电力系统自动化第15讲 电力系统配电网自动化完整版本

第十五讲电力系统配电网自动化 1 NorthChinaElectricPowerUniversity page2 2020 4 24 电力系统配电网自动化 配电网自动化是为了满足电力系统用户对供电可靠性 电能质量以及优质服务的要求 NorthChinaElectricPowerUniversity page3 2020 4 24 一 配电网的特点 配电网就是从输电网接收电能 再分配给用户的电力网 电网的接线方式可分作辐射状网 树状网和环状网 配电网通常采用 闭环结构 开环运行 的方式 NorthChinaElectricPowerUniversity page4 2020 4 24 一 配电网的特点 农村配电网负荷分散 城市负荷集中 配电网容量较小 短路电流也较小 保护多采用电流保护和距离保护 NorthChinaElectricPowerUniversity page5 2020 4 24 一 配电网的特点 配电网设备数量非常巨大 而单个设备价格低 采集点非常多 而单个数据采集点的采集数据量很少 线路上安装大量设备 这些设备在室外布置 对设备的工艺要求非常高 NorthChinaElectricPowerUniversity page6 2020 4 24 一 配电网的特点 配电系统的支路电阻r和电抗x之比r x一般比较大 潮流计算有可能不收敛 配电系统常处于不平衡运行状态 各相负荷大小不等 配电网谐波含量较高 影响了电能质量 NorthChinaElectricPowerUniversity page7 2020 4 24 配电网的中性点接地方式 1 中性点不接地系统 结构简单 运行方便 且比较经济 可带故障继续供电1小时 提高了供电的可靠性 发生单相接地故障 流过故障点电流为电网对地的电容电流 小于负荷电流 远小于短路电流 属于小电流接地方式 随着电缆线路的增多 电容电流越来越大 当容电流超过一定范围 接地电弧就很难熄灭 NorthChinaElectricPowerUniversity page8 2020 4 24 配电网的中性点接地方式 2 中性点经消弧线圈接地 消弧线圈的作用 1 补偿了电网的接地电容电流 2 避免接地电弧的重燃并彻底熄灭 中性点经消弧线圈接地方式就是在中性点和大地之间接入一个电感线圈 NorthChinaElectricPowerUniversity page9 2020 4 24 配电网的中性点接地方式 弧线圈接地方式的优点 接地电流减小 降低了恢复电压速度 有利于电弧熄灭 抑制了电弧重燃 防止故障点处发生着火 爆炸等次生灾害 接地电流减小 保证了设备和人员的安全 弧线圈接地方式存在的问题 标称电流和实际电流误差较大 致残流过大 不能补偿谐波电流分量和有功电流分量 电缆配电网单相接地故障多为永久性故障 消弧线圈优势将不存在 配电网电容电流很大时 价格昂贵 控制复杂 NorthChinaElectricPowerUniversity page10 2020 4 24 配电网的中性点接地方式 3 中性点经小电阻接地 电阻取值为R 10 20 单相接地故障电流为400 1000A 单相接地工频过电压可限制到1 4倍额定电压以下 电弧接地过电压限制到1 9倍额定电压以下 能够抑制电网因PT磁饱和引起的铁磁谐振过电压 随着电网电容电流的变化 接地电流水平变化不大 单相接地故障时 流过故障线路的电流较大 零序电流保护有较好的灵敏性 NorthChinaElectricPowerUniversity page11 2020 4 24 配电网的中性点接地方式 中性点经小电阻接地存在的问题 只要是发生单相接地故障 线路都要跳闸 降低了供电可靠性 接地故障电流大时 在接地点和电阻柜附近容易产生较大的跨步电压和接触电压 影响人身安全 发生接地故障时 电阻中电流较大 需要大热容量电阻 在电网中高压电机启动时 启动电流中的非周期分量容易造成零序接地保护误动 NorthChinaElectricPowerUniversity page12 2020 4 24 配电网的中性点接地方式 60kV系统 经消弧线圈接地 3 35kV系统 多数采用不接地或者经消弧线圈接地 大城市的城区电网采用中性点经小电阻接地 380 220V系统 直接接地 NorthChinaElectricPowerUniversity page13 2020 4 24 二 配电网自动化 配电网自动化是应用现代电子技术 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 电网结构参数 地理信息进行安全集成 构成完整的自动化及管理系统 实现配电网正常运行及事故情况下的监测 保护 控制和配电管理 是配电自动化与配电管理集成为一体的系统 称为 配电管理系统 DistributionManagementSystem 简称DMS NorthChinaElectricPowerUniversity page14 2020 4 24 配电网自动化的结构 NorthChinaElectricPowerUniversity page15 2020 4 24 配电自动化的主要功能 1 配电网的SCADA功能 通过监测装置来收集配电网的实时数据 进行数据处理以及对配电网进行监视和控制 RTU TTU FTU 一次集结区域站 二次集结区域站 NorthChinaElectricPowerUniversity page16 2020 4 24 配电自动化的主要功能 2 高级应用软件 负荷预测 网络拓扑分析 状态估计 潮流计算 线损计算分析 电压 无功优化 配电网中不涉及系统稳定和调频之类的问题 NorthChinaElectricPowerUniversity page17 2020 4 24 配电自动化的主要功能 3 配电网故障定位与故障隔离功能 在正常状态下实时监视 在故障时隔离线路故障区段 对非故障区段恢复供电 NorthChinaElectricPowerUniversity page18 2020 4 24 配电自动化的主要功能 4 负荷控制功能 进行负荷预测 根据调度自动化的要求进行负荷控制 当负荷高峰期 切除不重要负荷 保证重要负荷不停电 NorthChinaElectricPowerUniversity page19 2020 4 24 配电自动化的主要功能 5 地理信息系统 引入GIS配电网自动化系统中 在地图上标明电力设备和线路的地理位置信息 方便管理和维修电力设备 寻找和排除设备故障 地理信息系统GIS GeographicInformationSystem 是在计算机硬 软件系统支持下 对地面或空间的有关地理分布数据进行采集 储存 管理 运算 分析 显示和描述的技术系统 NorthChinaElectricPowerUniversity page20 2020 4 24 地理信息系统应用 SCADA动态着色 配电网带电状况 潮流 电压分布 自动提供受其影响的用户 变压器和线路清单 NorthChinaElectricPowerUniversity page21 2020 4 24 三 配电网自动化的组成 NorthChinaElectricPowerUniversity page22 2020 4 24 分层分布式的体系结构 NorthChinaElectricPowerUniversity page23 2020 4 24 配电网自动化系统终端 配电网自动化系统终端是用于配电网馈线回路的各种馈线远方终端 配电变压器远方终端以及中压监控单元 配电自动化及管理系统子站 等设备的统称 FTU 安装在配电网馈线回路的柱上和开关柜等处并具有遥信 遥测 遥控和故障电流检测 或利用故障指示器检测故障 等功能的远方终端 DTU 安装在配电网馈线回路的开闭站和配电所等处 具有遥信 遥测 遥控和故障电流检测 或利用故障指示器检测故障 等功能的远方终端 NorthChinaElectricPowerUniversity page24 2020 4 24 配电网自动化系统终端 TTU 用于配电变压器的各种运行参数的监视 测量的远方终端 监控单元 为分布主站功能 优化信息传输及系统结构层次 方便通信系统组网而设置的中间层 实现所辖范围内的信息汇集 处理以及故障处理 通信监视等功能 NorthChinaElectricPowerUniversity page25 2020 4 24 配电网自动化系统终端 1 故障指示器 在配电网系统发生短路或接地故障时 故障指示器能够发出报警信号 翻牌或者闪光 NorthChinaElectricPowerUniversity page26 2020 4 24 配电网自动化系统终端 电缆故障指示器适用于6 35kV电压等级的电缆线路 安装在开闭站 环网柜或者电缆分支箱内 检修人员根据报警指示迅速确定发生故障的区域并找出故障点 NorthChinaElectricPowerUniversity page27 2020 4 24 配电网自动化系统终端 2 二遥 型故障指示器 实现 遥测 和 遥信 的功能 正常情况和故障情况的电流数据上传至主站 在主站上显示 故障指示器首先通过射频通信技术将信息传到采集器 采集器再将信息通过GPRS通信或者光纤通信上传到主站 NorthChinaElectricPowerUniversity page28 2020 4 24 配电网自动化系统终端 3 三遥 型终端 遥测 遥信 遥调 终端可采用高性能16位或32位处理器 通信方式包括电力线载波 GPRS Zigbee等 1 操作电源和工作电源均取自蓄电池 2 操作电源取自馈线