电力系统自动化第15讲 电力系统配电网自动化(1)
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第十五讲 电力系统配电网自 动化（1）
North China Electric Power University
电力系统配电网自动化
2020/5/21
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。
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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
2020/5/21
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配电网自动化的结构
同级管理信息系统，同级用电管理 系统 同级点亮计费系统，同级其他系统
上级调度自动化系 统
安全隔离
配电主站
...
...
配电子站/变电站自
配电子站
动化
... 配电远方终端 配电远方终端
源自文库
... 配电远方终端 配电远方终端
2020/5/21
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配电自动化的主要功能
D
FTU
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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 ➢线损计算分析 ➢潮流计算 ➢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
2020/5/21
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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
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配电网的中性点接地方式
2、中性点经消弧线圈接地
❖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
❖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。
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配电网的中性点接地方式
❖弧线圈接地方式的优点
➢地理信息系统GIS (Geographic Information System) 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
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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
➢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；
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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
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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
2020/5/21
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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
❖380/220V系统：直接接地
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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” （ Distribution Management System，简称DMS）。
➢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
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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
➢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
➢不能补偿谐波电流分量和有功电流分量
➢配电网电容电流很大时，价格昂贵，控制复杂
➢标称电流和实际电流误差较大，致残流过大
➢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
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.
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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
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配电网通常采用“闭环结构，开环运 行”的方式
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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
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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
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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=10～20Ω，单相接 地故障电流为400～1000A。
➢能够抑制电网因PT磁饱和引起的 铁磁谐振过电压；
➢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； ➢随着电网电容电流的变化，接地电流水平变化不大；
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
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。
配电SCADALAN
图形站
图形站
数据处理机
前置机1
前置机2
服务器
主干通道
二次集结
区域站 次主干通道
A
B
一次集一结般通道 区域站 D
D
B B BB D
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通道切换
主站
B
B
C
RTU TTU D
North China Electric Power University
电力系统配电网自动化
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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。
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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
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配电网自动化的结构
同级管理信息系统，同级用电管理 系统 同级点亮计费系统，同级其他系统
上级调度自动化系 统
安全隔离
配电主站
...
...
配电子站/变电站自
配电子站
动化
... 配电远方终端 配电远方终端
源自文库
... 配电远方终端 配电远方终端
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配电自动化的主要功能
D
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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 ➢线损计算分析 ➢潮流计算 ➢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
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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
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配电网的中性点接地方式
2、中性点经消弧线圈接地
❖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
❖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。
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配电网的中性点接地方式
❖弧线圈接地方式的优点
➢地理信息系统GIS (Geographic Information System) 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
2020/5/21
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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
➢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；
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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
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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
2020/5/21
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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
❖380/220V系统：直接接地
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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” （ Distribution Management System，简称DMS）。
➢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
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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
➢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
➢不能补偿谐波电流分量和有功电流分量
➢配电网电容电流很大时，价格昂贵，控制复杂
➢标称电流和实际电流误差较大，致残流过大
➢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
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.
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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
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配电网通常采用“闭环结构，开环运 行”的方式
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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
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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
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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=10～20Ω，单相接 地故障电流为400～1000A。
➢能够抑制电网因PT磁饱和引起的 铁磁谐振过电压；
➢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； ➢随着电网电容电流的变化，接地电流水平变化不大；
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
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。
配电SCADALAN
图形站
图形站
数据处理机
前置机1
前置机2
服务器
主干通道
二次集结
区域站 次主干通道
A
B
一次集一结般通道 区域站 D
D
B B BB D
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通道切换
主站
B
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C
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