、看门狗，出线保护、选线，简述熔断器的配合）结构、分类、适用场合，功能、技术特点、技术指标子站主站三、工程案例国内外10个以上。不同时期、不同技术的代表性工程起因、系统构成、特点、投资、效果COMMENTMS1概念准吗配电网自动化技术手册第一篇配电网自动化技术基础第一章配电系统基础知识（薛）电力系统一般包含发电、输电、配电和用电几个部分。其中，连接并从输电网（或本地区发电厂）接受电力，就地或逐级向各类用户供给和配送电能的电力网称为配电网。配电网设施主要包括配电变电所、开闭所、配电所、配电线路、断路器、负荷开关、配电（杆上）变压器等。根据电压等级和发挥作用的不同，配电网可分为高压配电网（也称次输电网）、中压配电网和低压配电网。配电网及其二次保护、监视、测量与控制设备组成的整体系统称为配电系统。对于供电系统，其广义概念包括了发电、输电和配电等各个系统，而实际应用中往往将包括高压配电系统在内的配电系统统称为供电系统。针对配电网自动化系统的适用范围和有关需求，本章的内容将以中压配电网为重点。在本文以下的叙述中，如无特殊说明，配电网也均指中压配电网。本章主要介绍配电网的构成与作用，配电网的主要接地方式，供电质量的概念和影响，最后介绍了智能配电网的基本概念、组成和特点，使读者对配电系统有个基本的了解，并作为后续章节阅读的基础。11配电系统的构成与作用对配电系统的基本要求是供电安全、可靠，电能质量合格，投资合理，运行维护成本低，电能损耗小，配电设施与周围环境相协调。111配电网我国各配电网供电范围基本上按行政建制地市级城市和县（市）所辖的管理区域划分。有少数地区，由于发展过程等原因，有跨行政区域供、受电的，但销售电量及收入仍可以按行政区域分归统计。根据所在地域或服务对象的不同，配电网可称为城市配电网与农村配电网；根据配电线路类型的不同，可分为架空配电网与电缆配电网。在我国，高压配电网的电压一般采用110KV与35KV，东北地区使用66KV，在一些负荷密度大的大城市使用220KV；中压配电网的电压是10KV个别地区使用20KV，大用户企业配电系统有时采用6KV；低压配电网的电压一般为三相四线制380V220V，或单相二线制220V配电。一配电网接线方式根据负荷对可靠性、供电质量和区域环境协调等要求的不同，配电线路一般采用辐射形和环形两种基本接线方式。1辐射形接线方法在负荷密度不高、用户分布较分散或供电用户属一般用户的地区，例如一般的居民区、小型城市近郊、农村地区,采用单辐射形接线。它的特点是配电线可根据用户的发展随时扩展，就近接电。但存在供电可靠性和电压质量不高的问题，如图11A所示。对重要用户可采用双辐射形接线以提高供电可靠性，如图11B所示。图11三种幅射型中压配电网接线2环形接线方式环形（或链式）接线可以较好地适应现代城市发展对供电可靠性提出的更高要求。它由同一变电所的不同母线或不同的变电所母线的两条或多条馈线连接形成配电环网，给沿线用户供电。正常运行时,选择适当的地点采用断路器或负荷开关开环运行。一旦环路中某区段发生故障时，利用分段隔离装置将故障区段隔离后，其他区段可继续供电。图12给出一个典型环形接线配电线路。图410环形配电接线示意图3其它接线方法根据供电需要，以辐射形、环形接线为基础，发展演化出一下不同接线方式将一个居民小区的多台配电变压器，或者小型工厂的几个车间变电所，接成一个小环形接线，小环的两个电源接入环形配电网的不同位置，形成小环套入大环的接线方式，如图13所示。图411大环套小环的环形中压配电网对一些要求有双电源或多电源的配电变电所或用户配电所，可采用如图14所示的多电源环形接线。图中备用电源柜的负荷开关正常运行时为常开状态。图412多电源环网接线中压配电网也可以接成1/3环网或1/4环网接线，如图15所示。1/3环网在正常运行情况下的线路负载率可达67，而预留线路容量的1/3为备用。1/4环网的线路负载率可达75，而预留线路容量的1/4为备用。这种接线适用于地区负荷比较稳定且接近饱和，最终规模一次建成的配电网。它们的优点是供电可靠性和单环网相同，但线路负载率比单环网接线分别高17和25；缺点是适应地区负荷变化的能力较差，且调度操作比单环网复杂。图4131/3和1/4环网接线图4不同接线方法的特点在配电网建设中，辐射形接线配电网虽然具有随时可以自由扩展、用户能就近接电的优点，但从配电网的长远建设出发，其需要对每个馈线的供电区域和供电最终容量有一个事先的规划，以利于在负荷发展后对配电网结构进行改进。环形配电网是逐步形成的，应结合城市规划事先作好线路走向规划，先形成主干线路，然后根据用户接电需要开断环入，最后形成完整的环网。配电网应创造条件满足“N1”准则。辐射形线路也应根据规划设立互连点、分段点，一般将一条馈线分割为几个分段并与不同电源连接，但过多的分段和连接会增加调度操作复杂性，一般以三分段三连接为宜。联络两个变电所的馈线要考虑有分担失电变电所部分负荷的能力（总的联络容量一般不小于变电所一台主变压器额定容量的30），因此，互连馈线的线径应较大（如240MM2），正常时有限制地分担供应沿线的部分负荷。COMMENTMS2是否应做大量精简二、配电线路配电线路主要分为纯电缆线路、架空线路以及电缆和架空混合线路。以往架空线路的导线主要采用裸铝线、裸钢芯铝绞线，沿海有些城市也有采用裸铜线。为了确保城市居民的安全，在城市人口密集和交通繁忙地区，近年来己逐步将裸导线改为绝缘导线架空线路。一些繁华地区或景区已逐步取消架空线路而采用入地敷设的电缆线路，既改善了市容又提高了供电可靠性。1架空配电线路中压架空配电线路主要由导线、绝缘子、杆塔、基础、拉线、横担、金具和避雷器、接地装置等构成。此外，还包括在线路上架设安装的配电设备，主要有柱上变压器、柱上开关、隔离刀闸、跌落式熔断器、无功补偿装置等。配电设备采用紧凑型、预制型、落地或入地安装，己成为新的线路规划、设计和建设的趋向。配电线路应力争沿己建的道路一侧或己规划道路一侧架设延伸。根据很多城市的习惯做法，东西向道路架空线路一般架设在道路南侧，南北向道路则架设在道路西侧。1）杆塔塔杆按所用材料不同一般有钢筋混凝土电杆、铁塔和钢管杆三种。架空配电线路大多采用钢筋混凝土电杆。钢筋混凝土电杆又可分为普通型钢筋混凝土电杆和预应力钢筋混凝土电杆两种。特殊地形及大跨越场合使用铁塔。钢管杆多为插接式钢管杆，主要用在转角、终端等受力大且不能装设拉线的杆塔。杆塔按照在架空线路中的用途分为直线杆、耐张杆、转角杆、终端杆、分支杆等。2）导线配电架空线路使用的导线主要有裸导线和绝缘导线两大类。裸导线主要有钢芯铝绞线和铝绞线，个别有用铜绞线。如LJ70型代表70MM2的铝绞线、LGJ70型代表70MM2的钢芯铝绞线、TJ50型代表50MM2的铜绞线。主干线导线截面控制在240MM2。绝缘导线以耐候型绝缘材料作外包绝缘，由导体、半导电屏蔽层、绝缘层组成。导体材料有钢芯铝绞线、铝绞线和铜绞线。绝缘材料一般采用耐候型聚氯乙烯、聚乙烯或交联聚乙烯等，如JKLYJ1050型，代表50MM2的10KV绝缘架空铝芯交联聚乙烯绝缘导线。采用绝缘导线作架空线路，可减小导线间距，甚至可预制成多芯绞合的架空成束导线（ABC，AERIALBUNDLECONDUCTOR），在电气上可以降低线路感抗，减少损耗，在线路结构上可以节省横担钢材，降低导线对地距离，节约线路投资。在寒冷多雪地区，为了防止绝缘导线上的积雪导致导线机械荷重超载，引起断线或杆塔倾斜倒塌，应采用带抗积冰雪结构的导线。绝缘导线的防雷击断线是另一个应注意的问题。国内不少城市在绝缘导线线路上，采取了不同的防雷措施。3）绝缘子除了经常使用的针式、柱式、悬式瓷质绝缘子或玻璃绝缘子外，瓷横担及其配套的瓷耐张拉棒在架空配电线路也用得很多，近年来合成绝缘子也开始使用。2电缆配电线路电缆线路是指采用电缆输送电能的线路，主要由电缆本体、电缆中间接头、电缆终端头等组成，还包括相应的土建设施，如电缆沟、排管、竖井、隧道等。电缆线路一般敷设在地下，也有架空敷设、沿墙敷设或水下敷设。常用电力电缆的分类方法如下（1）按电压等级分类。电力电缆电压等级有两个数值，用斜杠分开，斜杠前的数值是相电压值（单位KV），斜杠后的数值是线电压值（单位KV），如中压配电网常用电力电缆的电压等级有06/1、36/6、6/10、87/10、87/15等。（2）按导体材料分类，分为铜芯电缆和铝芯电缆两种。（3）按导体芯数分类。电力电缆导体芯数有单芯、二芯、三芯、四芯和五芯共五种，四芯或五芯电缆的零线和保护线可与相线的截面相同或者不同，高压配电电缆线路一般采用单芯电缆，中压电缆线路一般采用三芯，而低压电缆线路一般采用四芯。（4）按绝缘材料分类，分为油浸纸绝缘电力电缆和塑料挤包绝缘电力电缆（又称橡塑电缆）。油浸纸绝缘电力电缆是以纸为主要绝缘体，用绝缘油充分浸渍后制成。塑料挤包绝缘电力电缆包括聚氯乙烯绝缘电力电缆、交联聚乙烯绝缘电力电缆、聚乙烯绝缘电力电缆、橡胶绝缘电力电缆、阻燃电力电缆、耐火电力电缆等。在20世纪80年代前，我国配电电缆主要采用油浸纸绝缘电力电缆在。80年代后，交联聚乙烯电力电缆成为配电电缆的主选产品，其除了具有聚乙烯电缆的击穿强度高、绝缘电阻系数大、介电常数小、介质损耗因素低等特点外，具有较高的耐热性和耐老化性能，长期允许工作温度可达90，过载允许温度可达130，允许短路温度可达250。此外，还有适用于配电电压的乙丙橡胶电缆（又称作EPR电缆），由于其良好的抗水性、柔软性，常用于海底电缆或用于敷设环境要求较高的矿井用电缆。在有些特定场合需要采用耐火性能特好的电缆，矿物绝缘电缆（又称作MI电缆）采用耐高温可达2800的氧化镁材料作绝缘，虽然绝缘层容易受潮，但采取金属护套和密封良好的电缆终端附件后，仍被经常选用。应根据系统中性点接地方式、接地故障处理时间等要求，选择合适类型的电缆。对城市电缆网，根据经验，变电所的10KV电缆馈线一般采用3240MM2或3X300MM2的铜芯电缆，负荷较大的电缆馈线有采用400MM2的铜芯电缆，个别负荷较大的供开闭所的馈线也有采用630MM2的。三中压配电所与配电设备1开闭所和配电所开闭所是变电所10KV母线的延伸，担负着接受和重新分配10KV出线，减少高压变电所的10KV出线间隔和出线走廊，可用作配电线路间的联络枢纽，还可以为重要客户提供双电源。由变电所送出较大容量的馈线至开闭所，再由开闭所按用户需要送出馈线至用户。开闭所是由10KV开关柜、母线、控制和保护装置等电气设备及其辅助设施，按一定的接线方式组合而成的电力设施，通常为户内布置，但也有采用户外型开关设备组成户外箱式结构。开闭所一般由两回来自变电所的中压馈线作为电源，它们分别供至开闭所的两段母线。作电源用的馈线一般采用大截面的电缆线路，如单根截面为300600MM2的电缆线路。开闭所一般采用单母线分段接线，分别对当地用户的负荷提供供电电源。有的开闭所内还增设电容补偿装置以改善供电质量。近年来，由工厂制造的预装式户外开闭所，可与箱式变电站配合使用，既方便了建设、缩短了工期、节约了投资，还节约了占地面积。配电所是由配电变压器、高压开关柜、低压开关柜、母线及其辅助设备，按一定的接线方式组合排列而成的电力设施，起着变换电压和分配电能并直接就近向低压客户供电的作用。为了节约占地，可将配电所与开闭所合建。2箱式变电站箱式变电站简称箱变，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预装式配电装置。优点是占地面积小，可以工厂化生产，现场安装施工快，不需再建配电所等土建，投资节约，外形美观且与环境相协调，因此己被广泛采用。箱式变一般有两种形式一种称作美式箱变，如图1A所示，其变压器和高低压开关共箱，低压侧开关仅用以保护引出段的电缆和控制正常的负荷，变压器由带有双侧进出线的电源构成环网供电。这样的箱式变供电，既节约建造配电所的土地（占地仅为3M2左右）和投资，又可以快速灵话地建成适合于新建地区的配电电源点，适合负荷增长后需新增供电电源点的需要。但这种箱变高压侧切换时有的会有约10MS以上的瞬时断电。目前国内已有生产厂商根据国内情况，设计了切换电源不引起配变停电的接线方式，可供选用。另一种被称作欧式箱变，如图1B所示，目前己由早期的普通型（占地约为56M2），发展为广泛采用的紧凑型（占地约为34M2），10KV侧进线采用环网开关、配电变压器为D,YN11连接组别，有多回的低压馈线等，有的还附设了电容器小室,欧式箱变的体积比美式箱变略大，但操作和运行更符合我国的习惯要求。此外，还有专门用于城市中心等地区地下建设的地埋式箱变，如图1C。它是一种将变压器、高压负荷开关和保护熔断器等安装在油箱之中的紧凑形组合式配电设施，安装时置于地坑之中。具有不占用空间、可以在一定时间内浸没在水中运行、免维护等特点，目前已有在一些城市配电网中应用，有利于节约城市配电设施占地面积，有广泛的应用前景。图1箱式变电所外形4负荷开关熔断器组合电器在配电网中，特别在配电环网中，对配电变压器容量小于1600KVA的变压器馈线往往都选用负荷开关熔断器组合电器，将对电器的操作与保护两个功能分别由两种简单而便宜的设备来替代，即以负荷开关完成负荷的分合操作，以熔断器对极少发生的短路起保护作用。5电缆分支箱配电电缆分支箱是根据配电电缆支接的需要制成的能够安装一定数量的配电电缆终端的户外封闭箱。为便于随时投切分支电缆，在其每一个配电电缆终端接至汇流母线间接入熔断器、闸刀或可带电插拔的电缆终端，有的还在支接的回路中加装短路指示器，以便为判断故障的分支电缆线路提供信息。6配电变压器配电变压器通常是容量为2500KVA以下直接向终端用户供电的电力变压器，可以按相数、绕组数、冷却方式等特征分类。按相数分为单相变压器和三相变压器；按绕组数分为双绕组变压器和自耦变压器；按冷却方式分为干式变压器和油浸变压器；按照调压方式分为有载调压变压器和无载调压变压器。7、跌落式熔断器跌落式熔断器用于中压配电线路、变压器、电压互感器、电力电容器等电力设备的过载及短路保护。跌落式熔断器的作用是当下一级线路设备短路故障或过负荷时，熔断器熔断，跌落式熔断器自动跌落断开电路，确保上一级线路仍能正常供电。它具有结构简单、价格便宜、维护方便、体积小巧等优点，在配电网中被广泛应用。8柱上隔离开关柱上隔离开关无灭弧能力，不允许带负荷拉闸和合闸。但它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，主要装在配电线路的出线杆、联络点、分段处、不同单位维护的线路的分界点处。其由导电部分、绝缘部分、底座部分组成，如图1所示。图443柱上隔离开关柱上隔离开关在配电线路上已经有很长的运行历史。它仅允许开合励磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路，10KV及以下电流为15A及以下的负荷、开合10KV及以下电流为70A以下的环路电流。在要求灵活切换分段场合，其应用受到限制，要先将线路停电才能倒换开关。所以作分段开关的隔离开关只在部分线路上采用，它由于投资少，在一些不需频繁切换的线路上还是适用的。可与柱上断路器结合使用组成多分段线路。隔离开关的操作一般由运行人员现场手动操作。如果柱上隔离开关是常开的话，则应在隔离开关两侧安装避雷器防止线路末端行波反击形成的过电压。9柱上开关柱上开关的结构很多，形式各样，但基本上均由导电主回路、绝缘支撑件、灭弧室和操动机构、控制器等组成，因而通常分为以下几类按灭弧介质分为压缩空气、磁吹、产气材料、多油、真空、柱上开关等。按操动机构分为手动操动机构、电动操动机构以及手动/电动操动机构柱上开关等。按不同使用功能分为柱上断路器、负荷开关、重合器、分段器。柱上断路器（见图1）能开断、关合短路电流。而负荷开关是用来切断额定负荷电流的开关，不能开断短路电流但能关合短路电流。ZW8真空断路器ZW32型真空断路器图444柱上断路器重合器是一种自具控制及保护功能的开关，能够按照预定的开断和重合顺序实现自动开断和重合操作，并在其后进行自动复位和闭锁。它根据检测和控制原理的不同分为电压型重合器和电流型重合器。检测到线路失压后即跳闸、来电后延时重合的称为电压型重合器；检测到短路故障电流后跳闸再自动重合的称为电流型重合器。如图4所示。VSP5重合器KFE型重合器图445重合器分段器是一种能记录故障电流次数并当次数达到预设值后自动分闸（在无电压无电流时）并闭锁的开关，不能开断、关合短路电流，通常与电流型重合器配合使用。一种配用永磁操动机构、以六氟化硫为外绝缘的真空断路器，成为柱上断路器的新宠。它靠内装的锂电池提供操作电源，并配有馈线终端单元。四环网柜环网开关柜是由包括线路、负荷开关单元、变压器保护（包括熔断器、负荷开关组合保护或断路器保护等）单元、带或不带电压互感器的电缆线路进线或出线单元、计量单元等构成的组合配电装置，有户内型和户外型两种。典型的环网开关柜是三回路单元，即由两个线路、负荷开关单元和一个变压器保护单元组成；也可以根据需要由多回路单元组成，如图1所示。其中线路、负荷开关单元中的负荷开关，通常可采用空气、六氟化硫、真空负荷开关。六氟化硫环网开关柜，除熔断器单独装在密封的金属外壳内，操动机构位于箱壳板后面以外，其他所有功能回路和导电部分都装在一个充以01MPA气压的六氟化硫气体的金属密封箱内。环网开关柜结构紧凑、体积小、安装方便，可以根据需要扩展，不受外部环境的影响，有的与变压器及低压开关等组合成预装式变电站，价格合理、安装方便、运用灵活，得到广泛应用。图439典型的环网开关柜组合方案户外型环网开关柜又称环网供电单元，在配电电缆网节点中起着分支、分段、联络功能。图1所示的10KV户外箱式环网开关柜由35路开关共箱组成，接线方式灵活多样，可以满足不同配电网的需求。由于开关装置和硬母线密闭在同一个不锈钢金属外壳内，采用SF6作为灭弧介质和绝缘介质，开关采用三相联动的三工位SF6负荷开关或断路器，其额定电流为630A，短时耐受电流可达20KA/3S，负荷开关采用SF6压气式灭弧技术，可带负荷分合闸。断路器采用旋转灭弧加气体自扩散技术，能可靠切断短路电流。这种特殊的排列和构造，使户外型环网开关柜具有如下特点（1）外型全绝缘、全密封结构，能适应任何恶劣环境。（2）积小、结构轻、结构紧凑，占地小。（3）安装简单，操作方便，安全可靠、免维护。（4）具有电动和手动操动机构，配FTU后即可实现配电自动化。（A）B图440户外型环网开关柜示意图（A）外观图；B电气接线图由于户外型环网开关柜体积小、技术性能先进，完全可以取代常规的开关站，从而减少占地面积和缩短出线电缆线路长度，降低整体造价和维护费用，因而广泛应用于工业园区、街道、居民区、繁华商业中心等，尤其在旧城区电缆网中得到了充分应用。112配电网二次系统配电网二次系统也是配电系统重要的组成部分，完成配电网的保护、测量、调节、控制功能。配电网二次系统与配电网一次设备配合，使配电网可靠、安全、经济地运行，保证对用户的供电质量。配电网二次系统主要包括继电保护与自动控制系统、远程监控与管理信息系统、计量系统等。（1）继电保护与自动控制系统。继电保护的作用是在配电网发生故障时发出跳闸信号，快速切除故障元件，减少短路电流对故障设备及配电网的危害；在配电网出现不正常运行状态时（如非有效接地系统的单相接地故障），发出指示信号通知运行人员，以及时采取应对措施。自动控制指的是备用电源自投、重合闸、电压无功自动控制、自动低频低压减载等功能，其作用是避免不必要的供电中断，并且保证电网的频率、电压合格。在传统的变电所二次系统设计中，各种继电保护装置、自动装置各自独立设置。随着变电所综合自动化技术的发展，现已广泛使用集继电保护、自动控制、测量、通信功能等于一体的微机保护监控装置，使二次回路的设计更为简单、优化，其功能也更为完善。（2）远程监控与管理信息系统。远程监控系统又称远动系统，由安装在现场的远方终端（RTU）、通信网络、主站三个组成部分。它采集、显示配电网电压、电流、功率、频率等电气量与各种开关状态并下发各种控制、调节命令，供控制中心的值班人员实时监视观察配电网运行状态，及时发现问题并尽快采取相应措施。最早的监控系统是通过布线逻辑来实现的，功能比较单一。计算机的应用使远动系统的功能更为丰富、完善，逐步发展成为数据采集与控制系统，即SCADA系统。近年来，随着计算机及通信技术的发展，配电网远程监控系统的面貌发生了根本性的变化。在高级应用功能方面，开发出馈线自动化系统，以SCADA系统为基础，实现中压线路故障点的自动定位、隔离以及非故障区段的恢复供电。近年来，计算机在配电管理中获得了广泛的应用，以地理信息系统（GIS）为基础，实现配电网规划设计、生产管理、用电管理的信息化，形成了自动绘图/设备管理/地理信息系统（AM/FM/GIS），简称配电GIS。配电GIS也是为配电网的运行及管理服务的，它与SCADA系统、馈线自动化系统、变电所自动化系统集成，构成配电管理系统（DMS），实现配电网运行及管理的综合自动化。（3）计量系统，指电能计量、计费系统。早期电能计量主要采用机械感应式电能表，依靠人工抄表记录电能量并计算电费。后来出现了把传统的机械感应式电能表与现代电子技术相结合的机电一体化脉冲电能表，实现了远方自动读表。近年来，又开发出了全电子式多功能电能表，具有分时段计费、失压自动计时等功能。现代计量系统由安装在电能表箱的电能量采集终端、通信通道（无线电、电力线载波、电话）、安装在用电管理部门的电能量管理主站三部分组成，除完成远方读表、自动计费等功能外，还可以进行数据统计、分析、汇总、报表打印等功能，并可通过通信通道与银行接口，实现电子化账。自动抄表与电能量管理是实现配电自动化的一项重要内容。113配电系统特点（1）配电系统服务于一个地区，不像输电系统那样跨区域甚至跨国界互联。（2）配电网一般采用辐射形或环网开环运行的供电方式，配电网故障一般仅造成所供负荷的停电，不像输电网那样结构复杂、需要考虑双（多）电源供电带来的保护与稳定问题，输电网故障有可能影响整个电力系统的安全稳定运行。（3）配电系统直接与用户连接，一旦故障直接影响用户。同时，用户设备故障也直接影响配电系统的安全。（4）配电系统的一次设备是城乡市政设施的组成部分且大部分分布在户外，受外界干扰、人为外力损坏几率高。（5）一般情况下，配电网保护、控制装置的配置相对要简单一些，技术要求也相对低一些，例如允许继电保护装置延时动作切除配电线路末端的故障，而在输电线路上任何一点发生故障时，都要求继电保护装置无延时动作。（6）配电网设备众多、星罗棋布，城市配电网里广泛地使用电缆线路，网络运行接线方式复杂多变，大量的使用T接线；受城乡市政建设、发展的影响，网络结构与设备变动频繁。为了减少投资，中、低压配电网备用容量有限，一般难于保证在出现故障时用户供电不受影响；（7）配电系统管理业务综合性很强，不象输电系统管理那样有着很细的专业分工。因此，配电系统的规划建设改造、保护控制与运行管理有着不同于输电系统的特殊性与复杂性。（8）智能配电网的新技术内容多。由于分布式电源的接入主要在于配电网，与用户的互动也主要是通过配电网，而传统配电网投资少、技术相对薄弱，因此，智能配电网将带来一系列需要解决的新问题，其与传统配电技术有很大的区。114配电系统作用配电系统直接面向用户，是控制、保证供电质量的关键环节。配电网运行是影响用户供电可靠性的主要环节。不考虑电力系统发电量不足的因素，目前用户遭受的停电绝大部分是由于配电系统环节造成的。我国2003年和2004年供电可靠性统计表明，扣除系统容量不足限电因素，因配电系统环节（含故障和检修）造成的用户平均停电时间，共占用户总平均停电时间的96左右，而高电压输变电环节造成的仅占4左右。根据英国伦敦电网公司提供的资料，19942001年，伦敦地区因配电系统环节造成的用户平均停电时间占到总用户平均停电时间的95以上。在保证电压质量方面，配电系统也是一个重要的环节。运行统计表明用电高峰时刻配电系统末端用户电压往往偏低，而在下半夜时靠近变电所侧的用户电压往往偏高。在投资和运行经济性方面，配电系统也在电力系统中具有举足轻重的位置。一般来说，配电系统的投资占整个电力系统（包括发电）投资的2540左右；电网近一半电能损耗发生在中低压配电网配电网是智能电网建设和发展的重点。智能电网是未来新能源的主要承载和传输媒介，代表了电力系统发展的方向和模式，具有广阔的发展前景。智能配电网具有新技术内容多、与传统配电技术区别大的特点，是智能电网建设和发展的重点。因此，无论是要进一步提高供电质量和电力系统经济效益，还是要适应智能电网建设的需要，都必须在配电系统上下功夫，从规划建设改造到运行诸环节，加强配电系统技术创新与管理工作。12配电系统中性点接地方式配电系统中性点与大地间电气连接的方式，称为中性点接地方式，又称为中性点运行方式。不同中性点接地方式将对配电系统绝缘水平、过电压保护的选择、继电保护方式等产生不同的影响。反过来，针对一个具体的配电系统，选择何种接地方式，要综合考虑多种因素，进行安全、技术及经济比较后确定。我国配电系统采用的中性点接地方式有直接接地、经电阻（分为高电阻与低电阻）接地、谐振（经消弧线圈）接地、中性点不接地等五种方式。由于接地电流值与零序电抗的大小密切相关，因此人们将零序电抗与正序电抗比值作为接地方式划分的依据。如果一个系统的零序电抗与正序电抗之比不大于3，且零序电阻对正序电抗之比不大于1时，则认为该系统中性点采用了有效接地方式，否则为非有效接地方式。中性点分别采用有效接地和非有效接地方式的配电系统，分别称为中性点有效接地系统和中性点非有效接地系统。需要指出，配电系统中性点接地方式与电力设备（主要是变压器）中性点接地方式概念上有所区别。一个具体的电力设备，其中性点采用某一种接地方式，含义是明确的。而对采用某一种接地方式的配电系统来说，其中的电力设备可能采用不同的接地方式。例如中性点直接接地的110KV及以上的高压配电系统中，也可能存在中性点不接地的变压器。121中性点有效接地方式中性点有效接地分为中性点直接接地和中性点经小电阻接地两种方式。采用有效接地方式的系统中发生单相接地故障时，故障电流比较大，习惯上将其称为大电流接地方式。一、中性点直接接地方式中性点直接接地的配电系统中出现单相接地故障时，短路电流将超过三相短路电流的50。巨大的短路电流，会对电气设备造成危害，并且干扰邻近的通信线路，有可能使电信设备的接地部分产生高电位，以致引发事故；此外，故障点附近容易产生接触电压和跨步电压，可能对人身造成伤害。为避免这些危害，此时，继电保护装置应立即动作，断路器跳闸，切除故障线路。中性点直接接地方式的优点是单相接地故障时非故障相对地电压一般低于正常运行电压的140，不会引起过电压，继电保护配置比较容易；其缺点是发生单相接地故障会引起跳闸。实际上电网的绝大部分故障是单相接地故障，其中瞬时性故障又占有很大比例，这些故障都会引起供电中断，影响供电可靠性。二、中性点经小电阻接地方式中性点经小电阻接地方式的中性点与大地之间连接一个电阻，电阻的大小应使流经变压器绕组的故障电流不超过每个绕组的额定值。经小电阻接地的配电系统发生单相接地故障时，非故障相电压可能达到正常值的倍。这对配电系统设备不会造成危害，因为高、3中压配电系统的绝缘水平是根据更高的雷电过电压制定的。中性点经小电阻接地的配电系统中，接地电阻的选取应参照考虑下列情况1以电缆为主的配电系统中，单相接地时允许阻性接地电流较大，可达2000A；2以架空线路为主的配电系统，单相接地时允许阻性接地电流较小，如300A；3考虑配电系统远景规划中可能达到的对地电容电流；4考虑对电信设备的干扰和影响以及继电保护、人身安全等因素。相对于中性点直接接地配电系统，小电阻接地配电系统单相接地故障电流较小，所引起的过电流危害相对较小；但由于故障电流仍然较大，同样必须立即切断故障线路，会造成供电中断。122中性点非有效接地方式中性点非有效接地包括中性点不接地、谐振接地、中性点经大电阻接地三种方式。这三种接地方式下发生单相接地故障时，流过故障点的电流很小，因此，又称为小电流接地方式。现场常用的主要有中性点不接地与谐振接地两种方式。一、中性点不接地方式由于中性点对地绝缘，故障点接地电流主要取决于整个系统对地分布电容。以架空线为主的配电系统中接地电流一般为数安到数十安；在以电缆线路为主的配网中，接地电流可达到数百安。由于接地电流较小，对电力设备、通信和人身造成的危害较小。同时，虽然三相对地电压发生变化，但三相之间的线电压基本保持不变，不影响对负荷的供电。因此，允许电网在单相接地的情况下继续运行一段时间，运行人员可以在这段时间内采取措施加以处理，增加了供电可靠性。配电系统中许多单相接地故障是“瞬时性”接地故障，如雷电过电压引起的绝缘瞬间闪络、大风引起的碰线等，如果接地电容电流不大，电弧会迅速自行熄灭，电网即可恢复正常运行；在接地电流比较大（30A以上）时，一般会形成稳定电弧，造成持续性电弧接COMMENTMS3地，可能烧坏设备并引起相间短路；如果接地电流有一定幅值（大于5A），但不足以形成稳定电弧，将会出现间歇性电弧，随着工频电压的变化，呈现灭弧与重燃交替出现的状态，这时，由于非故障相电容积累的自由电荷不断增多，位移电压逐步升高，将出现较严重的过电压现象，称为弧光接地过电压。实测数据表明，弧光接地过电压可能达到32倍相电压，但绝大部分小于30倍相电压。这个数值对配电设备的正常电气绝缘来说应能承受，但当存在绝缘薄弱环节时，可能发生击穿，从而发生两相两点、甚至多点接地故障，造成线路跳闸停电。二、谐振接地在中性点不接地的配电系统中，接地电容电流较大且超过一定值时，如果发生单相接地故障，故障点电弧不能自行熄灭，将产生过电压。如图1所示，若在中性点上接一个电感线圈，则在发生单相接地故障时，中性点位移电压将在电感线圈中产生一与接地电容电流相位相反的电流，经大地由故障点流回电源中性点。故障点电流是接地电容电流LI与电感线圈电流的相量和。选择电感线圈的电感值使等于，则可使流过故障点CILIC的电流等于零，电弧因此熄灭，使电网恢复正常。此外，在电弧熄灭后，电感线圈可以限制故障相电压的恢复速度，从而减小了电弧重燃的的可能性，有利于消除故障。这种在中性点接入电感线圈的接地方式就是谐振接地方式，接入的电感线圈称为消弧线圈，其电感量根据配电系统电容电流的大小调整。谐振接地概念最早是由德国电力专家彼得逊（PETERSON）提出的，因此，消弧线圈又叫做彼得逊线圈。图210消弧线圈接地电网及相量图采取谐振接地的配电系统，其补偿情况可表示为（1）CLI式中，为脱谐度。若为负值，称为过补偿；若为正值，称为欠补偿；如果完全补偿（），则消弧线圈感抗等于配电系统对地电容容抗，在正常工作时0容易引起串联谐振，使中性点位移电压大大升高，可能造成设备绝缘损坏。而欠补偿在电网改变运行方式，切除部分线路后容易形成完全补偿。因此，一般配电系统运行中都采用过补偿，脱谐度在10左右。在配电系统不具有直接安装消弧线圈的中性点时，可用消弧变压器代替消弧线圈。消弧变压器的原理接线如图1所示，为保证零序磁通在铁芯中顺利通过，消弧变压器一般具有四个（或五个）芯柱，其一次绕组接成星形，中性点直接接地，而二次绕组接成开口三角形，接入可调整的塞流线圈。正常运行时，三相对地电压平衡，无零序电压产生，消弧变压器的开口三角形绕组两端电压为零，塞流线圈上无电流流过。在发生单相接地故障时，消弧变压器二次侧出现零序电流，并在开口三角形绕组中产生环流，该零序电流通过一次绕组注入到系统中，补偿故障点的电容电流。图211消弧变压器原理接线图为避免出现谐振过电压，消弧线圈一般运行在过补偿状态下。由于电网的运行方式在不断变化，在某些情况下，电感补偿电流可能远大于电容电流，使故障点仍可能存在较大的电弧电流，达不到应有的灭弧效果，因此，需要根据系统运行方式的变化，及时地调整消弧线圈，避免电网出现较大幅度的脱谐。早期消弧线圈采用人工调整方式，操作起来比较麻烦，并且还难以及时、准确地跟踪电容电流的变化，随着技术的发展，现在一般采用自动跟踪补偿装置，克服了人工调整方式存在的缺点。自动跟踪补偿装置一般由驱动式消弧线圈及配套自动测控单元组成。在电网的运行方式变化时，装置便自动跟踪测量配电系统的电容电流，并将消弧线圈调至合适的运行状态。具体的调整方式有两种一种是“预调式”，在接地故障发生前，将消弧线圈调整到靠近完全补偿的点运行，这种方式需要串联或并联一定数值的限压电阻，以防止中性点位移电压过度升高；另一种方式是“随调式”，即在正常运行时，消弧线圈远离完全补偿点运行，中性点位移电压较低，在接地故障发生后，迅速将消弧线圈调整到位。123配电系统中性点接地方式的选择配电系统中性点采用何种接地方式好，是目前业界讨论得比较多的问题，认识也不尽一致。它是一个的技术问题，也是一个经济问题，要考虑配电系统的各种运行情况、供电可靠性要求、故障时的过电压、人身安全、对通信的干扰、对继电保护的技术要求、设备的投资等等，是一个系统工程。对于35KV、66KV高压配电网和中压配电网，额定运行电压相对较低，接地故障过电压的矛盾就不像在高压配电网中那样突出，中性点直接接地的优势不明显，难以确定中性点采用有效接地方式或非有效接地方式中的哪一种接地方式更为有利，因此，两种接地方式在实际工程中都有相当数量的应用。目前，美国、英国、新加坡等国和我国香港的中压配电网中性点一般采用直接接地方式或经小电阻接地方式，主要考虑是单相接地故障时过电压小，继电保护容易配置。德国、法国等欧洲国家以及日本、俄罗斯等国的中压配电网中性点一般采用非有效接地方式，主要是避免单相接地故障引起跳闸。我国的中压配电网中性点一般采用非有效接地方式；电容电流比较小的网络，采用中性点不接地方式；在电缆和架空线路混合网络接地电流超过10A以及纯电缆网络接地电流超过20A时，一般采用谐振接地方式。人们对中压配电网接地方式的认识，是随着电网规模及技术的发展不断变化的。在电力系统发展的初期，配电网由架空线路组成，绝缘水平低，为防止单相接地时相电压升高导致绝缘故障，当时采用中性点直接接地方式，在单相接地时瞬时跳闸切除故障。后来，人们发现单相接地是出现概率最大的故障形式，直接接地方式造成线路频繁跳闸。为在发生单相接地故障时，使线路仍能继续运行一段时间，以采取措施消除故障或缩小停电范围，电网中性点逐步改为不接地方式。由此带来的问题是单相接地时非故障相电压升高，不过，经过分析比较认为，提高配电系统绝缘水平以承受单相接地时的电压升高，在经济上是可行的。到20世纪20年代，随着线路长度的增加以及额定运行电压的提高，中性点不接地系统的单相接地故障电流不断增大，接地电弧难以自动消除，间歇性电弧引起的过电压对电气设备的危害增大。为了解决这些问题，一些国家，如美国、英国等，转而采用中性点直接接地方式或经小电阻接地方式，发生单相接地故障时，继电保护动作，断路器瞬时跳闸切除故障。同时，也有些国家，如德国、法国等，则采用谐振接地技术，使故障点残余电流很少，电弧更易于熄灭。二战以后，随着配电系统规模的扩大以及电缆线路的大量使用，配电网电容电流进一步增大，使用固定调谐的消弧线圈不可能完全补偿电网电容电流，故障电弧难以自动熄灭，从避免长期接地过电压危害配电系统绝缘出发，一些国家逐渐将电缆网络的中性点谐振接地方式改为经小电组接地。基于同样的考虑，我国不少电力专家主张在电缆网络里优先考虑采用小电阻接地方式。20世纪80年代以来，我国沿海一些城市（如上海、广州、深圳等地）的部分电缆网络陆续采用了经小电阻接地方式。近年来，谐振接地方式又受到了电力部门重视。例如，法国在20世纪90年代，又将小电阻接地方式改回谐振接地方式；英国约克地区的电力公司也将部分配电系统改造为谐振接地方式。在我国，谐振接地的应用也愈来愈广泛。引起这一变化的主要原因是，电力市场化后，对供电可靠性提出了更高的要求，电力部门希望通过采用谐振接地方式，尽可能地减少单相接地故障引起的供电中断。消弧线圈自动调谐装置的发明，也推动了谐振接地方式的应用，因为它能够自动跟踪电网电容电流的变化，使流过接地点的电流尽可能小，故障电弧自动熄灭的可能性也大为提高。另外一个原因，是由于微机继电保护技术的进步，使接地故障选线准确率大为提高，为及时处理接地故障创造了条件。电缆网络中性点采用小电阻接地方式的一个主要考虑是电缆线路里故障都是永久性的，既便是采用谐振接地，接地电弧也难以自行熄灭。事实上，电缆网络的相当一部分故障是发生在电缆本体以外（如在用户变压器处）的瞬时性故障。对实际接地故障分析表明，电缆本体接地故障的电弧，也有可能自动熄灭，从而可维持一段时间的正常供电。因此，中性点采用非有效接地方式，可以避免不必要的供电中断。据我国沿海某城市供电局对一变电所的统计数据，中性点改造为经小电阻接地后的三年中，10KV线路共跳闸136次；而在改造之前的两年中，10KV线路共跳闸53次。可见中性点采用非有效接地方式时，10KV线路平均每年的跳闸次数远小于采用小电阻接地方式。所以，如能选择到可靠的自动调谐装置和可靠的自动接地选线装置，并且电缆等设备绝缘水平能适应，电缆网络也应该优先考虑采用谐振接地方式。13供电质量（徐）强调短暂停电，停电社会损失，供电可靠性指标监管供电可靠性电能质量定制电力14智能配电网近年来，智能电网已成为电力业界的热门话题，被认为是改变未来电力系统面貌的电网发展模式。在美国总统奥巴马将建设智能电网列为其经济振兴计划的主要内容后，更是在全世界范围内掀起了研究智能电网的热潮。2008年1月份，我国华东电网提出建设智能电网的目标；2009年3月份，国家电网提出要“建设坚强的智能化电网”。目前，智能电网的影响已远远地超出了电力工业界，受到了国内外政治、经济、金融投资界的高度关注。141智能配电网概念“智能电网”是从英文“SMARTGRID”翻译过来了的，最早出自美国“未来能源联盟智能电网工作组”在2003年6月份发表的报告。报告将智能电网定义为“集成了传统和现代电力工程技术、高级传感和监视技术、信息与通信技术的输配电系统，具有更加完善的性能并且能够为用户提供一系列新型与增值服务。”在此之后，陆续有一些文章、研究报告提出智能电网的定义；此外还有类似的“INTELLIGRID”、“MODERNGRID（现代电网）”的称谓。尽管这些定义、称谓在具体的说法上有所不同，但其基本含义与以上给出的定义是一致的。看到“智能”二字，很容易使人认为智能电网是一个属于二次自动化范畴的概念。事实上，智能电网是现代电网的代名词，我们可从以下两方面来理解它的含义1）它是因特网（IP）通信、信号传感、自动控制、计算机、电力电子、超导材料等领域新技术在输配电系统中应用的总和。这些新技术的应用不是孤立的、单方面的，不仅仅是对传统输配电系统进行简单地改进、提高，不是对其进行修修补补，而是从提高电网整体性能、节省总体成本出发，将各种新技术与传统的输配电技术有机结合，最终使电网的结构、工作原理以及保护控制、运行管理方式出现革命性的变化。2）在系统安全性、供电可靠性、电能质量、运行效率等方面较传统电网有着实质上的提高；能够实现各种分布式发电与储能设备、自动化监控设备的即插即用；支持供电企业与用户之间的互动，支持实时（动态）电价，能够更有效地进行需求侧管理。智能电网包括智能输电网和智能配电网两方面的内容，其中智能配电网具有新技术内容多、与传统配电技术区别大的特点，是智能电网的重要组成部分。根据智能电网的含义，可将智能配电网定义为一个集成了传统和前沿配电工程技术、高级传感和测控技术、现代计算机与通信技术的配电系统，更加安全、可靠、优质、高效，支持分布式电源（DISTRIBUTEDELECTRICRESOURCE，简称DER）的大量接入，并为用户提供择时用电等与配电网互动的服务。142智能配电网的功能和特点智能配电网是人们对未来配电网的愿景。它不是一项局部的技术，也不是传统配电网的简单改进与提高，而是将各种配电新技术进行有机地集成、融合，使系统的性能出现革命性的变化。它具有以下基本功能与技术特征1）更高的安全性能够有效地抵御自然灾害与外力破坏的影响，如2008年初发生在我国南方的低温冰雪灾害。2）自愈能力自愈是指智能配电网能够及时检测出已发生或正在发生的故障并进行相应的纠正性操作，使其不影响用户的正常供电或将其影响降至最小。自愈主要是解决“供电不间断”的问题，是对供电可靠性概念的发展，其内涵要大于供电可靠性。目前通行的供电可靠性的管理，是不把一些持续时间较短的断电考虑在内的，而这些瞬间断电往往会使一些敏感的高科技设备损坏或长时间停运。智能电网要求电网的一次与二次系统具有很高的安全标准，能够很好地抵御战争攻击、恐怖袭击与自然灾害的破坏，避免出现大面积停电。对于智能配电网来说，其自愈能力能够将外部破坏限制在一定范围内，保障重要用户的正常供电。3）提供更高的电能质量智能配电网实时监测并控制电能质量，使电压有效值和波形符合用户的要求，即能够保证用户设备的正常运行并且不影响其使用寿命。4）支持分布式电源的即插即用这是智能配电网区别于传统配电网的重要特征。在智能配电网里，不再像传统电网里那样，被动地硬性限制分布式电源接入点与容量，而是从有利于可再生能源足额上网、节省整体投资出发，积极地接入分布式电源并发挥其作用。通过保护控制的自适应以及系统接口的标准化，实现分布式电源的即插即用。5）支持与用户互动与用户互动也是智能配电网区别于传统配电网的重要特征之一。主要体现在二个方面一是应用智能电表，实行分时电价、动态实时电价，让用户自行选择洗衣机、电热水器等家电用电以及电动车充电时间，在节省电费的同时，为降低电网高峰负荷做贡献；二是允许用户拥有的DER（包括电动车）在用电高峰时向电网送电。6）对配电网及其设备进行可视化管理智能配电网实时采集配电网及其设备运行数据以及电能质量、故障停电等数据，为运行人员提供高级的图形界面，使其能够全面掌握电网及其设备运行状态，及时发现异常情况；对电网运行状态进行在线诊断与风险分析，为运行人员进行调度决策提供技术支持。7）更高的资产利用率智能配电网实时监测电网设备温度、绝缘水平、安全裕度等，在保证安全的前提下增加传输功率，提高系统容量利用率；通过优化潮流分布，减少线损，进一步提高运行效率。在线监测并诊断设备运行状态，实施状态检修，延长设备使用寿命。8）配电管理与用电管理的信息化将配电网实时运行与属性数