配电网和配电自动化系统 董张卓配电网自动化技术概述-董张卓

《配电网和配电自动化系统 董张卓配电网自动化技术概述-董张卓》由会员分享，可在线阅读，更多相关《配电网和配电自动化系统 董张卓配电网自动化技术概述-董张卓（273页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、配电网自动化技术,董张卓 教授 2014.9.2,1.课程的内容和基本要求,配电网自动化技术是一个统称，目前它由多个子系统构成，内容和概念，随时间的变化会发生变化。 课程和电力生产的实际紧密相关； 是一门不断发展和不断完善的技术； 内容:以配电网调度自动化系统为核心，介绍各个部分。装置原理，通信系统，主站系统，变电站自动化系统，馈线自动化系统。,掌握配电自动化系统的基本原理，熟悉自动化系统的基本结构。打下一个良好的基础。 师傅引进门，修行靠自己。,2. 课程的特点,综合性强的专业课，知识点多，跨多个学科，除具备配电系统的知识外，掌握现代计算机技术，数字电子学，数字通信技术，工程数学、电路等课程

2、的知识。,3.学习要求:,(1) 及时复习，模拟电路、数字电路、计算机机等。 (2) 掌握自动化系统的原理和构成，举一反三。 (3) 学习无深浅之分，通过对知识的扩充、理解，可以将知识扩充到电力系统自动化。 (4) 勤思考，发现问题. 能不能用已学习的知识解决问题，能解决到什么程度。不知道的概念，及时查资料。 (5) 记笔记和完成作业。,4. 教材,机械工业出版社配电网及配电自动化系统。 参考书: 付周兴, 电力系统自动化，中国电力出版社。,第1章 概述,电力：现代社会最重要的能源。目前无可替代。 不足：对国民经济和人民生活造成影响。 中断：工厂不能生产，政府不能办公、学校不能上课、医院正常工

3、作无法开展， 机场瘫痪 、 交通瘫痪 、航班延迟 、成千上万的人被困在地铁社会秩序混乱，人们无法正常生存。 .,电力工业是人类现代文明的基础。,安全、稳定、可靠供电是现代社会对电力供应的基本要求。现代高技术、高精密的装备对电能质量也提出了更高的要求。 电力是特殊商品。 电力供应的中断要追究电力经营者的责任。,配电网是电力系统相对薄弱的环节： 措施：提高配电网装备水平和其自动化水平。 装备：一次设备和二次设备。 配电自动化：用现代计算机、通信、电子及软件技术与配电设备相结合，实施配电网在正常和事故状态下的运行监视、控制自动化的综合性技术。,欧美、日等先进国家开展配电系统自动化工作已有较长历史。

4、我国：上世纪九十年代末，开展配电自动化系统的研究和应用。 实践证明：配电自动化系统可以大大提高配电网的安全运行水平，提高供电质量，优化电网的运行、节能降耗。 实施配电自动化是配电网发展的必然趋势。,1.1 电力系统和配电系统,电力系统：由发电、输电网、配电网、用电（用户） 四部分组成有机整体。完成电能的生产、输送、分配的任务。 别称： 电力网：输电网和配电网。 动力系统：电力系统和发电厂动力部分的总和。 一次和二次设备。,电力生产必须时刻保持与消费平衡。,一次：生产、变、输、配、用电能等设备，由主设备构成的系统称为主系统。 二次：保证安全可靠运行的继电保护装置、安全自动装置、调度自动化系统和电

5、力通信等相应的辅助系统。,实际电网要复杂的多。一般省级电网仅接入输电网的发电厂达到数十座，变电站达到数百座，一个中等规模县级配电网，就包括数千公里的配电线路，数千台配电变压器。,(1) 发电厂：发电机机械能转变为电能,经过升压接入输电系统。 (2) 输电网：完成将电能由发电厂输送到负荷中心的任务，由多座变电站和输电线路相互连接网络组成。 (3) 配电网：从输电网接受电能并通过配电线路和变电站将电能输送到用户的电网。 (4) 用户：用户配电设施及各种用电设备。,1.1.1 输电网组成和作用,高电压等级的电网，是电力系统中的主要网络（简称主网），起到电力系统骨架的作用，所以又称为主网架。 超高压交

6、流输电，超高压直流输电，这种输电系统通常称为交、直流混合输电系统。 输电网由厂站（发电厂升压站、变电站）、和输电线路构成。,结构特点和作用,输电线路,输电通路的主要组成部分，架空线。 主要部件有:导线、避雷线（简称地线）、金具、绝缘子、杆塔、拉线和基础、接地装置等。 从一个变电站连接到另一个变电站。,变电站和输电网中的变电站,变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过变压器将各级电压的电网联系起来。 主要设备： 变换电压的变压器； 开闭电路的开关设备； 汇集和分配电能的母线； 计量和控制用的互感器、仪表、继电保护装置； 防御过电压的防雷装置，如：避雷

7、器、避雷针等； 通信装置； 无功补偿装置。,变电站按电压等级： 升压变电站、降压变电站 变电站在电网中的地位：,(1) 升压变电站 电力系统送端变电站，将发电厂的电压升成高压，直接或通过输电线路接入输电网。 (2) 枢纽变电站 位于电力系统的枢纽点，它的电压是系统最高输电电压。 电压等级有220kV、500kV、330kV、750kV、1000kV和其它变电站连成环网，全站停电后，将引起系统解列，甚至整个系统瘫痪。主变压器容量大。,(3) 中间变电站 以交换潮流为主，起系统功率交换的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集23个电源，同时兼有降压给当地用户供电（地区一次变电站），这样的变电站全站

8、失压后，将引起区域电网的解列，造成大面积停电。 (4) 地区一次变电站 位于地区网络的枢纽点，是与输电网相连的地区受电端变电站，任务是直接从主网受电，向本供电区域供电。全站停电后，可引起地区电网瓦解，影响整个区域供电。电压等级一般采用220kV、330kV、500kV、750kV或1000kV。地区一次变电站主变压器容量较大，出线回路数较多，对供电的可靠性要求也比较高。,1.1.2 配电网,将电能通过配电线路送到电能用户，可以分为高压、中压、和低压配电网； 高压配电网的电压一般为35110kV或更高； 中压配电网的电压一般为10（20）kV； 低压配电网的电压一般为380/220V。,电气工程

9、概论,23,和输电网的分界： 从输电网地区一次降压变电站变压器的低压侧为分界，将电能分配到用户的电网，作用是将电力分配到配电变电站后再向用户供电，也有一部分电力不经配电二次变电站，直接分配到大用户，由大用户的配电装置配电。,按供电区域的用电特性，配电网可分为城市配电网、农村配电网和工厂配电网等；,运行方式：环网设计、辐射运行。,配电网分为高压配电网和中压配电网，高压配电网完成将一次变电站的电能输送到负荷中心的任务。在负荷中心经过二次变电站，将高压110kV或35kV变成中压10kV(20kV)，通过中压专线、或中压公网将电能输送到终端变电站。终端变电站将中压变成低压，通过低压馈线输送到用户。,

10、一个区域配电网不与邻近区域的配电网直接有横向联系，通过输电网发生联系。配电网不同电压等级的纵向联系通过逐级降压形成。配电网要避免形成电磁环网。,配电网中的主要设施：,一次降压变电站低压侧（输电网），地区二次降压变电站，终端变电站，以及为了延伸终端变电站母线的开闭所，及公网配电线路、配电变压器、配电负荷开关、环网柜及配网中各种二次设备等设施组成。,(1) 地区二次降压变电站 由一次变电站高压线路供电，将电压由高压降为中压，由中压线路直接向本地区负荷供电的变电站，供电范围小，主变压器容量与台数根据电力负荷而定。 (2) 终端变电站 从一次或二次变电站得到电能，直接向用户供电的变电站。全站停电后，引

11、起终端用户停电。,（3）开闭所: 延伸扩展上级变电站的母线，在靠近供电负荷区域，设置用于接受电能并能向周围的几个用电单位供出电能的电力设施。 特征：电源进线侧和出线侧的电压相同。,(4) 配电线路 将电能分配到用户的线路，按结构分为架空配电线路和电缆配电线路。 中压配电线路按用途分为公网配电线路和直送用户配电线路。,中压架空配电线路设置分段开关和分支开关，连接配电变压器。中压电缆配电线路上有电缆分支箱，环网柜等。 电缆分支箱：电缆连接用. 环网柜：一种开关柜。,电力生产的特点：,1） 电能是现代社会的主要二次能源 便于大量生产、传输和控制、以及转换，主要二次能源。 电能供应不足，制约国民经济、

12、国防和人们的日常活动。中断，造成生产、生活混乱。 2）暂态过程迅速 电能生产、传输及使用过程是复杂的电气过程，由于电磁变化快的特性，电能在传输及使用过程中，其通断、控制的过程十分快捷。 3）不能大量储存 产、供、用同时。 发电机发出的电能+损耗=用户消耗的电能 4）对质量的有严格的要求 电能不能中断(可靠性)、电压合格、频率正常。 当今“加入”对波形变化的各种指标。,1.1.3 对配电系统的运行要求,关键环节：保障电力“配得下、用得上” 。 故障：电能无法输送，用户中断供电。 运行基本要求是安全、可靠、优质、经济。 在保证安全、可靠和合格电能质量的前提下，使配电网运行处于最经济状态。,在用户侧

13、，开展需求侧管理，通过用户的用电习惯的调整，达到电力需求在时序上的分布，转移电网的峰、谷负荷，能提高配电网运行的经济性。,配电网运行的安全性和可靠性 安全性和可靠性是指保证对用户的持续供电，并保证系统本身设备的安全。 是能将输电网传输的合格电能分配给各类电力用户，为用户提供电压、频率、波形符合标准、并连续不间断的电能。 供电中，出现电力供应中断，轻则仅造成一定的经济损失，影响生产、生活质量，重者造成人身伤亡和经济损失。,可靠性保证：必须有合理的结构。 采用“闭环结构开环运行”的方式。 发生故障后, 通过开关操作将失去电源的负荷转移到其他线路上去，仍然能对用户继续供电，这样可以提高配电可靠性。

14、配电网在正常运行和故障情况下，能及时调整或恢复用户的供电，需要采用自动化的系统。,2) 配电网的负荷 负荷点：容量较小，有些负荷变化快且剧烈，有些负荷变化随机性不强。用户明确，停电检修、年校验、预试安排，要考虑到大用户的设备停运或检修。 保证对用户的持续供电非常重要，但并不等于说所有的负荷都不能停电。,按对供电可靠性的要求将负荷分为三级: (1)一级负荷 对负荷的中断供电，将可能造成生命危险、设备损坏、破坏生产过程、使大量产品报废，给国民经济造成重大损失，使市政、人民生活发生混乱等。 (2)二级负荷 对这一级负荷的中断供电，将造成大量减产，交通停顿，使城镇居民生活受到影响等。 (3)三级负荷

15、所有不属于一、二级的负荷，如工厂的附属车间、小城镇等负荷属于第三级负荷。 一级负荷不能停电;二级负荷，如有可能，也要保证不间断供电。,3) 经济性 配电网线路长、设备多，线损率达到49%左右，通过合理安排配电网的运行方式，能够有效降低线损率。 无功优化，即通过补偿电容器的设置改变网络中的无功分布，达到降低线损改善电压质量的目的。由于负荷变化的随机性，可采用能分级调节或连续调节无功补偿装置，能取得更好的经济性。 改变主变的运行方式，调整配电线路的配电变压器容量，使变压器运行在经济负荷区，能有效减少配电变压器的损耗。,4) 用户电流波形的畸变对配电网的影响 电流畸变原因：冲击性、不对称、非线性负荷

16、 如电弧炉、整流器、调频设备、单相负荷、大功率电动机等。 结 果：网中电压波形畸变。导致配电网运行状态偏离理想状态，供电系统的电压幅值不再保持恒定不变，三相电压出现不平衡，以及产生谐波等。 电压波形的畸变，会降低电力设备的利用率，并加速设备绝缘老化，以及引起保护装置发生误动，电能计量误差过大等。,1.2 配电系统的发展和现状,配电网，由于点多、面广的特点，和输电网相比，受投资和效益的影响，长期以来，配电网发展相对滞后。城市和农村配电网在技术标准、装备水平及管理等方面存在差异，其发展极度不平衡。 1990年代前，由于受“重发、轻配”思想的影响，配电网和主网相比，存在一次设备差，自动化水平低的情况，存在有电送不出的问题。,城市电网：在负荷高峰期或特殊气象情况下，设备故障频发，出现严重的局部过负荷。 农村配电网：负荷以照明为主、少量动力，大部分偏远地区线路存在供电半径长、线径细，供电电压质量差，同时由于国家电力供应紧张，无法保证农村的正常连续供电。,从1998年开始城乡电网以向用户提供优质可靠电能为目标的建设与改造。 城乡电网建设与改