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1、配电网规划配电网规划沈阳农业大学沈阳农业大学信息与电气工程学院信息与电气工程学院孟晓芳孟晓芳第八章第八章 智能配电网规划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
2、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。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。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。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
3、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。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
4、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。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
5、；(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，
6、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。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。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
7、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；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
8、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。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-CO-1s-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。(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
9、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。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、OS
10、M1、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)当线路e区段发生短路故障时，整条线路的动作过程：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；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；若为永久性故障，重合器OSM2再次执行快曲线分闸，IRM
11、1、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。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。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
12、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。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
13、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。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
14、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。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
15、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。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
16、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。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。5) 监视窗口的自由操作为了使各线路的现场运行状态更加直观的显示，以及方便用户对各个监控点的查看，系统采用了图形化的方法对监控结果进行展示，并支持图形的全幅显示、放大、缩小、自由缩放和拖动操作。当全幅显示时，整个监控范围内的运行状况都在一个监控窗格内显示。为了更加清晰，还提供了图形的放大、缩小和自由缩放。系统提供的拖放功能可以支持在不同监控位置之间漫游。(2) 馈线自动化下位机系统馈线自动化下位机系统原理如图8-23所示，短路保护开关主要用于断路器/开关控制，以实现10k
