调自动化及配网自动化概述.pptx

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1、电力系统和电力网电力系统由各种设施、设备组成的电能生产和消费系统将自然界的一次能源通过发电转化为电能，经过输电和配电将电能供应到用户发电、输电、变电、配电、用电电力网（电网）电力系统中，各级电压的电力线路及其联系的变电所组成的统一体输电、变电、配电第1页/共66页电力系统一般过程民用配配输输用用能量管理系统能量管理系统配电管理系统配电管理系统 发发工业第2页/共66页电力系统的基本组成发电将其他形式的能量转化为电能输电将电能量从发电厂传输到使用电能的地区配电将电能量逐步传送到使用电能量的用户用电用户将电能量转化为其它形式的能量变电为了便于电能的传输与使用，进行电压等级的变换第3页/共66页电力

2、系统发电与负荷发电出力负荷负荷性质负荷曲线第4页/共66页电力系统电压等级电压等级的意义我国常用电压等级750kV500kV330kV220kV110kV35kV10kV第5页/共66页主要电气设备输配电线路母线变压器（主变）开断设备断路器、负荷开关、隔离开关熔断器互感器避雷器第6页/共66页人机交互界面图形第7页/共66页电气连接方式、运行方式电气连接方式无备用有备用运行方式运行热备用冷备用检修第8页/共66页中性点运行方式直接接地不接地不直接接地第9页/共66页电力系统（网络）的特点电力的传输效率高、环境污染小、电源和负荷可放置在适合之处。电能不易大量存储，生产和利用同时完成，协调控制重要

3、。规模巨大，横跨几千公里，事故影响大。发电机同步运转，机、电、磁相互关联，分析复杂。第10页/共66页电力传输的特点电能生产的瞬间平衡发电输电配电用电，多环节的连续性电能传输的快速性地域分布广互联大系统第11页/共66页电力系统运行控制目标安全、优质、经济、环保复杂性电力系统的庞大和复杂电力系统的特点（平衡性、瞬时性）电力负荷随时变化、随机性运行控制参与人员广第12页/共66页电力系统的调度调度是电力系统的重要生产部门协调用电和发电的平衡确保输、配电网安全运行（正常、事故）合理运行、提高经济性和电能质量我国现行的五级调度体制国调、网调、（省）中调、地调、县调第13页/共66页电力系统调度基本工

4、作预测负荷编制发电计划运行方式安排指挥倒闸操作事故处理经济调度第14页/共66页电力系统自动化电力系统的运行控制需要自动化大量的自动化装置计算机技术和电子技术在电力系统自动化领域的应用：调度自动化系统SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）EMS（Energy Management System）变电站自动化系统配网自动化系统电能量计费与管理系统负荷控制与管理系统第15页/共66页调度自动化系统SCADA监视控制与数据采集PAS电力系统分析应用软件DTS调度员仿真培训系统第16页/共66页调度自动化系统的功能发展基本的监视功能（遥测、遥信）

5、使调度员具备了“千里眼”，知道现场的情况加上遥控与遥调，构成完整的SCADA功能不仅具备“千里眼”，还具备了“千里手”PAS功能，上升到能量管理系统（EMS）将电路理论的知识运用到电力调度中从经验型调度过渡到分析型调度调度员培训系统（DTS）利用电路理论来仿真、培训调度员第17页/共66页电力系统的表征量电压电流频率（周波）功率有功功率、无功功率、视在功率负荷、出力功率因数相角、功率因数各种状态量开关位置、保护信号、辅助信号等等第18页/共66页电力系统运行控制所需的信息遥测量：母线电压；各线路的有功、无功功率或电流；变压器有功、无功功率、分接头档位；发电机/电厂所发有功、无功出力；电站/厂，

6、线路有功电度；系统频率；水库水位；气象数据。遥信量：断路器的合、分状态；隔离刀闸的合、分状态；各个元件保护状态；自动装置的动作状态；事故总信号。第19页/共66页电力监控系统的基本功能运行数据和运行状态监视遥测、遥信基本的控制功能遥控、遥调基本的数据统计分析和存储功能第20页/共66页电网监控系统的基本组成主站系统：安装在调度中心的自动化机房，是由多台计算机组成的一个网络系统，主要完成分站采集的状态和数据的显示、存储以及电网的自动监控和自动控制等功能。分站系统：主要由分布在发电厂和变电站的数据采集和控制设备单元组成，主要是RTU（远程终端单元），完成安装地点的电网运行状态和数据的采集以及设备的

7、远程控制功能通信系统：由各种通信通道和通信设备组成，主要完成分站和主站系统的远程通信功能。第21页/共66页能量管理系统（EMS）网络计算分析状态估计、潮流计算、最优潮流自动监视安全分析、事故预警负荷计划负荷预报（测）、日开停机计划、日发电计划电网自动优化控制自动发电控制（AGC）、自动电压控制（AVC）、经济调度（EDC）、电力市场交易系统调度员培训仿真系统（DTS）从经验型调度到分析型调度从经验型调度到分析型调度 第22页/共66页调度自动化主站系统基本组成通道柜：主要完成分站信号的接入功能，前置机CCM：提供数据采集、规约解释、规约转换等通信服务管理机ADM（服务器）：提供数据存储，访问

8、服务计算分析服务器：提供电网计算分析和优化控制MMI（人机交互）：提供系统监控和维护第23页/共66页主站系统的基本功能模块前置通讯接收数据处理数据库系统人机界面数据发布报表处理系统互联与其他系统接口等第24页/共66页主站系统数据流向一次设备RTU控制机构变换装置前置通讯测量量、状态量、电度量YC YX DD控制量YK、YT采集控制数据处理服务器通 讯 通 道软总线人机界面MMI接收、处理（还原实际值）其它数据、信号控制对象软总线第25页/共66页主站系统的基本功能接受RTU或其他自动设备传送的信号，主要包括YC、YX信号，通过规约解释，得到信号的数值或状态。通过图形或表格显示电网的运行状态

9、，供调度人员监视电网的运行。通过YK，YT下发控制指令，供调度人员调控电网的运行。进行采集数据的存储，计算等，提供基本的统计和报表。与下级和上级调度系统进行互联，完成数据的交换和远程控制。进行电网的计算分析和优化控制，提供电网的自动监控和优化控制。第26页/共66页调度自动化系统分站远程终端单元（RTU）信号采集（YC、YX）控制功能（YK、YT）遥测数据采样方式（DC、AC）变电站自动化系统的部分功能从传统的RTU向微机保护发展变电站综合自动化第27页/共66页调度自动化系统通信通信方式串行通信网络通信通信规约CDTPOLLING第28页/共66页配网自动化系统针对配电线路（馈线）的自动化基

10、本功能SCADA监控FA自动隔离故障与恢复供电地理信息系统（GIS）应用配电工作管理第29页/共66页配电自动化概述 配电是电力系统发电、输电、供电和用电中直接 面向电力用户的环节 配电网一般是指110kV及110kV以下电压等级的电网 配电系统由馈线、降压变压器、断路器、继电保 护装置、测量和计量仪表以及通信和控制设备等 构成第30页/共66页电力系统、配电网发电厂升压变电站变电站变电站变电站220kV220kV220kV220kV变电站变电站变电站110kV110kV110kV35kV变电站10kV馈线第31页/共66页调度自动化与配网自动化的区别一般以监控的对象来划分界限配网自动化负责从

11、变电站出来到用户的线路调度自动化主要负责变电站和变电站间的线路调度自动化覆盖了配电网的一部分功能上调度自动化主要着眼于为调度生产服务，提高调度的自动化水平和工作效率，生产监控方面的多，管理方面的内容少配网自动化主要着眼于为配电生产管理服务、提高配电管理的水平和工作效率，不仅生产监控方面多，管理方面的内容也多第32页/共66页配电自动化系统的概念 利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术，将配电网实时信息、离线信息、用户信息、电网结构参数、地理信息进行集成，构成完整的自动化管理系统，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理。它是实时的配电自动化与配电管理系统集成为一体的系

12、统。摘自：摘自：DL/T 814-2002DL/T 814-2002配电自动化系统功能规范配电自动化系统功能规范第33页/共66页配电自动化范围配电自动化范围配电自动化涉及的范围主要是指10kV中压系统及0.4kV级低压，一般是从变电站的主变低压10KV侧和10KV母线开始，直至电力用户为止。主变主变低压侧开关出线开关母线侧刀闸出线刀闸馈线段馈线分段开关母线侧刀闸主变侧刀闸10KV母线第34页/共66页配网自动化系统的两个方面实时的配电自动化系统配电SCADA监控馈线自动化FA故障的自动隔离与非故障区自动恢复配电管理自动化系统AM/FM/GISDWM工作管理第35页/共66页如何理解配网自动化

13、配网自动化是一个比较大的范畴可以是一个大的集成系统；也可以是若干个系统的总称；DMS=DMA+DA=DMA+SCADA+FA DMS：配电管理系统DMA：配电管理自动化AM/FM/GIS：自动成图、设施管理、地理信息系统DWM：配电工作管理DA：配电自动化SCADA：监视控制FA：馈线自动化第36页/共66页配网自动化的SCADA功能是最基本的功能之一和调度自动化的SCADA功能基本类似只是监控的对象不同通常称为配电SCADA第37页/共66页馈线自动化功能（FA）网络拓扑与带电分析运行状态、方式、供电路径与方向故障定位故障区域的自动隔离非故障区域的自动恢复供电第38页/共66页第39页/共6

14、6页FA2第40页/共66页FA3第41页/共66页FA4第42页/共66页FA5第43页/共66页FA6第44页/共66页FA7第45页/共66页电压电压-时间型就地模式故障处理原时间型就地模式故障处理原理理（1）DL1#3#4#5#2#（3）1#3#4#5#2#DL（2）1#3#4#5#DL2#（4）1#3#4#5#DL2#（5）1#3#4#5#DL2#（6）1#3#4#5#DL2#（7）1#3#4#5#DL2#（8）1#3#4#5#DL2#（9）1#3#4#5#DL2#（3）DL1#3#4#5#2#第46页/共66页主站与主站与FTU配合模式故障处理原配合模式故障处理原理理（1）DL1#

15、3#4#5#2#（3）1#3#4#5#2#DL（2）1#3#4#5#DL2#（4）1#3#4#5#DL2#（5）1#3#4#5#DL2#遥控（3）DL1#3#4#5#2#第47页/共66页两种馈线自动化方式的比较与合理选两种馈线自动化方式的比较与合理选择择基于自动化开关设备相互配合方式基于自动化开关设备相互配合方式基于自动化开关设备相互配合方式基于自动化开关设备相互配合方式基于基于基于基于FTUFTUFTUFTU和主站配合方式和主站配合方式和主站配合方式和主站配合方式主要优点主要优点主要优点主要优点结构简单，建设费用低，不需要建设通信结构简单，建设费用低，不需要建设通信结构简单，建设费用低，不

16、需要建设通信结构简单，建设费用低，不需要建设通信网络，不存在电源提取问题网络，不存在电源提取问题网络，不存在电源提取问题网络，不存在电源提取问题故障时隔离故障区域，正常时监控配网运行，故障时隔离故障区域，正常时监控配网运行，故障时隔离故障区域，正常时监控配网运行，故障时隔离故障区域，正常时监控配网运行，可以优化运行方式，实现安全经济运行可以优化运行方式，实现安全经济运行可以优化运行方式，实现安全经济运行可以优化运行方式，实现安全经济运行适应灵活的运行方式适应灵活的运行方式适应灵活的运行方式适应灵活的运行方式恢复非故障区域时可采取安全和最佳措施恢复非故障区域时可采取安全和最佳措施恢复非故障区域时

17、可采取安全和最佳措施恢复非故障区域时可采取安全和最佳措施主要缺点主要缺点主要缺点主要缺点仅在故障时起作用，正常运行时不能起仅在故障时起作用，正常运行时不能起仅在故障时起作用，正常运行时不能起仅在故障时起作用，正常运行时不能起监控作用，因而不能优化运行方式监控作用，因而不能优化运行方式监控作用，因而不能优化运行方式监控作用，因而不能优化运行方式调整运行方式后，需要重新修改定值调整运行方式后，需要重新修改定值调整运行方式后，需要重新修改定值调整运行方式后，需要重新修改定值恢复非故障区域时，无法采取安全和最恢复非故障区域时，无法采取安全和最恢复非故障区域时，无法采取安全和最恢复非故障区域时，无法采取

18、安全和最佳措施佳措施佳措施佳措施需要经过多次重合，对设备的冲击大需要经过多次重合，对设备的冲击大需要经过多次重合，对设备的冲击大需要经过多次重合，对设备的冲击大结构复杂，建设费用较高，需要通讯网络，结构复杂，建设费用较高，需要通讯网络，结构复杂，建设费用较高，需要通讯网络，结构复杂，建设费用较高，需要通讯网络，存在电源提取问题存在电源提取问题存在电源提取问题存在电源提取问题所所所所 需需需需主要设备主要设备主要设备主要设备重合器、分段器等重合器、分段器等重合器、分段器等重合器、分段器等FTUFTUFTUFTU、通信网络、子站或主站系统等、通信网络、子站或主站系统等、通信网络、子站或主站系统等、

19、通信网络、子站或主站系统等适用范围适用范围适用范围适用范围农网、负荷密度小的偏远地区、供电途径农网、负荷密度小的偏远地区、供电途径农网、负荷密度小的偏远地区、供电途径农网、负荷密度小的偏远地区、供电途径少于两条的网少于两条的网少于两条的网少于两条的网城网、负荷密度大的地区、重要工业园、供城网、负荷密度大的地区、重要工业园、供城网、负荷密度大的地区、重要工业园、供城网、负荷密度大的地区、重要工业园、供电途径多的网格状配电网、对其它供电可靠电途径多的网格状配电网、对其它供电可靠电途径多的网格状配电网、对其它供电可靠电途径多的网格状配电网、对其它供电可靠性要求高的区域性要求高的区域性要求高的区域性要

20、求高的区域第48页/共66页地理信息系统在电力系统的应用AM：直观反映电气设备的图形特征及整个电力网络的实际布设FM：对电气设备进行台帐、资产管理，进行双向查询GIS：充分利用GIS的系统分析功能，利用GIS拓扑分析模型结合设备实际状态进行运行方式分析，各种专题分析等配电网直接面向用户，尤其是城市电网，布局、走线与地理关系密切，GIS技术应用十分必要第49页/共66页泉州GIS概貌图第50页/共66页配电工作管理工作票管理操作票管理用户业扩与报装停电管理故障投诉、电话报修。第51页/共66页配网自动化系统的组成系统组成层次：主站系统区域主站配电子站远方终端FTU、TTU等通信网络配电主站配电子

21、站配电子站FTUFTUFTURTUTTUTTU配电区域主站FTU/RTUTTUFTU/RTUTTU第52页/共66页配调中心变电站/开闭所10kV馈线FTUFTUFTUFTUFTUFTUFTUFTUFTUFTU配网主站层配网子站层配网终端层配网自动化系统示意第53页/共66页配电自动化主站系统配电自动化系统的控制与管理中心 配电自动化系统功能的集中体现在整个配电自动化系统结构的最高层一般由一组计算机和其它设备组成包含配电自动化的各种功能软件第54页/共66页配网自动化主站系统基本组成通道柜：主要完成分站信号的接入功能，前置机CCM：提供数据采集、规约解释、规约转换等通信服务管理机ADM（服务器

22、）：提供数据存储，访问服务MMI（人机交互）：提供系统监控和维护GIS服务器：提供地理信息系统服务及其应用支持第55页/共66页调配一体化主站系统一体化设计实施调度自动化主站系统功能配电自动化主站系统功能接收所有的RTU、FTU数据两套系统之间无需接口功能一般只局限于实时监控功能应用模式县调：一套工作站，调配人员合一地调：一套系统，调度、配调工作站分设第56页/共66页配网自动化终端设备是用于中低压电网的各种远方监测、控制单元的总称。馈线终端单元 FTU配电柱上开关监控终端FTU开闭所（开关站）、环网柜监控终端DTU配电变压器监控终端TTU配电变压器的监测与控制第57页/共66页FTU与RTU

23、的异同相同点都具备基本的监控功能差别：FTU一般比RTU监测量少，体积小FTU除了基本的监控功能外，还具备故障检测功能所处环境不同，FTU的环境更为恶劣温度、湿度、电源等第58页/共66页配电自动化通信的特点与要求配电自动化通信的特点与要求特点：终端数量极大通信节点分散通信距离短单个终端通信数据量少要求：适应现场运行条件，具有较高的可靠性在线路故障时保证正常的通信足够的通信速率、具有双向通信能力操作维护方便经济第59页/共66页配电自动化常用通讯方式配电自动化常用通讯方式光纤通信方式点对点、主从式、双环自愈、链状无线方式无线扩频通信、数传电台有线传输RS-485/422、有线载波、现场总线通信

24、供应商直接电话线GPRS、CDMA1X小灵通配电线路载波第60页/共66页典型配电通讯系统层次图典型配电通讯系统层次图主 站 局 域 网(双网)SDH光节点SDH光节点以太网口2M E1口2M E1口2M E1口一层光纤环网终端服务器PCM设备终端层(FTU)光纤环网配变终端(TTU)RS485总线配变终端(TTU)光纤环网光M光M光M光M光MFTUFTUFTUTTU光M光M光M光MTTUTTUTTUTTU数据采集子网子站/通讯集控站SDH光节点配电终端(FTU)光纤环网FTU光M光M光MFTU网桥网桥10M/100M2M(E1)2M(E1)10M/100M光MFTUFTU无线设备无线设备第61页/共66页子站与主站的常用通讯方式子站与主站的常用通讯方式光纤收发器以太网方式E1通道网桥方式第62页/共66页两种常用的光纤组网方两种常用的光纤组网方式式双环自愈光纤断能自动愈合组成环，光纤长链状光纤断后，主站软件通过从两侧通信来实现与双环自愈相同的功能不需要组成环，节省光纤投资光MFTUFTUFTUFTUFTU主站光M光M光M光M光MFTUFTUFTUFTUFTU主站光M光M光M光M光M光M光M第63页/共66页&AnswerQuestion第64页/共66页谢谢！谢谢！第65页/共66页感谢您的观看！第66页/共66页