第八章 智能配电网规划

三、配电自动化的建设模式
• 1．就地控制型 • 就地控制型的特点是无需通讯，利用重合 器或带保护功能的配电终端，达到故障隔 离，负荷转供的馈线自动化。适用于辐射 状架空线路，投资较少，无需通信。 • 2．简洁遥测型 • 简洁遥测型配电自动化系统以两遥（遥信、 遥测）为主，并对部分具备条件的一次设 备可实行单点遥控的操作。
3．调配一体型 • 对于新建或改造的调度自动化系统，应当 综合考虑配网自动化的功能需求。选择能 够实现调度自动化、配网自动化一体化的 主站系统。 • 调配一体型的适用范围：(1)新建或改建县 级调度自动化系统；(2)架空线路，电缆线 路，架空、电缆混合线路；(3)具备建立三 遥通信系统的条件；(4)具备建立主站系统 的条件；(5) 要求全局DA故障隔离和网络自 愈；(6)投资较大；
2．配有重合功能的断路器——断路器馈线自动化模 式
(1) 馈线自动化上位机系统
• 馈线自动化上位机系统，即馈线自动化控 制系统（DAC2010），主界面如图8-13所示， 运行于配电企业信息中心的服务器，通过 互联网和GPRS实现线路上的断路器控制器 的“合分”动作，并实时监控线路上各断 路器的状态，以及控制器所在位置的线路 的电压、电流。
• 若故障发生在e区段，如图8-10 (a)图所示，户 内重合器IRM1检测到故障电流延时分闸，户外 重合器OSM1、OSM2检测到线路失压分闸。若 为瞬时性故障，三个重合器依次重合成功后恢 复线路供电。若为永久性故障 IRM1再次分闸， 线路失压，分段器F2由于达到整定的计数次数 跌落分闸，隔离故障e 区段，IRM1重合后按顺 序恢复无故障区段供电。 • 若故障发生在b区段，如图8-10 (b)图所示，户 内重合器检测到故障电流延时分闸，户外重合 器OSM1、OSM2检测到线路失压分闸。若为瞬 时性故障，户内重合器IRM1延时2S重合成功后 给a区段供电，OSM1检测到该段线路有压后延 时重合给b区段供电，OSM2检测到线路有压延 时合闸后恢复c区段线路供电。
第二节 配电自动化技术
• 1. 配电自动化的基本概念 • 配电系统自动化就是利用现代电子技术、 通信技术、计算机和网络技术与电力设备 相结合，将配电网在正常及事故情况下的 监测、保护、控制、计量和供电部门的工 作管理有机地融合在一起，改进供电质量， 与用户建立更密切更负责的关系，以合理 的价格满足用户要求的多样性，力求供电 经济性最好，企业管理更为有效。
配电网规划
沈阳农业大学
信息与电气工程学院 孟晓芳
第八章 智能配电网规划
第一节 概 述
• • • • • • 一、我国配电网基本特点与现状 (1)电压合格率低 (2)供电可靠性低 (3)运行损耗过高 (4)管理手段落后 (5)需要更好的用电管理
二、智能配电网规划的目标以及解决的问题
• 智能配电网规划的目标包括： • (1)实现配电自动化和配网调控一体化智能技术 支持系统的全面建设，全面提升对于现代配电 网的驾驭能力，确保配网可靠、高效、灵活运 行； • (2)完成配电生产指挥与运维管理的信息化系统 建设，实现各类应用功能之间有机整合以及与 调度、用电等环节的信息互动； • (3)提高配电网对分布式发电、储能与微网的接 纳能力，实现分布式发电/储能与微网的灵活 接入与统一控制。
2) 环式电网结构
• 如图8-10中(a)图所示，IRM1、IRM2为电 流——时间型户内重合器，OSM1、OSM2、 OSM3、OSM4、OSM5为电压——时间型户 外重合器，其中OSM3为联络重合器，正常 情况下为分闸状态。重合器的重合间隔均 为两秒。F1、F2为计数次数分别是3次、2次 的跌落式分段器。
• 配电自动化的发展目标就是实现故障快速 处理，实现配网优化运行，实现相关系统 集成，实现分布电源接入，实现用户互动 技术。
• 配电系统自动化的内容大致分为五个方面： (1) 馈线自动化，即配电线路自动化；(2) 变 电站自动化，正常是指输电和配电的结合 部分，这里仅指其与配电有关部分；(3) 用 户自动化；(4) 配电管理自动化；(5) 配电系 统自动化的通信系统。这五个方面是一个 集成系统。
1) 断路器的远程遥控、遥测功能
• 当断路器在远程控制器的控制下成功动作 后，远程控制器实时将断路器的新状态通 过GPRS传输给馈线自动化控制系统，控制 系统立即更新监视窗口的显示，用不同的 颜色表示断路器的不同状态。如因断路器 蓄能电机或控制器辅助触点故障造成断路 器不能正常开合，远程控制器也会将未能 正常动作的故障原因上报到控制系统。用 户选中需要遥控或遥测的断路器，右键单 击弹出菜单，通过选择指定的菜单项即可 进行闭合、切断、获取状态等操作。
户外重合器的特点包括： • (1) 重合器具有控制及保护功能，能实现就 地合、分闸操作及机械闭锁；(2) 操作机构 为永磁机构；(3) 具有定时限和反时限保护 功能；(4) 额定操作顺序：0-0.1s-CO-1s-CO1s-CO，操作顺序及重合间隔方便可调；(5) 具有多次重合功能（3次重合闸）；(6) 具有 通讯功能。
• 若为永久性故障，户内重合器IRM1延时2S 重合后给a 区段供电，OSM1检测到线路有 电压延时合闸，由于故障仍然存在，IRM1 再次检测到故障电流分闸，线路失压， OSM1、OSM2同时闭锁在分闸位置。 • 联络重合器OSM3正常情况下两侧均有电压， 当检测到A侧失压后开始计时，延时一定时 限后合闸，c段线路由B站供电，故障区域b 段被隔离（OSM1至OSM2之间），其它区 段恢复正常供电。
• 4．其它模式
• 真实的县级配电自动化系统可能是以上几 种模式的组合。建设的侧重点、强调的内 容各不相同。
四、馈线自动化模式
• 1．重合器—重合器—分段器馈线自动化模式
• (1) 重合器的性能和特点 • 重合器有电流型和电压型两种。反应故障 电流跳闸后能重合的，称电流型重合器； 检测到线路失压跳闸，来电后延时重合闸 的，称为电压型重合器。
• 智能台区包括五大内涵：坚强可靠、经济 高效、清洁环保、透明开放、友好互动。
智能配电台区应具有的功能
• 实现配电台区信息模型的标准化和台区的 智能化综合管理，实现配电台区设备（变 压器、开关）状态监测与保护、计量管理、 负荷管理、电能质量管理、线损管理、经 济运行管理等功能，提高供电质量和可靠 性，满足建设智能配电网自动化、信息化、 互动化的发展要求。
• 安装时首先装“安装架”然后装横担，要 注意保持“横担”水平，再安装二连板， 切记二连板一定要装于“横担”下方，否 则将影响分段器绝缘距离。
• 跌落式分段器机构体积小，结构简单，零 部件少，不需要维护。
(3) 典型案例分析
• 1) 辐射式电网结构 • 图8-9是辐射电网的基本结构，IRM1为变电站 出线重合器，线路上安装电流——时间型户外 重合器OSM1、OSM2，分支线路安装跌落式分 段器F1、F2，根据线路的状况，分别将IRM1、 OSM1、OSM2设定为一快三慢(1A3C)，一快三 慢 (1A3B)，二快二慢(2A2B)，分别将F1、F2计 数次数设定为3次、2次。(重合器IRM1、OSM1、 OSM2第一次均按快曲线动作，以防止扩大故 障范围)
2) 线路运行远程遥测
• 用户可以根据管理的实际需要，设置控制器运 行现场电压、电流的采样频率，如图8-15 中(a) 图所示。馈线自动化控制系统根据采样频率的 设置定时向远程控制器发送数据遥测命令，远 程控制器接到遥测命令后将实时的电压、电流 上传到控制器。 • 用户也可在任何时候手动操作获取指定控制器 所在位置的电压、电流，如图8-15中(b)图所示。 在开关控制器窗格中选择指定的开关，右键弹 出菜单，选中[获取电压电流]，控制系统将向 指定控制器发送遥测命令，获取现场电压、电 流。
2. 配电自动化的意义
• (1) 减少停电时间，提高供电可靠性 配电 网络经过改造后，实现“手拉手”或环网 供电方式，利用馈线自动化系统，可对配 电线路进行故障检测定位、自动隔离故障 区段并恢复对非故障区段的供电； • (2) 提高供电质量 通过实时监视运行状态， 适时进行负荷转带及电容器投切，保证供 电质量；
智能配电网规划中重点解决的问题
• (1) 配电网网架的薄弱问题； • (2) 配电自动化普及率和实用化低的问题； (3) 配电自动化设备的可靠性问题； • (4)分布式能源的接入问题。
wenku.baidu.com
三、智能配电台区基本介绍
• 智能台区是能够在台区所辖范围内，通过 信息化手段，使配电、供电、售电及用电 的各个环节，进行智能交流，实现精确供 电、互补供电、提高能源利用率、供电安 全，节省用电成本的台区。
3) 重合器（或具有一次重合闸断路器）与分 段器配合的线路 • 如图8-11所示，配电网线路首端设有重合器 （或具有一次重合闸断路器），线路安装 的分段器F1、F3计数次数分别是两次、一次 配合的线路。若e1处发生故障，变电站出口 断路器D1检测到故障电流分闸，分段器F3 达到整定的计数次数跌落分闸，隔离故障 区段，分段器F1没有达到整定计数次数而 处于合闸状态，断路器D1重合后恢复无故 障线路正常供电。
(2) 三相连动跌落式分段器性能及特点
• 分段器的结构分四部分：第一部分由横担 和二连板构成，作用是固定和连接各相分 段器；第二部分由支柱瓷瓶、上静触头、 下静触头组成的瓷瓶装配，其中包含了上 下接线板，是分段器的绝缘支撑和承载主 回路的导电部分；第三部分由导电杆装配 构成，承担着分段器各项动作指标的控制 及主导电回路；第四部分由两只连动瓷瓶 及复位操作环组成。
• 当线路e区段发生短路故障时，整条线路的动 作过程：①首先，电网在正常状态下，重合器 IRM1、OSM1、OSM2和分段器F1、F2均处于合 闸状态线路供电正常；②当e区段发生故障时， 重合器IRM1、OSM1、OSM2均执行一次快曲线 分闸。若为瞬时性故障，三个重合器依次重合 成功后恢复线路供电，分段器F1、F2没有达到 整定的计数次数仍处于合闸状态；③若为永久 性故障，重合器OSM2再次执行快曲线分闸， IRM1、OSM1因执行慢曲线不动作，分段器F2 达到整定计数次数分闸跌落，分段器F1没有达 到整定计数次数而处于合闸状态，经过2S后， 重合器OSM2重合成功隔离故障e区段，a、b、 c、d区段恢复正常供电。
简洁遥测型配电自动化系统可分为以下两种 配电自动化模式： • (1) 带通讯功能的故障指示器（一遥） 其特 点是投资少，维护量小，比较简单地监视 线路的运行情况，适用于辐射状架空或电 缆线路，投资较少； • (2) 两遥功能的配电终端 其特点是能完整地 采集电力运行参数，监测线路的运行情况， 适用于辐射状架空或电缆线路，投资适中。
3) 现场运行电压、电流监控
• 馈线自动化控制系统使用数据库记录按指 定采样频率采样的现场运行数据，用户可 以查询检索指定日期的电压电流运行曲线， 如图8-16所示，以直观的方式显示出现场电 压电流的变化规律，以及考察时间范围内 的电压质量。
4) 操作保护
• 为避免通过控制系统对远程控制器的误操 作，避免非授权用户非法“开、闭”断路 器，馈线自动化提供了操作保护的功能， 每当投切命令在发送出去之前需要用户进 一步确认，只有确认后的投切命令才能通 过GPRS网络发送出去。
• (3) 改善用户服务质量； • (4) 降低电能损耗 通过优化网络结构及无功 配置，减少线损； • (5) 提高设备利用率； • (6) 减少配电检修维护费用； • (7) 节省总投资。
配电自动化系统包括三个阶段：
• (1) 第一阶段，馈线自动化系统（FA），即通过自动 化开关设备相互配合实现故障隔离和健全区域恢复 供电，不需要建设通信网络和主站计算机系统。 • (2) 第二阶段，配电自动化系统（DAS），基于通信 网络、馈线终端单元和后台计算机网络的实时应用 系统，兼备正常情况下的运行状况监视及故障时的 故障处理功能。 • (3) 第三阶段，配电管理系统（DMS），结合配电 GIS、OMS、TCM、WMS，并与需求侧负荷管理 （DSM）相结合，覆盖配网调度、运行、生产的全 过程，支持客户服务，实现配用电综合应用。