清华电力系统调度自动化15配电自动化

配电自动化及其管理系统(DA/DMS)吴文传配电系统在电力系统中的位置配电网的构成高压配电网:110kV/66kV中压配电网:35kV/10kV低压配电网:380V/220V2DL负荷6负荷1负荷2负荷3负荷4负荷51DL环式网辐射网背景介绍（二）---配电自动化及管理系统投资比例用户的观点用电质量低廉的价格良好的服务电力系统的变革趋势传统的配网结构与投资方式需要改变提高劳动生产率降低损耗实施效果减少停电时间，提高供电可靠性,提高供电质量降低电能损耗，减少配电检修维护费用改善用户服务质量采用高质量、大容量的设备１．预防事故发生提高供电可靠性的３个对策２．缩小事故区间３．迅速进行负荷转移小区間化１．预防事故发生２．缩小事故区间３．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SWSW用户SWSW停电范围停电范围SWSW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SWSW事故点搜索范围事故点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Ｎ要分割的区间的选定（区间分割工程）（1）区间选定①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②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？在多分割多接结的前提下增设FDR、DAS１．预防事故发生２．缩小事故区间３．迅速进行负荷转移提高供电可靠性的3个对策0015150(分)36090(分)53002555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提高供电可靠性的3个对策总结预防事故发生缩小停电范围分割区間中长期投资计划城市基础建设改进设备系统构成复杂化应用ＤＡＳ经济性设备利用率迅速恢复事故构筑多分割多连接网络IBMAS/400IBMS/88IBM9370Ethernet通信前置机DesktopSystemDesktopSystemDesktopSystemIBM3720/25/45通信前置机GPS无线微波基站变电所CBCBCBCB柱上开关柱上开关箱变FTUFTUFTUCB集控中心集中转发器用户表用户表用户表用户表主站系统配电自动化及其管理系统总体结构图DA/DMS简介--典型结构配电自动化及管理系统的实施步骤观点提出很早；80-90年代真正实施计算机技术的飞速发展；通信技术与网络的发展；变电站综合自动化技术首先实施。馈线自动化就地保护式（设备）远方遥控式（测控二次设备，通信系统）配电管理系统全面实施日本九大电力公司・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500600（亿Kwh）89979695949893年度700≈●●●●●●●≈510596643667690699720九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ＤＡＳ87年四国电力、东北电力引入ＤＡＳ89年中部电力引入ＤＡＳ90年北海道电力引入ＤＡＳ94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ＤＡＳ系统投运配电自动化系统（日本东京电力为例）银座支店管辖区域状况電力負荷密度：148,000kW／km2東京電力銀座支店配電自動化系統日本国内第一个配电自动化系统工程188742.11.81112.35.84.44443.33.30102019851988199119931994199519961997九州日本全国分/年.户(年)九州停电时间九州电力提高供电可靠性的历程开始建设配电主站实现开关100%遥控DMS主要功能馈线自动化系统(FA)配电调度SCADA系统地理信息系统（GIS）配电网络高级分析系统（DPAS）配电工作管理系统（DMSWork）－配电SCADA系统系统功能系统监控数据采集与转发数据处理报警处理历史库管理实时库管理系统安全管理TH-DMS主要功能馈线自动化系统(FA)的初级阶段—配电自动化设备相互配合实现馈线自动化(1)当故障发生在c段,站内的断路器CB1跳闸,LS1、LS2、LS3因失压而断开。随后CB1一次重合闸,LS1、LS2按预定的延时顺序关合,当合至故障段c时,若当时发生的故障为瞬时故障,因为此时线路已恢复正常,所以所有线路恢复供电。(2)若故障是永久性故障时,LS2顺序关合至短路时再次引起站内CB1跳闸,这时,LS2因感受短路故障、LS3因检测到前端异常低电压而记忆故障锁扣。(3)CB1送电,使区段a、b恢复正常。(4)由于d段掉电,环网点上的开关LS4在感受到其一端掉电后开始延时,经过一段时间后,LS4合闸,将CB2电源供给d段。(5)线路停电时间最长的区段为d段,时间为45s,系统实现了故障区间的隔离和非故障区间的供电恢复优点:处理事故当地完成,不依赖于通信和主机,故障处理速度快,可以大胆提高消除瞬时故障缺点:存在保护配合问题,对于复杂和多电源网络,难于取得较好的处理结果馈线自动化系统实例–上海浦东电缆系统环网系统馈线自动化系统(FA)的高级阶段—计算机控制配电自动化数据采集与监控遥测遥控遥信故障定位、隔离及自动恢复供电：线路故障段的定位与隔离，无故障段供电的自动恢复减少停电，提高供电的可靠性减少电网运行和检修费用优点:不存在保护配合问题,不对系统造成冲击,可应用于复杂网络,可优化网络缺点:对通信和主站软件的过分依赖,故障处理速度较慢配电SCADA系统系统功能系统监控数据采集与转发数据处理报警处理历史库管理实时库管理系统安全管理－地理信息系统（GIS）高压、中压、低压一体化建模基本功能图层控制图形维护设备参数维护图形显示图形无级缩放图形平滑漫游概貌窗口图形信息疏密效果协同矫正功能DMS主要功能－地理信息系统（GIS）设备查询、统计点击查询区域查询基于设备树的设备与地理图双向查询模糊查询按线路、变电站统计线路条图图形及设备参数打印对地理图、选定线路图、选定范围施工图打印。对于设备参数等的统计与查询结果打印输出。DMS主要功能－地理信息系统（GIS）系统高级功能实时信息动态显示、空间查询实时显示和查询变电站的供电范围。实时显示和查询变电站的主变与开关状态与遥测信息。对馈线、低压台区进行动态拓扑着色。实时获取环网柜或配电变电站的主接线图与遥测信息。通过负控系统实时监控电力负荷。遥控操作沿线追踪DMS主要功能故障投诉及抢修管理(TCM)故障投诉及抢修管理投诉电话输入投诉电话回答抢修和供电恢复故障诊断投诉电话记录统计报表投诉电话分析DMS主要功能－配电网络建模配电网络编辑编辑过程UNDO/REDO基于设备对象的并发编辑控制编辑日志高、中、低压网络编辑同杆双架GIS图与系统图的同步更新GIS图与设备树、设备列表的同步修改设备参数编辑自定义编辑设备参数输入变电亭内部接线图－配电网络高级分析系统（DPAS）配电网络拓扑分析追踪操作操作校核状态估计充分使用变电所出口和环网柜的实时量测，结合负控系统、营业抄表系统数据配电网潮流计算短路电流计算DMS主要功能配电潮流的简单算法——拓扑分析1234配电潮流的简单算法——算法流程(1)拓扑、打开环网点形成Thevinin等值矩阵Z。(2)初始化所母线电压(3)回推计算：计算各负荷的注入，计算各支路的潮流。(4)前推计算：利用前面所得的支路潮流，计算各母线电压。(5)计算各断点的等值注入潮流。计算环路上的电流，并修正环路上的电压降。(6)判断各母线的电压叠代压差和各断点的电压差是否小于e,若是输出结果，否返回(3)。－配电网络高级分析系统（DPAS）短路电流计算统计线损理论线损无功优化网络重构DMS主要功能－配电网络高级分析系统（DPAS)停电隔离和转供电分析人工模拟设置故障或者检修的区段软件计算最小的停电隔离范围、隔离开关、受影响的用户和负荷转供电方案的生成负荷分析全系统负荷密度分析区域负荷密度分析线路负荷密度分析设备负载率分析DMS主要功能－配电工作管理系统(DMSWORK)运行监视线路潮流开关状态线路负荷带电状态系统停电范围系统挂牌、摘牌操作操作模拟记录模拟的一系列开关开合操作双电源用户供电路径切换单个或成组负荷调整支持“开始”、“前进”、“后退”、“最后”等重放操作。操作步骤可以编辑。DMS主要功能－配电工作管理系统(DMSWORK)用户报装管理报装方案生成报装记录生成、删除、维护用户报装查询：系统用户可以在系统中查询申请用电客户的报装进展情况低压报装故障报修管理报修记录登记、查询修理票打印修理票向供电局传递报修位置在GIS上的定位和显示根据线路实时带电状态和挂牌信息，确定停电的类型用户定位DMS主要功能－配电工作管理系统(DMSWORK)系统配置和安全管理GIS系统配置数据营业数据库、负控数据库、关口表数据库等的访问设置线路设备的颜色和图符形式，设备标注设置等等。不同的用户指定不同的权限。用户权限信息经过加密之后，集中保存在数据库中。系统只准许用户使用允许的功能，禁止不被允许的功能。DMS主要功能配电系统特性设备量大、面广、分布分散实时运行和离线管理相结合配电网络、设备数据和用户数据相融合实时数据和历史数据结合电网图形和地理图形共同表现图形和数据的结合扩展灵活、变化快通信方式传播媒介传播速率传输距离主要用途配电线载波高压配电线50~300bit/s10kmFTU、TTU与区域工作站间通信低压配电线载波低压配电线50~300bit/s台区内低压用户抄表工频控制配电线10~300bit/s较短负荷控制脉动控制配电线50~60bit/s较短负荷控制和远方抄表电话专线公用电话网300~4800bit/s较长FTU与区域工作站及区域工作站或RTU与控制中心通信拨号电话公用电话网300~4800bit/拨号时间长较长远方抄表与远方维护CATV通道有线电视网300~9600bit/s有线电视网内负荷控制现场总线屏蔽双绞线几十比特率2kmFTU、TTU与区域工作站间通信、分散电能采集、设备内部通信等RS-485屏蔽双绞线9600bit/s2km同上多模光缆多模光缆2Mbit/s5km同上单模光缆单模光缆2Mbit/s50km通信主干线无线扩频自由空间128kbit/s50km通信主干线VHF电台自由空间128kbit/s50km通信主干线UHF电台自由空间128kbit/s50km通信主干线多址微波自由空间128kbit/s50km通信主干线调幅广播自由空间1200kbit/s50km负荷控制调频广播自由空间1200kbit/s50km负荷控制卫星自由空间1200kbit/s全球时钟同步配电自动化二次通信方式选择DMS软件体系结构