配 电 自 动 化 (第一讲).ppt

配电管理系统和配电自动化技术,主讲人：刘其辉副教授Email:liuqihuifei,.,DMS/DA,上课/答疑时间地点,上课时间地点：10-15周周二/四9、10节。J1-12答疑时间地点：二pm:2:004:00J5-D211,教学要求,课程目标：熟悉电力生产过程，调度体制、变电站综合自动化、配电自动化的手段及其相关知识，巩固和扩展已学电力系统知识，掌握配电系统的设备、原理和配电自动化的基本知识；为从事工作打下良好基础。授课方式：课堂讲课为主设备图形演示、动画图形演示为附考核方式：考试听课（考勤或课堂小测验,参考书目,龚静。配电网综合自动化技术，机械工业出版社，2008年陈堂等，配电系统及其自动化技术，中国电力出版社，2002年王明俊，配电系统自动化及其发展，电科院，中国电力出版社1998年方富淇，配电网自动化,华南理工大学。中国电力出版社2000年刘健等，配电自动化系统中国电力出版社，1998年黄伟等，配电自动化技术，教材,参考书目,电网调度运行技术，王世祯主编，东北大学出版社，1997年7月。能量管理系统(EMS)，于尔铿等著，科学出版社，1998面向对象设计的开放式能量管理系统，王明俊等编著，中国电力出版社，1997电力系统计算机调度自动化，提兆旭等编著，上海交通大学出版社，1995,配电自动化技术,一、配电自动化的问题的提出二、配电网的概念和特点三、配电网的评价和相关问题四、配电自动化的基本概念五、配电自动化的发展现状六、配电自动化包含的内容七、配电自动化注意的难点,一、配电自动化问题的提出,发、输、配、供、用,国内、国外投资比例,二、配电网的基本概念及特点配电网的基本概念,在现代电力系统中，大型的发电厂往往远离负荷中心，发电厂发出的电能，一般要通过高压或超高压输电网络送到负荷中心，然后在负荷中心由电压等级较低的网络把电能分配到不同电压等级的用户，这种以各级电压的电力线路及其联系的变电站组成的统一体称为配电网络(DistributionNetwork)，配电区域内的配电线及其配电设施的总称叫配电系统。按电压等级分：高压输电网（220kV,500kV,750kV,1000kV)高压配电网（66kV,110kV)中压配电网（10kV,35kV)低压配电网（220380V)按地域分：城市配电网和农村配电网起分配电能作用的网络称为配电网,城市配电网和农村配电网的特点,1.城市配电网的主要特点（1）深入城市中心地区和居民密集点，负载相对集中，发展速度快，因此在规划时应留有发展余地。（2）用户对供电质量要求高。（3）配电网的设计标准较高，在安全与经济合理平衡下，要求供电有较高的可靠性。（4）配电网的接线较复杂，要保证调度上的灵活性、运行上的供电连续性和经济性。（5）随着配电网自动化水平的提高，对供电管理水平的要求越来越高。（6）对配电设施要求较高。因为城市配电网的线路和变电站要考虑占地面积小、容量大、安全可靠、维护量小及城市景观等诸多因素。2.农村配电网的主要特点（1）供电线路长，分布面积广，负载小而分散；用电季节性强，设备利用率低。（2）发展速度快，存在建设无规划，布局不合理，施工无设计，设备质量差等先天不足。（3）农电队伍不稳定，专业水平不理想。（4）农电用户多数是乡镇企业、农业排灌和农民生活用电，用户安全用电知识贫乏，严重影响安全供用电。,电网结构的布局形式,基本接线方式放射型（Radial)：只从一端供电的电路环型(loop)：构成一个完整的单电源的环形电路网孔型(Meshed)：多数是多电源供电单电源供电的网络运行方式多电源供电的网络运行方式,2DL,负荷6,负荷1,负荷2,负荷3,负荷4,负荷5,1DL,环式网,辐射网,配电网的构成,变电站1,变电站4,变电站3,环网柜1,环网柜2,环网柜3,环网柜4,变电站2,典型多电源电缆系统示意图,常开开关常闭开关,线路负荷,三、配电网供电几个基本概念,电压偏差网损率负载率负荷矩容载比用户平均停电时间AIHC1供电可靠率RS1,(1)评价指标电压偏差,电压偏差,我国35-110KV变电所设计规范GB50059-92第一章总则第一条规定：35-110KV电压允许变化范围为额定电压的5%10KV电压允许变化范围为额定电压的5%400V电压允许变化范围为额定电压的+3%-7%,(2)评价指标网损率,网损率,我国国家标准评价企业合理用电技术导则（GB3485-83）中规定：降低企业受电端至用电设备间的线损，线损率应达到下列指标：一次变压：3.5%以下；二次变压：5.5%以下；三次变压：7%以下。,(3)评价指标负载率,负载率,负载率越大，越接近线路的热稳定极限和动稳定极限，线路承受负载的能力越低，安全性能越差；负载率越小，经济性能越差。,(4)评价指标负荷矩,负荷矩,电力工程电气设计手册规定：35kV输电线路的供电半径为20-50km；110kV为50-150km；220kV为100-300km。并给出了电压损耗为10%时各电压等级线路在使用不同型号导线时，对应不同功率因数的负荷矩。(下表功率因数为0.95),返回,(5)评价指标容载比,容载比,我国城市电力网规划设计导则规定：各地区城市电网规划设计中应根据现有统计资料和电网结构形式确定合理的容载比，并推荐220kV变电所可取1.82.35；35110kV变电所可取1.61.9。,(6）评价指标用户平均停电时间AIHC1,用户平均停电时间,供电用户在统计期间的平均停电小时数。,（7）评价指标供电可靠率RS1,供电可靠率,供电可靠率反映了一个供电企业的电网状况，供电水平和管理水平的高低。目前，国内供电企业宣布的供电可靠性一般能达到99.9%，即每年中对用户停电时间不超过9小时。,1）供电可靠性中国RS=99.96%日本RS=99.998%日本每户年停电时间为：6min；法国每户年停电时间为：69min；英国每户年停电时间为：80min；美国每户年停电时间为：98min；,2)电力负荷密度负荷（KW)/平方公里（KM2）北京1000012000KW/KM2上海1400015000KW/KM2伦敦1800020000KW/KM2东京1900021000KW/KM2,（8）供电电能质量,1电压幅值2频率3波形4波动和闪变5三相系统不平衡,四、配电自动化的概念,配电自动化：是对配电网上的设备进行远方实时监视、协调及控制的一个集成系统。手段：利用通信技术和计算机技术对配电网进行智能化监控管理。目的：提高供电可靠性和供电电能质量，始终处于安全、经济的最优运行状态,简单电力系统结构图,配电网可分为：辐射网、树状网和环状网,EMS和DMS在电力系统中的关系,发电厂,输电线,高压变电站,配电网,用户,AGC,调度自动化,SCADA,需方管理,能量管理系统,配电管理系统,电网调度自动化,配电自动化系统,配电系统自动化,搞好配电自动化的意义,安全性：有利于调度控制和负荷管理经济性：1）降损节能2）减员增效可靠性：缩小故障影响范围；缩短故障处理时间提高供电能力改善电能质量降低劳动强度，提高管理水平,预防事故发生,提高供电可靠性的个对策,缩小事故区间,迅速进行负荷转移,预防事故发生缩小事故区间迅速进行负荷转移,提高供电可靠性的3个对策,通过区间分割来提高供电可靠性（区间分割的优点）,（1）缩小故障停电范围,区间分割后,用户,SW,SW,停电范围,停电范围,SW,SW,通过区间分割来提高供电可靠性（区间分割的优点）,（2）搜索故障点的快速化（搜索范围的缩小）,区间分割后,搜索范围,事故点,搜索范围,事故点,提高供电可靠性的3个对策总结,分割区間,系统构成复杂化,应用,经济性,设备利用率,迅速恢复事故,构筑多分割多连接网络,对停电时间和停电户数范围进行判断现状：50分/年户期望值：25分/年户增设开关总数=总区间数*50%制约条件：计划投资额/开关单价=资金方面允许增设的开关台数,实际增设台数,要分割的区间的选定（区间分割工程）（1）区间选定从全区间根据区间负荷*K1+区间总长*K2的大原则来选定N区间综合考虑N区间和其他的条件来最后决定出要分割的区间数（2）增设开关的工程,小区間化的实施步骤,年度予算,配电设备投资与如何进一步提高可靠性,投资费用,可靠性,投资与效果的界限,100%,用DAS进一步提高可靠性,在多分割多连接的前提下增设DAS,预防事故发生缩小事故区间迅速进行负荷转移,提高供电可靠性的3个对策,0,0,15,150(分),3,60,90(分),5,30,0,25,55,停电户数,事故区间停电户数,非事故区间停电户数,配电线事故,变电站事故,自动控制后,自动控制后,自动控制前,自动控制前,实施配电自动化前后的效果对比,五、配电自动化的发展,国外自动化的发展分为三个阶段第一阶段：大约在70年代主要目标：在重要的线段实现故障自动隔离，自动抄表，试点工作。第二阶段：80年代初期主要目标：配电自动化设备投入，促进负荷控制的发展。第三阶段：80年代后期主要目标：微机和通讯技术的发展，分布式实时网络的出现。,日本九大电力公司北海道东北东京北陆中部关西中国四国九州,日本电力公司概要,500,600,（亿Kwh）,89,97,96,95,94,98,93,年度,700,510,596,643,667,690,699,720,九州电力公司总销售电量变化,日本DAS开发的历史,77年日本最早的配电自动化系统(九州电力)85年采用GIS、真正意义的大規模配电自动化系统完成(获产业技术大奖)86年北陆电力、关西电力引入87年四国电力、东北电力引入89年中部电力引入90年北海道电力引入94年九州电力实现100%开关的远动化96年开发功能分散型的DAS系统(UNIX服务器)97年多服务器型开放型系统01年在九州电力已有80个系统投运,配电自动化系统（日本东京电力为例）,日本国内第一个配电自动化系统工程,分/年.户,(年),九州停电时间,九州电力提高供电可靠性的历程,我国配电网自动化的发展工作起步于20世纪80年代末，其标志是石家庄和南通各引进了一套日本户上制作所赠送的配电网自动化环路设备，该设备相当于日本70年代装备水平，我国真正开展工作是在90年代1990年沈阳局开始制定配电线路自动化方案1993年邢台局和电科院制定自动化规划方案1994年广州和大连开始配电自动化试验1996年上海市东供电开始配电自动化工作,国内配电自动化发展概况,1998年推进城网建设和改造工作会议1999年10KV配网自动化发展规划要点2000年配电自动化终端设备通用技术条件特点：1）一期试点多为小规模2）控制方式绝大多数为集中式，部分采用就地式（电压型）3）架空线路为主4）通信方式的多样化,国内配电自动化发展特点,六、配电自动化的内容,一、配电自动化系统的组织二、配电自动化设备三、开闭所和配电变电站内自动化四、馈线自动化五、配电自动化的通信系统六、系统高级应用软件七、远方抄表与计费系统八、负荷控制和管理系统九、配电自动化地理信息系统十、配电自动化及应用,七、配电自动化的难点,配电自动化的功能：信息管理、可靠性管理、经济性管理、电压管理和负荷管理五部分配电自动化的难点：一、测控对象多二、设备环境差三、通信建设复杂四、控制电源和工作电源难于提取五、配电网结构不合理,Thanks,常用英文缩写,1)EMS=EnergyManagementSystem2)DMS=Distributio