配电系统自动化与智能配电网PPT课件.ppt

1 配电系统自动化与智能配电网山东科技大学信息与电气工程学院2012 11 7 2020 3 23 科汇 2 配电系统及其特点 民用 配 输 用 能量管理系统 配电管理系统 发 工业 6 3kV 10 5kV 20kV 500kV 220kV 35kV 10kV 110kV 2020 3 23 科汇 3 配电系统及其特点 配电网设施主要包括配电变电所 开闭所 配电线路 断路器 重合器 分段器 负荷开关 变压器 配电网及其二次保护 控制 监视与计量设备组成的整体系统称为配电系统 配电系统的特点 面向广大用户 设备众多 标准化程度低 管理维护工作量大 网络接线形式种类多 运行方式多变 配电系统设备与网络结构变动频繁 设备大量分布在户外 故障率高 配电系统管理业务综合性强 2020 3 23 科汇 4 配电系统及其特点 配电系统是保证供电质量与用户服务质量 提高电力系统运行效率的关键环节 据英国电监会2008 09年的服务质量报告 该年度用户平均停电时间中90 由中低压配电网引起 我国2003年和2004年供电可靠性统计结果表明 除限电因素 因配电网造成的停电时间占96 供电可靠性 网损 投资运营成本 发达国家配电系统的投资占电力系统总投资的30 左右 输电系统仅占约20 根据美国对电价成本的统计结果 扣除燃料费用后 配电成本占一半 发电成本占40 输电成本不到10 电压骤降 电压波动 谐波等问题 根据2006年全国网损统计结果 配电网的损耗占系统总损耗的69 中低压配网的损耗占43 电能质量 2020 3 23 科汇 5 配电系统实现自动化势在必行 传统的管理方式依赖人工看图 巡视 电话调度这种 盲管 方式已不能适应现代配电网控制管理的需要 美国阿拉巴马电力公司配电调度图板 2007年前 2020 3 23 科汇 6 什么是配电系统自动化 配电系统自动化 DSA DistributionSystemAutomation 是利用现代电子 计算机 通信及网络技术 将配电网在线数据和离线数据等配电网数据和用户数据 电网结构和地理图形进行信息集成 构成完整的自动化系统 实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测 保护 控制 用电和配电管理的现代化 摘自 配电系统自动化规划设计导则 2020 3 23 科汇 7 DSA技术内容 配电调度自动化系统配电网 中低压电网 自动化配电SCADA SupervisoryControlAndDataAcquisition 变电站 开闭所自动化 SA SubstationAutomation 馈线自动化 FA FeederAutomation 自动制图 设备管理 地理信息系统 AM FM GIS 配电工作管理系统 DWM DistributionWorkManagement 配电网能耗管理系统配电网分析软件 DPAS DistributionPowerApplicationSoftware 用电管理自动化 自动读表 AMR AutomaticReadingMeter 客户信息系统 CIS CustomerInformationSystem 用户故障报修系统 TCM TroubleCallManagement 负荷管理系统 LM LoadManagement 2020 3 23 科汇 8 DMS DistributionManagementSystem WAN 供电企业信息集成 LM 2020 3 23 科汇 9 DMS层次结构 2020 3 23 科汇 10 DSA技术内容 DSCADA Addyourtext 命令和控制 实时数据库和历史数据库的建立 数据预处理 越限告警 数据采集和监控 SCADA 功能 信息的显示和记录 数据采集 事故追忆PDR 2020 3 23 科汇 11 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 12 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 13 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 14 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 15 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 16 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 17 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 18 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 19 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 20 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 21 DSA技术内容 遥控与置入操作 对F021开关进行遥控 F021开关控分后的状态 对F021开关状态进行人工置入 F021开关被置成分后的状态 2020 3 23 科汇 22 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 23 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 24 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 25 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 26 DSA技术内容 馈线自动化 FA 典型的基于FTU的馈线自动化的组成 SCADA主站 通信网络 FTU FTU 断路器 柱上变压器 分段开关 通信线 第二层 FTU控制箱各FTU分别采集相应柱上开关的运行情况 并将上述信息由通信网络发向远方配电网自动化控制中心 各FTU还可以接受配网自动化控制中心下达的命令进行相应的远方倒闸操作 第三层 通信子系统 第五层 SCADA DMS主站SCADA DMS主站与配电子站相连 可完成配电线路的SCADA监控以及更高级的配电管理功能 26 FTU 联络开关 TTU 子站 第四层 配电子站主要是提供人机接口 自动处理来自线路的FTU的数据 对故障点进行定位 并遥控线路开关 实现故障点的自动隔离及恢复供电 第一层 一次设备 负荷开关 分段器等 2020 3 23 科汇 27 DSA技术内容 馈线自动化 FA 主站与FTU配合模式故障处理原理 遥控 2020 3 23 科汇 28 DSA技术内容 AM FM GIS AM 直观反映电气设备的图形特征及整个电力网络的实际布设FM 对电气设备进行资产管理 进行双向查询GIS 充分利用GIS的系统分析功能 利用GIS拓扑分析模型结合设备实际状态进行运行方式分析 各种专题分析等配电网直接面向用户 尤其是城市电网 布局 走线与地理关系密切 GIS技术应用十分必要 2020 3 23 科汇 29 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 30 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 31 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 32 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 33 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 34 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 35 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 36 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 37 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 38 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 39 DSA技术内容 2020 3 23 科汇 40 DSA技术内容 配电网工作管理 操作票管理 工作票管理 配电规划与报装 生成 修改 保存操作票 进行必要的安全校核执行过程 停电管理 网络分析 2020 3 23 科汇 41 配电网工作管理 2020 3 23 科汇 42 配电网工作管理 2020 3 23 科汇 43 DSA技术内容 配电网工作管理 停电管理功能可以给用户打印或传真停电通知 2020 3 23 科汇 44 DSA技术内容 自动抄表 ARM 2020 3 23 科汇 45 DSA技术内容 负荷管理 LM 2020 3 23 科汇 46 DMS的几个关键技术问题 1 即插即用通信技术目前DMS通信规约存在的问题 只解决了数据传输问题 实现互联互通还需要 数据规约 说明数据 是什么 数据按模拟量 状态量 控制量等类型打包传输 数据含义 来源 不明 无法直接对号入座 终端与主站之间需要人工通过书面文件的交流说明数据的具体来源 含义终端设备没有自描述功能 不能用标准的文件格式描述自身包含的数据与服务 2020 3 23 科汇 47 DMS的几个关键技术问题 2 无缝自愈技术配电环网闭环运行 分段开关采用断路器 采用点对点对等通信技术 通过比较故障电流的相位判断故障区段 直接跳开故障段两侧开关隔离故障 实现无缝自愈 2020 3 23 科汇 48 DMS的几个关键技术问题 3 小电流接地故障定位技术现在建设的配电自动化系统几乎都不具备小电流接地故障定位功能 不能充分发挥其提高供电质量的作用 2020 3 23 科汇 49 智能电网 智能电网 SG SmartGrid 定义最早出自美国 未来能源联盟 智能电网工作组2003年的报告 智能电网是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增值服务 之后陆续有人提出各种智能电网的定义 尽管在具体的说法上有所不同 但基本含义与以上的定义是一致的 智能电网是现代电网的代名词 是人们对未来电网的愿景 2020 3 23 科汇 50 智能电网是已有新技术应用的综合与升华 智能电网 传统输配电网 1 1 2 智能电网 将通信 计算机 高级传感与测控 电力电子等新技术在输配电系统中的应用进行集成 融合 升华 提高供电质量与资产利用效率 2020 3 23 科汇 51 智能电网 新挑战 新技术 新电网 新电网 智能电网 2020 3 23 科汇 52 智能配电网 智能配电网 SDG SmartDistributionGrid 是智能电网的重要组成部分智能电网 智能输电网 智能配电网智能电网的 新意 主要体现在配电网上可再生能源发电 分布式电源 主要在配电网接入 支持需求侧响应 实现与用户互动 创新用户服务的着眼点在配电网 2020 3 23 科汇 53 什么是分布式电源 分布式电源 DER DistributedElectricResource 分布式发电装置 分布式储能装置分布式发电 DG DistributedGeneration 小型的 直接联到配电网上的 一般向当地负荷供电的发电方式 容量在50MW以下 分布式发电技术 微型燃气轮机 小水电 风力发电 太阳能发电 生物质发电分布式储能装置分布式储能装置是指模块化 可快速组装 接在配电网上的电能存储与转换装置 分布式储能技术 UPS电源 燃料电池 电力蓄热 蓄冷 电动汽车 2020 3 23 科汇 54 分布式电源供电的作用 提高供电可靠性 在电网崩溃或发生地震 暴风雪 人为破坏 战争等意外灾害情况下 维持重要用户的供电 避免大面积停电带来的严重后果 起停方便 调峰性能好 有利于平衡负荷 投资小 见效快 减少 延缓大型集中发电厂与输配电系统投资 避免大型发电厂建设的投资风险 减少传输损耗 2020 3 23 科汇 55 分布式电源并网方式 DG接入变电站母线 DG接入配电线路 2020 3 23 科汇 56 分布式电源并网技术问题 1 电压问题DG启停的影响DG供电间歇性的影响 2020 3 23 科汇 57 分布式电源并网技术问题 2 继电保护问题引起线路保护误动或拒动影响备自投DG供电残压影响电压检测非同期合闸危害DG安全主网脱离形成运行孤岛 危害系统运行 发电量与负荷不平衡 供电质量没有保证 影响故障熄弧不同期合闸冲击电流危害DG安全孤岛部分系统失去接地的中性点 存在过电压隐患 DG并网必须装设孤岛保护 可利用频率 电压 电压相位的变化检测孤岛 2020 3 23 科汇 58 分布式电源并网技术问题 3 DG供电电流抬高M点电压 使保护感受到的电流减少 可能导致其拒动 相邻线路故障时 DG提供的短路电流可能导致保护误动 分布式电源导致保护不正确动作 2020 3 23 科汇 59 分布式电源并网技术问题 4 B 1 B2 B 4 B 5 110kV 220kV Substation B3 CB1 CB2 孤岛 DG B 7 B 6 孤岛运行示意图 2020 3 23 科汇 60 分布式电源并网技术问题 5 短路电流增加可能超出线路设计热稳定容量可能超出断路器设计折断容量电能质量问题分布式电源的投切引起暂态电压变化谐波分布式发电间歇性输出的影响稳定问题一般不会对系统稳定造成影响电力系统出现稳定事故时 频率下降使分布式电源断开会造成事故恶化 2020 3 23 科汇 61 分布式电源并网技术问题 6 对电网规划的影响难以掌握DG装机情况 对负荷增长进行准确地预测 对电网运行管理的影响DG发电的间歇性给发供平衡带来困难调度管理 潮流控制更加复杂配电设施停电检修安排困难对电网经营影响如何分担并网成本 DG造成主网少供电 如何消化建设成本 2020 3 23 科汇 62 分布式电源并网 目前 DER接入采取 Connectandforget 即接即忘 的原则将DER看成 负的负荷 电网规划时不考虑其影响 对电压分布 短路容量 继电保护 电能质量无实质性影响不改变现有保护控制 运行管理方式并网技术要求接入容量作出限制 如不超过最大负荷的10 DER配备孤岛保护注入谐波不超标 2020 3 23 科汇 63 有源网络 指分布式电源大量应用 深度渗透的配电网DG对系统规划 保护控制与运行的影响不能忽略采取积极接入原则 不硬性限制DG容量以有利于可再生能源足额上网 节省整体投资为原则系统的规划设计可以考虑DG的备用作用 2020 3 23 科汇 64 微网 微网 MicroGrid 指接有分布式电源的配电子系统 可在主网脱离后孤立运行 维持所有或部分重要用电设备的供电 微网是一个预先设计好的孤岛 能够在主网脱离后正常运行 微网示例 主网侧 2020 3 23 科汇 65 智能配电网的特征 1 更高的供电可靠性实时检测故障设备并进行纠正性操作 最大程度地减少电网故障对用户的影响 自愈功能包括继电保护 重合闸 配网故障隔离等在主网停电时 应用分布式电源微网 MicroGrid 保障重要用户的供电 更高的电能质量实现电压 无功的优化控制 保证电压合格率 实现敏感用电设备的不间断连续供电应用动态电压补偿器 DVR 保证线路故障与重合闸期间的供电应用固态断路器实现双路供电电源的 0 秒无缝切换 2020 3 23 科汇 66 智能配电网的特征 2 支持DER的大量接入将DER与配电网有效集成 优化DER的利用 提高电网运行安全可靠性与运行效率 DER能够即插即用 PlugandPlay 支持与用户的互动实现用电信息在供电企业与用户间即时交换 创新用户服务 支持实时 动态 电价 让用户选择用电时间 更好地削峰填谷 适应分布式发电的间歇性特点 支持用户自备DER并网支持电动车的接入选择低电价时段充电可在电价高时向电网送电 2020 3 23 科汇 67 智能配电网的特征 3 提高电网资产利用率合理控制潮流 减少线损 提高负荷率 减少系统容载比 充分利用系统容量 减少投资 减少设备折旧 使用户获得更廉价的电力 能够对配电网及其设备进行可视化管理实时采集电网及其设备运行数据提供潮流 负荷 设备状态监测 电能质量 故障位置 停电范围等实时信息解决配电网 盲管 问题实现配网设备管理 生产管理的自动化 信息化自动化系统高度集成 深度融合 2020 3 23 科汇 68 智能配电网的主要技术内容 1 调度自动化 EMS 变电站自动化 数字化变电站配电网 中低压电网 自动化运行自动化 配电SCADA 馈线自动化 FA 故障定位 隔离 自动恢复供电 电压无功控制 虚拟发电厂 VPP VirtualPowerPlant DER调度管理管理自动化配电GIS 地理信息系统 设备管理 检修管理 停电管理 OM OutageManagement 作业 工作票 管理 2020 3 23 科汇 69 智能配电网的主要技术内容 2 用户自动化高级量测体系 AMI AdvancedMeteringInfrastructure 支持双向通信 智能读表 用户能源管理 需求侧管理DSM 家庭自动化客户信息系统 CIS 电话呼叫管理 TCM TroubleCallManagement 分布式电源并网技术有源网络 ActiveNetwork 分布式电源深度渗透 潮流双向流动的网络 微网技术 MicroGrid 微网是接有分布式电源的配电子系统 可在主网停电后独立运行 2020 3 23 科汇 70 智能配电网的主要技术内容 3 柔性交流配电技术 DFACTS 定制电力 Custompower