配电自动化系统(第二版)刘健、倪建立、邓永辉 课件(上)
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2021/4/8
网络分析和优化（NA）
功能：减少线损，改善电压质量，降低运行成本。 包括：网络接线分析，配电网潮流分析，短路电流
计算（配网故障下支路电流与母校电压计算），负 荷模型的建立与校核，配电网状态估计（主配网电 量估计、沿馈线电量估计），配电网负荷预测，安 全分析，网络结构优化和重构，配电网电压调整及 无功优化。
中国是全球第一大煤炭生产国、世界第五大石油生产国，志在发展新能源与可再 生能源.
2021/4/8
2020年的电力发展展望
预计到2020年全国需要的发电量为4.3万亿kWh，相应的装机 容量为9.5亿kW左右。
✓ 煤电为6亿kW，占63% (电量3万亿kWh，占4.3万亿kWh的 70%)；
✓ 水电2亿kW，占21.1% (电量为7000亿kWh，占16%)； ✓ 抽水蓄能电站2500万kW，占2.6%； ✓ 新能源发电装机2.9亿kW ，约占总装机的17%。
《配电网自动化系统试验》，刘东编著，中国 水利水电出版社， 2004年12月
《配电网综合自动化技术》，龚静主编，机械 工业出版社， 2008
2021/4/8
关于本课程的教学
全部多媒体教学 课堂讲解、提问，思考题、作业相结合 目标：熟悉配电自动化系统的基本结构
和组成，实现手段、特点及其相关知识， 巩固和拓展已学电力系统知识。
括：频率合格：49.8Hz < f < 50.2Hz，电压：合格： Vmin<V<Vmax；谐波含量低；电压波动与闪变幅度 小）。 为达到上述指标，要求采用提高供电自动化水平， 实现配电系统自动化。
2021/4/8
电能主要来源
截至2007年底，中国电力装机容量达到7.13亿千瓦 。 火电：5.54亿千瓦 ，占77.70% 水电：1.45亿千瓦，占20.34% 核电：885万千瓦，占1.24% （11台） 风电：403万千瓦，占0.57%
电源进线监控
配电自动化系统
配电SCADA系统
开闭所与变电站自动化（SA） 馈线自动化(FA) 变压器巡检与无功补偿
DAS
地理信息系统（GIS）
配电管理系统
DMS
需方管理
负荷监控与管理（LCM） 远方抄表与计费自动化（AMR）
高级应用网网网络络络拓分优扑析化（（潮负流荷计均算衡）化、降低线损的网络重构、无功/电压优化）
网调：（国家电网公司下属东北、华北、华中、华东、 西北5大电网公司），按统一调度、分级管理原则， 负责超高压网的安全运行并按规定的发电计划及监控 原则进行管理，提高电能质量和经济运行水平。
2021/4/8
调度自动化2
省调：（各省、自治区、直辖市电网公司），按统一调度、分级管理原则，负责省 内电网的安全运行并按规定的发电计划及监控原则进行管理，提高电能质量和经济运 行水平。 地调：（各省地级市电力局、电业局、供电局），采集当地网的各种信息，进行安 全检测，进行有关站点开关的远方操作，变压器分接头的调节，电力电容器的投切等。 县调：（各县级市供电局），为我国电网调度的最低级，主要监控10KV及以下农 村电网的运行。
配电自动化系统(Distribution Automation System, DAS)：使配电企业在远方实时监测、协调和操作配 电设备的自动化系统。
DMS、DAS关系： DAS是窄义的配电系统自动化； DMS是广义的配电系统自动化，是实现所有功能的总 称。
2021/4/8
DMS与DAS的涵盖关系
✓核电装机将达到8600万kW ，占5% ✓风电装机接近1.5亿kW ， ✓太阳能发电装机将达到2000万kW ， ✓生物质能发电装机将达到3000万kW 。
2021/4/8
火电
我国首座装备4 台国产100万千 瓦超超临界机 组的浙江华能 玉环电厂。
2021/4/8
水电
三峡水电站总装机容 量达1820万kW, 70万 kW机组26台 , 2009 年全部投产年均发电 量847亿千瓦。
配电自动化系统
中国矿业大学信电学院 电气安全与智能电器研究所
刘建华 13382679966@163.com
主要参考书目
教材：《配电自动化系统（第二版）》，刘健 等编著，中国水利水电出版社，2003
《电网调度自动化与配网自动化技术（第二 版）》，王士政主编，中国水利水电出版社， 2006年4月
《实用配电网技术》，李景禄编著，中国水利 水电出版社， 2006年3月
地理信息系统（GIS）
设备管理(Facilities Management,FM)：将变电站、 馈线、开关、电杆等设备的技术数据反映在地理背景 图上。
用户信息系统(CIS)：将用户名称、地址、帐户、电 话、用电量和负荷、供电优先级、停电记录进行处理, 以尽快判断故障影响的范围。
SCADA功能：SCADA上报的实时数据信息与GIS相结合， 便于操作、管理人员动态分析配网运行情况。
本课程重点：主要讨论10kV电压级的设备和线路 构成的电力网。
2021/4/8
配电网的体系结构
树
辐
状
射
网
网
环状网（手拉手）
网格式接线
2021/4/8
1.2 配电自动化的概念
配电自动化是90年代首先由美国而后到其它工业发达 国家逐步发展起来的，其内容也在不断变化，目前还 无一个严格的定义。
配电管理系统(Distribution Management System, DMS)：从发电、配电到用电过程的监视、控制和管 理的综合自动化系统。
组成：馈线（架空线或电缆）、降压变、断路器、 各种开关（也包括继保、自动装置、测量、计量仪 表、通信、控制设备）。
电 压 ： ≥ 1 kV 称 高 压 （ 3 5 kV、6~10kV、3kV）； ≤1kV称低压（一般指220V、380V）。
配电网特点：1）负荷集中(深入城市、居民点)、 传输功率较小、距离较短、用户类型要求变化大； 2）中性点不直接接地。
或：电力系统发电、输电和配电中直接面向电力系 统用户的系统。
或：110kV及以下电压的线路和设备构成的电力网。
超高压 或高压
高压或 中压
10kV 10kV 0.4kV
发电
输电
升压变压
器或升压
变电站
降压变 电站
供电
配电
配电
用电
（用电）
10kV
电力系统各环节示意图
2021/4/8
来自百度文库用电 0.4kV
配电网组成及特点
发电厂 输电线 高压变电站 配电网
用户
能量管理系统(EMS)
配电管理系统(DMS)
AGC
调度自动化
配电SCADA
2021/4/8
需方管理
EMS与DMS软件关系
500KV 200KV 电网
110KV 电网
10KV 馈线
发输电系统 网省调SCADA/AGC/EMS
高压配电系统 地调SCADA/DMS
中压配电系统 配调SCADA/DMS
地理信息系统（Geographic Information System,GIS）
需方管理系统（Demand Side Management,DSM） 网络分析和优化（Network Analysis, NA） 工作管理系统（Work Management System，
WMS） 调度员培训模拟系统（Dispatcher Training System,
时监视馈线分段开关与联络开关状态、电流、电压，实现 远方合闸、分闸；故障时，实现故障寻址、自动隔离故障 区段，恢复对非故障区段的供电。FA是DAS的一个主要功 能，是技术难度大，表征DAS成败的关键。
变压器巡检及无功补偿：箱式变、各种变压器参数的远
方监视，补偿电容器的自动投切和远方投切。
2021/4/8
配电系统自动化是继调度自动化、变电站自动化 后发展起来的电力系统自动化新领域，覆盖面大。
2021/4/8
供电可靠性、供电质量要求
供电可靠性、供电质量是电力系统的两大考核指标。 均有相关标准及规范。
1998年国家电力公司提出的考核指标： 供电可靠性：城市电网可靠率达到99.9％，大城市
市中心区达到99.99％； 供电质量：电压合格率≥98％（严格的供电质量包
DTS）
2021/4/8
配电SCADA系统
电源进线监控：对配网进线变电所开关位置、母线电压、
线路电流、有功、无功、电度量监视与控制。
开闭所与变电站自动化(SA)：开闭所、小区变开关位置、
继保、接地选线、电压电流、有功无功、电度量的远方监 视,开关远控，变压器远方有载调压。
馈线自动化(Feeder Automation,FA)：正常时远方实
2021/4/8
工作管理系统（WMS）
监测运行设备，分析采集的数据，判断设备磨损 状态，实现预防性检修。具体包括： 网络分析，提出最佳停电方案； 运行管理； 设备检修管理； 配电工程设计，接受完成用户申请报装接电的设 计任务； 施工管理，根据设计和工作任务，制定施工计划 并实施事故管理； 配电规划设计系统。
2021/4/8
调度中心
发发电电厂厂
通信线路
调度 中心
变变电电站站 馈馈线线
电力线路
发发电电厂厂
调度中心职能：1）电 力生产的指挥控制中 心；2）根据国务院颁 布的电力调度管理条 例行使准军事化的管 理职权。
变变电电站站
馈馈线线
2021/4/8
2. 配电管理系统的内容
配电SCADA系统（Supervisory control and data acquisition, SCADA）
2021/4/8
主要内容
概述 配电自动化的通信系统 开闭所和配电变电所内自动化（变电站综合自
动化） 馈线自动化 配电SCADA系统的组织 远方抄表与电能计费系统 负荷控制和管理系统 配电自动化地理信息系统 配电自动化的计算机系统
2021/4/8
第1章 概述
配电系统自动化(Distribution System Automation, DSA) ：运用计算机技术、自动控制 技术、电子技术、通信技术及高性能配电设备等 手段，对配网进行离线与在线智能监控管理，使 配网始终处于安全、可靠、优质、经济、高效的 最优运行状态。
停电管理系统(Outage Management System,OMS)：接 到停电投诉后，GIS通过CIS和SCADA，快速查明故障 地点，选择合理操作顺序和路径，自动将处理信息转 给投诉电话应答系统。
2021/4/8
需方管理系统（DSM）
使电力供需双方共同管理，提高可靠性，节省费用， 包括： 负荷监控与管理(Load Control & Management,LCM)： 综合分析用户用电量，分时电价，天气预报，供暖特 性等，确定最优运行和负荷控制计划，引导用户转移 负荷，平坦负荷曲线。 远 方 抄 表 与 计 费 自 动 化 ( Automatic Meter Reading,AMR)：通过通信手段将远方用户电表数据， 传到控制中心，自动生成电费报表、曲线。
2021/4/8
调度自动化1
我国电网采用五级调度管理：国家调度中心(国调)、 网局调度中心(网调)、省级调度中心(省调)、地区调 度中心(地调或市调)、县级调度中心(县调)。
国调：是我国电网调度的最高级（现在的国家电网公 司，南方电网不属于国家电网管辖），在该中心，通 过计算机数据通信与各大区调度中心相连接，协调确 定各大区之间的联络线潮流和运行方式，监视、统计 和分析全国电网的运行情况。
短路电流计算
调度员培训模拟系统（DTS）
客户呼叫服务系统（TCS）
工作管理系统（WMS）
2021/4/8
1. 配电网DMS与输电网EMS的关系
DMS与EMS区别：DMS与输电网自动化的能量管理系统EMS(Energy Management System)处同一层次，但目标不同， EMS管理发电、输电，DMS管理配电、负荷。
2021/4/8
风电
新疆达坂城2号风 电场装有157台风 机,总容量达8.28 万kW, 是中国最早 开发和规模最大的 风电场之一 。
2021/4/8
核电
江苏连云港田湾 核电站2台106万 千瓦的机组于 2007年投入商业 运行。俄罗斯设 计。
2021/4/8
1.1 配电网及其特点
配电网（Distribution Network)：电力系统中二次 降压所低压侧直接或降压后向用户供电的网络。
2021/4/8
调度自动化3
调度自动化的基本内容： 输电SCADA系统：现场数据的实时采集，采集各种部件（变压器、线路等）的电压、 电流、功率等和各断路器的分、合状态，在此基础上实现系统监视和控制。 EMS：根据实时采集数据，进行各种模拟和计算，决定安全和经济运行方式。配合各 种高级软件，实现状态估计、潮流计算、经济运行计算、静态安全运行分析、动态安 全运行分析。
网络分析和优化（NA）
功能：减少线损，改善电压质量，降低运行成本。 包括：网络接线分析，配电网潮流分析，短路电流
计算（配网故障下支路电流与母校电压计算），负 荷模型的建立与校核，配电网状态估计（主配网电 量估计、沿馈线电量估计），配电网负荷预测，安 全分析，网络结构优化和重构，配电网电压调整及 无功优化。
中国是全球第一大煤炭生产国、世界第五大石油生产国，志在发展新能源与可再 生能源.
2021/4/8
2020年的电力发展展望
预计到2020年全国需要的发电量为4.3万亿kWh，相应的装机 容量为9.5亿kW左右。
✓ 煤电为6亿kW，占63% (电量3万亿kWh，占4.3万亿kWh的 70%)；
✓ 水电2亿kW，占21.1% (电量为7000亿kWh，占16%)； ✓ 抽水蓄能电站2500万kW，占2.6%； ✓ 新能源发电装机2.9亿kW ，约占总装机的17%。
《配电网自动化系统试验》，刘东编著，中国 水利水电出版社， 2004年12月
《配电网综合自动化技术》，龚静主编，机械 工业出版社， 2008
2021/4/8
关于本课程的教学
全部多媒体教学 课堂讲解、提问，思考题、作业相结合 目标：熟悉配电自动化系统的基本结构
和组成，实现手段、特点及其相关知识， 巩固和拓展已学电力系统知识。
括：频率合格：49.8Hz < f < 50.2Hz，电压：合格： Vmin<V<Vmax；谐波含量低；电压波动与闪变幅度 小）。 为达到上述指标，要求采用提高供电自动化水平， 实现配电系统自动化。
2021/4/8
电能主要来源
截至2007年底，中国电力装机容量达到7.13亿千瓦 。 火电：5.54亿千瓦 ，占77.70% 水电：1.45亿千瓦，占20.34% 核电：885万千瓦，占1.24% （11台） 风电：403万千瓦，占0.57%
电源进线监控
配电自动化系统
配电SCADA系统
开闭所与变电站自动化（SA） 馈线自动化(FA) 变压器巡检与无功补偿
DAS
地理信息系统（GIS）
配电管理系统
DMS
需方管理
负荷监控与管理（LCM） 远方抄表与计费自动化（AMR）
高级应用网网网络络络拓分优扑析化（（潮负流荷计均算衡）化、降低线损的网络重构、无功/电压优化）
网调：（国家电网公司下属东北、华北、华中、华东、 西北5大电网公司），按统一调度、分级管理原则， 负责超高压网的安全运行并按规定的发电计划及监控 原则进行管理，提高电能质量和经济运行水平。
2021/4/8
调度自动化2
省调：（各省、自治区、直辖市电网公司），按统一调度、分级管理原则，负责省 内电网的安全运行并按规定的发电计划及监控原则进行管理，提高电能质量和经济运 行水平。 地调：（各省地级市电力局、电业局、供电局），采集当地网的各种信息，进行安 全检测，进行有关站点开关的远方操作，变压器分接头的调节，电力电容器的投切等。 县调：（各县级市供电局），为我国电网调度的最低级，主要监控10KV及以下农 村电网的运行。
配电自动化系统(Distribution Automation System, DAS)：使配电企业在远方实时监测、协调和操作配 电设备的自动化系统。
DMS、DAS关系： DAS是窄义的配电系统自动化； DMS是广义的配电系统自动化，是实现所有功能的总 称。
2021/4/8
DMS与DAS的涵盖关系
✓核电装机将达到8600万kW ，占5% ✓风电装机接近1.5亿kW ， ✓太阳能发电装机将达到2000万kW ， ✓生物质能发电装机将达到3000万kW 。
2021/4/8
火电
我国首座装备4 台国产100万千 瓦超超临界机 组的浙江华能 玉环电厂。
2021/4/8
水电
三峡水电站总装机容 量达1820万kW, 70万 kW机组26台 , 2009 年全部投产年均发电 量847亿千瓦。
配电自动化系统
中国矿业大学信电学院 电气安全与智能电器研究所
刘建华 13382679966@163.com
主要参考书目
教材：《配电自动化系统（第二版）》，刘健 等编著，中国水利水电出版社，2003
《电网调度自动化与配网自动化技术（第二 版）》，王士政主编，中国水利水电出版社， 2006年4月
《实用配电网技术》，李景禄编著，中国水利 水电出版社， 2006年3月
地理信息系统（GIS）
设备管理(Facilities Management,FM)：将变电站、 馈线、开关、电杆等设备的技术数据反映在地理背景 图上。
用户信息系统(CIS)：将用户名称、地址、帐户、电 话、用电量和负荷、供电优先级、停电记录进行处理, 以尽快判断故障影响的范围。
SCADA功能：SCADA上报的实时数据信息与GIS相结合， 便于操作、管理人员动态分析配网运行情况。
本课程重点：主要讨论10kV电压级的设备和线路 构成的电力网。
2021/4/8
配电网的体系结构
树
辐
状
射
网
网
环状网（手拉手）
网格式接线
2021/4/8
1.2 配电自动化的概念
配电自动化是90年代首先由美国而后到其它工业发达 国家逐步发展起来的，其内容也在不断变化，目前还 无一个严格的定义。
配电管理系统(Distribution Management System, DMS)：从发电、配电到用电过程的监视、控制和管 理的综合自动化系统。
组成：馈线（架空线或电缆）、降压变、断路器、 各种开关（也包括继保、自动装置、测量、计量仪 表、通信、控制设备）。
电 压 ： ≥ 1 kV 称 高 压 （ 3 5 kV、6~10kV、3kV）； ≤1kV称低压（一般指220V、380V）。
配电网特点：1）负荷集中(深入城市、居民点)、 传输功率较小、距离较短、用户类型要求变化大； 2）中性点不直接接地。
或：电力系统发电、输电和配电中直接面向电力系 统用户的系统。
或：110kV及以下电压的线路和设备构成的电力网。
超高压 或高压
高压或 中压
10kV 10kV 0.4kV
发电
输电
升压变压
器或升压
变电站
降压变 电站
供电
配电
配电
用电
（用电）
10kV
电力系统各环节示意图
2021/4/8
来自百度文库用电 0.4kV
配电网组成及特点
发电厂 输电线 高压变电站 配电网
用户
能量管理系统(EMS)
配电管理系统(DMS)
AGC
调度自动化
配电SCADA
2021/4/8
需方管理
EMS与DMS软件关系
500KV 200KV 电网
110KV 电网
10KV 馈线
发输电系统 网省调SCADA/AGC/EMS
高压配电系统 地调SCADA/DMS
中压配电系统 配调SCADA/DMS
地理信息系统（Geographic Information System,GIS）
需方管理系统（Demand Side Management,DSM） 网络分析和优化（Network Analysis, NA） 工作管理系统（Work Management System，
WMS） 调度员培训模拟系统（Dispatcher Training System,
时监视馈线分段开关与联络开关状态、电流、电压，实现 远方合闸、分闸；故障时，实现故障寻址、自动隔离故障 区段，恢复对非故障区段的供电。FA是DAS的一个主要功 能，是技术难度大，表征DAS成败的关键。
变压器巡检及无功补偿：箱式变、各种变压器参数的远
方监视，补偿电容器的自动投切和远方投切。
2021/4/8
配电系统自动化是继调度自动化、变电站自动化 后发展起来的电力系统自动化新领域，覆盖面大。
2021/4/8
供电可靠性、供电质量要求
供电可靠性、供电质量是电力系统的两大考核指标。 均有相关标准及规范。
1998年国家电力公司提出的考核指标： 供电可靠性：城市电网可靠率达到99.9％，大城市
市中心区达到99.99％； 供电质量：电压合格率≥98％（严格的供电质量包
DTS）
2021/4/8
配电SCADA系统
电源进线监控：对配网进线变电所开关位置、母线电压、
线路电流、有功、无功、电度量监视与控制。
开闭所与变电站自动化(SA)：开闭所、小区变开关位置、
继保、接地选线、电压电流、有功无功、电度量的远方监 视,开关远控，变压器远方有载调压。
馈线自动化(Feeder Automation,FA)：正常时远方实
2021/4/8
工作管理系统（WMS）
监测运行设备，分析采集的数据，判断设备磨损 状态，实现预防性检修。具体包括： 网络分析，提出最佳停电方案； 运行管理； 设备检修管理； 配电工程设计，接受完成用户申请报装接电的设 计任务； 施工管理，根据设计和工作任务，制定施工计划 并实施事故管理； 配电规划设计系统。
2021/4/8
调度中心
发发电电厂厂
通信线路
调度 中心
变变电电站站 馈馈线线
电力线路
发发电电厂厂
调度中心职能：1）电 力生产的指挥控制中 心；2）根据国务院颁 布的电力调度管理条 例行使准军事化的管 理职权。
变变电电站站
馈馈线线
2021/4/8
2. 配电管理系统的内容
配电SCADA系统（Supervisory control and data acquisition, SCADA）
2021/4/8
主要内容
概述 配电自动化的通信系统 开闭所和配电变电所内自动化（变电站综合自
动化） 馈线自动化 配电SCADA系统的组织 远方抄表与电能计费系统 负荷控制和管理系统 配电自动化地理信息系统 配电自动化的计算机系统
2021/4/8
第1章 概述
配电系统自动化(Distribution System Automation, DSA) ：运用计算机技术、自动控制 技术、电子技术、通信技术及高性能配电设备等 手段，对配网进行离线与在线智能监控管理，使 配网始终处于安全、可靠、优质、经济、高效的 最优运行状态。
停电管理系统(Outage Management System,OMS)：接 到停电投诉后，GIS通过CIS和SCADA，快速查明故障 地点，选择合理操作顺序和路径，自动将处理信息转 给投诉电话应答系统。
2021/4/8
需方管理系统（DSM）
使电力供需双方共同管理，提高可靠性，节省费用， 包括： 负荷监控与管理(Load Control & Management,LCM)： 综合分析用户用电量，分时电价，天气预报，供暖特 性等，确定最优运行和负荷控制计划，引导用户转移 负荷，平坦负荷曲线。 远 方 抄 表 与 计 费 自 动 化 ( Automatic Meter Reading,AMR)：通过通信手段将远方用户电表数据， 传到控制中心，自动生成电费报表、曲线。
2021/4/8
调度自动化1
我国电网采用五级调度管理：国家调度中心(国调)、 网局调度中心(网调)、省级调度中心(省调)、地区调 度中心(地调或市调)、县级调度中心(县调)。
国调：是我国电网调度的最高级（现在的国家电网公 司，南方电网不属于国家电网管辖），在该中心，通 过计算机数据通信与各大区调度中心相连接，协调确 定各大区之间的联络线潮流和运行方式，监视、统计 和分析全国电网的运行情况。
短路电流计算
调度员培训模拟系统（DTS）
客户呼叫服务系统（TCS）
工作管理系统（WMS）
2021/4/8
1. 配电网DMS与输电网EMS的关系
DMS与EMS区别：DMS与输电网自动化的能量管理系统EMS(Energy Management System)处同一层次，但目标不同， EMS管理发电、输电，DMS管理配电、负荷。
2021/4/8
风电
新疆达坂城2号风 电场装有157台风 机,总容量达8.28 万kW, 是中国最早 开发和规模最大的 风电场之一 。
2021/4/8
核电
江苏连云港田湾 核电站2台106万 千瓦的机组于 2007年投入商业 运行。俄罗斯设 计。
2021/4/8
1.1 配电网及其特点
配电网（Distribution Network)：电力系统中二次 降压所低压侧直接或降压后向用户供电的网络。
2021/4/8
调度自动化3
调度自动化的基本内容： 输电SCADA系统：现场数据的实时采集，采集各种部件（变压器、线路等）的电压、 电流、功率等和各断路器的分、合状态，在此基础上实现系统监视和控制。 EMS：根据实时采集数据，进行各种模拟和计算，决定安全和经济运行方式。配合各 种高级软件，实现状态估计、潮流计算、经济运行计算、静态安全运行分析、动态安 全运行分析。