電力系統基礎知識 -

用戶所構成。習慣上將配電電壓1kV以上的部分稱為高壓配電網,其額定電壓一般為35kV、10kV和等;將配電電壓不足1kV的部分稱為低壓配電網,其額定電壓一般為單相220V和三相380V。

15. 2.1. 配電變電站(RTU)

配電變電站實際上是配電網的電源,屬調度管轄范圍。電網調度自動化系統已有10kV出線開關狀態等信息,故可通過調度自動化系統轉發其相關信息。

16. 2.2. 配電線路(柱上開關或環網開關FTU) 17. 2.2.1. 架空配電網 18. 2.2.2. 配電電纜網

19. 2.3. 配電變壓器、箱式變、配電室(TTU) 20. 2.4. 開閉所、開關站(RTU)

3. 3.配電網的特點

從體系結構上,配電網可分作輻射狀網、樹狀網和環狀網,如圖1-2所示。

(a)輻射狀網

(b)樹狀網 (c)環狀網 圖1-2 配電網的體系結構 配電網一般具有下述特點:

1.深入城市中心和居民密集點; 2.傳輸功率和距離一般不大;

3.供電容量、用戶性質、供電質量和可靠性要求千差萬別,各不相同。 4.配電設備分布在大街小巷,大多數設備需在戶外運行。

5.配電網一般環網建設,開環運行。環網建設以提供備用電源,提高供電可靠性,開環運行以減小故障電流(保證開關有足夠的開斷能力),避免出現倒供電現象。

我國配電網除有上述一般特點外,還有一個顯著特點,在多數10KV網絡中一般中性點不接地,在發生單相接地時,仍允許供電一段時間。這一特點使得我國的配電自動化系統不能直接引進國外設備,而必須結合我國配電網的實際情況,逐步加以改進。

4. 4.配電自動化的概念

配電管理系統(Distribution Management System,簡稱DMS):對變電、配電及用電過程的監視、控制和管理的自動化系統。它與輸電網中的能量管理系統(EMS)是處于同一層次的,二者不同之處是EMS管理發電,而DMS管理負荷。圖1-1示出EMS和DMS在電力系統中的關系。

發電廠 升壓變 輸電網 降壓變 配電網 用戶 能量管理系統(EMS) 配電管理系統(DMS) 綜合管理層

AGC 調度自動化 圖1-1 EMS和DMS在電力系統中的關系 SCADA層 配電自動化系統(Distribution Automation System,簡稱DAS)是一種可以使配電企業在遠方以實時方式監視、協調和操作配電設備的自動化系統,其內容包括配電網數據采集和監控(SCADA)、配電地理信息系統(GIS)和需方管理(DSM)幾個部分。DAS是和輸電網自動化的調度自動化系統(SCADA)處于同一層次的,如圖1-1所示。配電自動化系統和配電管理系統的涵蓋關系如表1-1所示。

配電自動化 DSM

進線監視 配電SCADA系統 10kV開閉所、變電站自動化 饋線自動化 變壓器巡檢與無功補償

DMSS

配電自動化 網絡分析和優化 需方管理 地理信息系統 負荷監控與管理 遠方抄表與計費自動化 工作管理 表1-1 配電自動化系統和配電管理系統的涵蓋關系 調度員培訓模擬 ,簡稱NA)包括潮流分析和網絡拓撲優化,目的在網絡分析和優化(Network Analysis 于通過以上手段達到減少線損,改善電壓質量等目的。此外,還包括降低運行成本、提高供電質量所必須的分析等。

工作管理系統(Work Management System,簡稱WMS)是指對設備進行監測,并對采集的數據進行分析以確定設備實際磨損狀態,并據此檢修規劃的順序進行計劃檢修。

調度員培訓模擬系統(Dispatcher Training System,簡稱DTS)是指通過用軟件對配電網的模擬仿真的手段,對調度員進行培訓。當DTS的數據來自實時采集時,也可幫助調度員在操作前了解操作的結果,從而提高調度的安全性。

配電自動化系統是配電管理系統主要的內容。

配電SCADA系統是指配電自動化系統中,從為配電網供電的l10kV主變電站的10kV部分的監視,到10kV饋線自動化以及l0kV開閉所、配電變電所和配變的自動化。SCADA功能是指將上報的實時數據信息與GIS相結合,以便于操作和管理人員更方便地動態分析配電網的運行情況。

進線監視一般完成對配電網進線變電所的開關位置、母線電壓、線路電流、有功和無功功率以及電度量的監視。

饋線自動化(Feeder Automation,簡稱FA)是指在正常情況下,遠方實時監視饋線分段開關與聯絡開關的狀態和饋線電流、電壓情況,并實現線路開關的遠方合閘和分閘操作。在故障時獲取故障記錄,并自動判別和隔離饋線故障區段以及恢復對非故障區域供電。

開閉所和配電變電站自動化(Substation Automation,簡稱SA)完成對配網中10kV開閉所,小區變的開關位置,保護動作信號,小電流接地選線情況,母線電壓,線路電流,有功和無功功率以及電度量的遠方監視、開關遠方控制、變壓器遠方有載調壓等。

變壓器巡檢系指對配電網中箱式變、變臺的參數遠方監視和補償電容器的自動投切和遠方投切等。

負荷監控和管理(Load Control&Managemt,簡稱LCM),是根據用戶的用電量、分時電價、天氣預報以及建筑物內的供暖特性等進行綜合分析,確定最優運行和負荷控制計劃。對集中負荷及部分工廠用電負荷進行監視、管理和控制,并通過合理的電價結構引導用戶轉移負荷,平坦負荷曲線。

遠方抄表與計費自動化(Automatic Meter Reading,簡稱AMR)是指通過各種通信手段讀取遠方用戶電表數據,并將其傳至控制中心,自動生成電費報表和曲線等。

需方管理(Demond Side Management,簡稱DSM)實際上是指電力的供需雙方共同對用電市場進行管理,以達到提高供電可靠性,減少電能損耗及供需雙方的費用支出的目的。

地理信息系統(Geographic Information System,簡稱GIS)的引入是配電自動化的主要特點之一,因為配電網節點多、設備分散,其運行管理工作常與地理位置有關,將GIS與一些屬性數據庫結合,可以更加直觀地進行運行管理。 21. 4.1. 地理信息系統

配電自動化中的GIS的內容主要包括:

設備管理(Facilities Management,簡稱FM)是指將變電站、饋線、變壓器、開關、電桿等設備的靜態技術數據和動態實時數據反映在地理背景圖上。

用戶信息系統(Customer Information System,簡稱CIS)是指借助GIS,對大量用戶信息,如用戶名稱、地址、帳號、電話、用電量和負荷、供電優先級、停電記錄等進行處理,便于迅速判斷故障的影響范圍,而用電量和負荷的統計信息還可作為網絡潮流分析的依據。

停電管理系統(Outage Management System,簡稱OMS)是指接到停電投訴后,GIS通過調用CIS和SCADA功能,迅速查明故障地點和影響范圍,選擇合理的操作順序和路徑,顯示處理過程中的進展,并自動將有關信息轉給用戶投訴電話應答系統。

此外,配電自動化中的GIS還可具有輔助配電網發展規劃設計功能等。

5. 5.配電自動化的意義

在正常運行情況下,通過監視配網運行工況,優化配網運行方式。

當配網發生故障或異常運行時,迅速查出故障區段及異常情況,快速隔離故障區段,及時恢復非故障區域用戶的供電,縮短對用戶的停電時間,減少停電面積。

根據配網電壓合理控制無功負荷和電壓水平,改善供電質量,達到經濟運行目的。 合理控制用電負荷,從而提高設備利用率,改善電能質量。

自動抄表計費,保證抄表計費的及時和準確,提高了企業的經濟效益和工作效率。 在人力盡量少介入的情況下完成大量的重復性的工作。如:查抄用戶電度表、監視和記錄變壓器油溫、檢查核對配電變電所的負荷、沿配電線路合或分開關、投入或切除補償電容器、升或降有載調壓裝置分接頭以調節電壓等。

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