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配電網自動化 版權信息
- ISBN：9787030731807
- 條形碼：9787030731807 ; 978-7-03-073180-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
配電網自動化 內容簡介
本書共分為八個章節，包括配電網自動化系統、配電網通信系統、配電網自動化、主站系統饋電線自動化、配電網管理系統、配電網接地故障定位、配網自動化的運行維護。涵蓋了目前配電網自動化的詳細講解，可為相關專業技術人員和高校師生提供參考，幫助讀者實現對配電網自動化的熟練掌握。
配電網自動化 目錄
目錄
前言
第1章 配電網自動化概述 1
1.1 配電網簡介 1
1.1.1 配電網的基本概念 1
1.1.2 配電網的接線方式 1
1.1.3 配電網的運行方式 1
1.2 配電網自動化的基本原理 2
1.2.1 配電網自動化簡介 2
1.2.2 配電網自動化建設 4
1.2.3 配電網自動化技術在電力系統中應用的意義 5
1.3 配電網自動化的發展歷史及其發展趨勢 5
1.3.1 國外配電網自動化的發展歷史 5
1.3.2 國內配電網自動化的發展歷史 6
1.3.3 配電網自動化的發展趨勢 7
1.4 配電網自動化系統的結構及其功能 9
1.4.1 配電網自動化系統結構 9
1.4.2 配電主站的結構及功能 11
1.4.3 配電子站的結構及功能 13
1.4.4 配電終端的結構及功能 14
1.4.5 配電網自動化通信系統的結構及功能 16
1.5 配電網自動化現存的問題與解決措施 18
1.5.1 配電網自動化現存的問題 18
1.5.2 配電網自動化問題的解決措施 20
參考文獻 22
第2章 配電網自動化通信系統 23
2.1 配電網自動化通信系統的概述及設計原則 23
2.1.1 配電網自動化通信系統的功能 23
2.1.2 配電網自動化通信系統的特點 23
2.1.3 配電網自動化通信系統的設計原則 24
2.2 配電網自動化通信系統組網模式 27
2.3 配電網自動化通信系統業務 29
2.3.1 配電網自動化通信系統業務介紹 29
2.3.2 配電網自動化通信系統業務類型 30
2.3.3 通信帶寬需求 32
2.3.4 可靠性需求 33
2.4 配電網自動化通信系統通信技術 35
2.4.1 配電網自動化通信系統通信技術研究現狀及發展趨勢 35
2.4.2 配電網自動化通信系統通信技術分析 36
參考文獻 41
第3章 配電網自動化主站系統 43
3.1 配電主站硬件系統 44
3.1.1 硬件系統結構和設計原則 44
3.1.2 硬件系統功能部署 46
3.2 配電主站軟件系統 51
3.2.1 軟件系統功能 51
3.2.2 軟件系統設計原則 51
3.2.3 軟件系統結構 53
3.3 配電主站集成方案 56
3.3.1 SCADA系統 56
3.3.2 GIS 56
3.3.3 SCADA系統和GIS集成方案 58
3.3.4 信息交互系統集成方案 59
3.3.5 饋線終端集成方案 59
參考文獻 60
第4章 饋線自動化 62
4.1 配電網自動化遠方終端設備 62
4.1.1 微機遠動終端 62
4.1.2 饋線遠方終端 64
4.1.3 配電變壓器遠方終端 68
4.2 饋線自動化開關器件 70
4.2.1 斷路器 70
4.2.2 重合器 71
4.2.3 分段器 74
4.2.4 重合器與分段器配合 75
4.3 饋線自動化的控制系統 78
4.3.1 電力負荷控制系統 79
4.3.2 電壓控制系統 79
參考文獻 80
第5章 配電管理系統 81
5.1 配電網自動化系統應用軟件 81
5.1.1 配電網自動化系統的基本概述 81
5.1.2 配電網自動化系統的基本結構與功能 81
5.1.3 配電網自動化系統的技術支持 82
5.1.4 配電網自動化系統應用軟件的功能 83
5.1.5 配電網自動化系統應用軟件的技術分析 83
5.2 配電網地理信息系統 84
5.2.1 配電網地理信息系統的應用與發展趨勢 84
5.2.2 配電網地理信息系統的需求分析 85
5.2.3 配電網地理信息系統的相關技術 86
5.3 配電網規劃設計管理系統 88
5.3.1 交直流混合配電網現狀 88
5.3.2 VSC的控制模型 88
5.3.3 案例結果研究 89
參考文獻 95
第6章 配電網接地故障定位 97
6.1 配電網單相接地故障特征及其基礎理論 97
6.1.1 中性點不接地系統發生單相接地故障后的穩態信號特征 97
6.1.2 中性點不接地系統發生單相接地故障后的暫態信號特征 97
6.1.3 單相接地故障電路理論 98
6.1.4 三相對稱基礎理論 98
6.2 配電網單相接地故障監測及其定位理論 99
6.2.1 基于穩態信號特征的監測方法 99
6.2.2 基于暫態信號特征的監測方法 100
6.2.3 單相接地故障檢測及其定位理論 101
6.3 配電網的故障定位方法 104
6.3.1 二進制粒子群算法 104
6.3.2 行波定位法 105
6.3.3 小電流接地故障定位法 106
6.3.4 配電網故障定位步驟 108
6.4 配電網故障恢復 109
6.4.1 配電網故障恢復的模式 110
6.4.2 配電網故障恢復的要求 110
6.4.3 配電網故障恢復的特點 111
6.4.4 分布式電源對故障恢復的影響 111
參考文獻 112
第7章 配電網自動化的運行維護 114
7.1 配電網自動化的智能建設和運行維護 114
7.2 智能配電終端的故障處理 114
7.2.1 智能配電終端隱蔽故障檢測系統 115
7.2.2 智能配電終端故障隔離模塊 118
7.2.3 智能配電終端故障定位 119
7.2.4 故障監測終端故障判據 121
7.3 開關故障處理 123
7.3.1 配電網故障指示器和分段開關的優化配置 123
7.3.2 分段開關的預期中斷成本計算 124
7.3.3 分段開關的優化配置方法 125
7.4 開關運行維護 126
7.4.1 配電網自動化開關全過程管理 126
7.4.2 配電網自動化開關運行維護 129
參考文獻 131
前言
第1章 配電網自動化概述 1
1.1 配電網簡介 1
1.1.1 配電網的基本概念 1
1.1.2 配電網的接線方式 1
1.1.3 配電網的運行方式 1
1.2 配電網自動化的基本原理 2
1.2.1 配電網自動化簡介 2
1.2.2 配電網自動化建設 4
1.2.3 配電網自動化技術在電力系統中應用的意義 5
1.3 配電網自動化的發展歷史及其發展趨勢 5
1.3.1 國外配電網自動化的發展歷史 5
1.3.2 國內配電網自動化的發展歷史 6
1.3.3 配電網自動化的發展趨勢 7
1.4 配電網自動化系統的結構及其功能 9
1.4.1 配電網自動化系統結構 9
1.4.2 配電主站的結構及功能 11
1.4.3 配電子站的結構及功能 13
1.4.4 配電終端的結構及功能 14
1.4.5 配電網自動化通信系統的結構及功能 16
1.5 配電網自動化現存的問題與解決措施 18
1.5.1 配電網自動化現存的問題 18
1.5.2 配電網自動化問題的解決措施 20
參考文獻 22
第2章 配電網自動化通信系統 23
2.1 配電網自動化通信系統的概述及設計原則 23
2.1.1 配電網自動化通信系統的功能 23
2.1.2 配電網自動化通信系統的特點 23
2.1.3 配電網自動化通信系統的設計原則 24
2.2 配電網自動化通信系統組網模式 27
2.3 配電網自動化通信系統業務 29
2.3.1 配電網自動化通信系統業務介紹 29
2.3.2 配電網自動化通信系統業務類型 30
2.3.3 通信帶寬需求 32
2.3.4 可靠性需求 33
2.4 配電網自動化通信系統通信技術 35
2.4.1 配電網自動化通信系統通信技術研究現狀及發展趨勢 35
2.4.2 配電網自動化通信系統通信技術分析 36
參考文獻 41
第3章 配電網自動化主站系統 43
3.1 配電主站硬件系統 44
3.1.1 硬件系統結構和設計原則 44
3.1.2 硬件系統功能部署 46
3.2 配電主站軟件系統 51
3.2.1 軟件系統功能 51
3.2.2 軟件系統設計原則 51
3.2.3 軟件系統結構 53
3.3 配電主站集成方案 56
3.3.1 SCADA系統 56
3.3.2 GIS 56
3.3.3 SCADA系統和GIS集成方案 58
3.3.4 信息交互系統集成方案 59
3.3.5 饋線終端集成方案 59
參考文獻 60
第4章 饋線自動化 62
4.1 配電網自動化遠方終端設備 62
4.1.1 微機遠動終端 62
4.1.2 饋線遠方終端 64
4.1.3 配電變壓器遠方終端 68
4.2 饋線自動化開關器件 70
4.2.1 斷路器 70
4.2.2 重合器 71
4.2.3 分段器 74
4.2.4 重合器與分段器配合 75
4.3 饋線自動化的控制系統 78
4.3.1 電力負荷控制系統 79
4.3.2 電壓控制系統 79
參考文獻 80
第5章 配電管理系統 81
5.1 配電網自動化系統應用軟件 81
5.1.1 配電網自動化系統的基本概述 81
5.1.2 配電網自動化系統的基本結構與功能 81
5.1.3 配電網自動化系統的技術支持 82
5.1.4 配電網自動化系統應用軟件的功能 83
5.1.5 配電網自動化系統應用軟件的技術分析 83
5.2 配電網地理信息系統 84
5.2.1 配電網地理信息系統的應用與發展趨勢 84
5.2.2 配電網地理信息系統的需求分析 85
5.2.3 配電網地理信息系統的相關技術 86
5.3 配電網規劃設計管理系統 88
5.3.1 交直流混合配電網現狀 88
5.3.2 VSC的控制模型 88
5.3.3 案例結果研究 89
參考文獻 95
第6章 配電網接地故障定位 97
6.1 配電網單相接地故障特征及其基礎理論 97
6.1.1 中性點不接地系統發生單相接地故障后的穩態信號特征 97
6.1.2 中性點不接地系統發生單相接地故障后的暫態信號特征 97
6.1.3 單相接地故障電路理論 98
6.1.4 三相對稱基礎理論 98
6.2 配電網單相接地故障監測及其定位理論 99
6.2.1 基于穩態信號特征的監測方法 99
6.2.2 基于暫態信號特征的監測方法 100
6.2.3 單相接地故障檢測及其定位理論 101
6.3 配電網的故障定位方法 104
6.3.1 二進制粒子群算法 104
6.3.2 行波定位法 105
6.3.3 小電流接地故障定位法 106
6.3.4 配電網故障定位步驟 108
6.4 配電網故障恢復 109
6.4.1 配電網故障恢復的模式 110
6.4.2 配電網故障恢復的要求 110
6.4.3 配電網故障恢復的特點 111
6.4.4 分布式電源對故障恢復的影響 111
參考文獻 112
第7章 配電網自動化的運行維護 114
7.1 配電網自動化的智能建設和運行維護 114
7.2 智能配電終端的故障處理 114
7.2.1 智能配電終端隱蔽故障檢測系統 115
7.2.2 智能配電終端故障隔離模塊 118
7.2.3 智能配電終端故障定位 119
7.2.4 故障監測終端故障判據 121
7.3 開關故障處理 123
7.3.1 配電網故障指示器和分段開關的優化配置 123
7.3.2 分段開關的預期中斷成本計算 124
7.3.3 分段開關的優化配置方法 125
7.4 開關運行維護 126
7.4.1 配電網自動化開關全過程管理 126
7.4.2 配電網自動化開關運行維護 129
參考文獻 131
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配電網自動化 節選
第1章 配電網自動化概述 1.1 配電網簡介 1.1.1 配電網的基本概念 配電網（distribution network，DN）是指從輸電網或地區發電廠接收電能，通過配電設備給各類用戶進行配電的電力網。電力系統結構示意圖如圖1.1所示。 圖1.1 電力系統結構示意圖 DN通常由架空線或電纜、斷路器、降壓變壓器和各種開關組成，其作為電力系統的末端，是直接面向電力用戶的環節，在網絡運行中受用戶的影響較大。DN具有中性點不直接接地、輸電功率較小、輸送距離較短、負荷集中且對用戶類型要求較高等特點。 1.1.2 配電網的接線方式 如圖1.2所示，DN的接線方式主要分為輻射式、樹狀式、環狀式以及網格式等。接線方式直接影響線路的供電能力，因此在DN的建設中需要注意對接線方式進行合理的規劃。 1.1.3 配電網的運行方式 受電力負荷的不穩定性和多種因素的干擾，DN的供電可靠性很難保證。因此，將DN的運行方式分為正常運行、故障運行和檢修狀態三種。在實際運行中，可根據網絡的運行狀態和電網的實際負荷狀態來調整和優化運行方式。 DN的運行形式包括開環運行和閉環運行兩種[1]。閉環運行有利于提高供電可靠性和經濟性，但同時也會使繼電保護更為復雜。對于雙電源供電網絡，受環流的影響，應采用開環供電系統，以減少供電線路的能量損耗。 圖1.2 DN的接線方式 1.2 配電網自動化的基本原理 1.2.1 配電網自動化簡介 配電網自動化即采用計算機網絡技術、現代電子技術和通信技術，通過對在線和離線數據、地理圖形信息和電網結構進行集成，提高配電系統的穩定性和供電可靠性。 采用配電管理系統（distribution management system，DMS）可以對配電網進行全面的自動化管理。DMS包括需求側管理（demand side management，DSM）系統、地理信息系統（geographic information system，GIS）、數據采集與監控（supervisory control and data acquisition，SCADA）系統、高級應用（advanced application，AP）系統、呼叫服務系統、調度員調度仿真和工作管理系統。其中，*重要的支撐技術是SCADA系統和GIS。 利用SCADA系統可以獲取配電網的實時運行狀態。饋線自動化（feeder automation，FA）系統是SCADA系統的重要組成部分，其具有數據采集、數據處理與傳輸、故障診斷、負載檢測等功能，是對設備進行監控的綜合自動化系統。目前，配電網自動化終端（簡稱配電終端）主要包括數據傳輸單元（data transfer unit，DTU）、饋線終端單元（feeder terminal unit，FTU）、變壓器終端單元（transformer terminal unit，TTU）、遠程終端單元（remote terminal unit，RTU）和站控終端單元。上述配電終端設備必須放置在戶外，工作條件較差，所以其制造困難、成本較高。GIS可以將地理空間數據與計算機技術相結合，為用戶提供直觀的DN地理圖形、各地變電站以及饋線的數據和信息，大大方便了對DN的管理。此外，GIS還能將其提供的設備及空間信息與SCADA系統提供的設備實時運行狀態信息相結合，從而實現更有效的管理。然而，目前GIS所采集的數據覆蓋不全、不充分，與實際應用還有很大的差距。 配電網設備分布范圍廣，因此采集實時數據和監控網絡運行狀態都需要使用配電網自動化通信系統。其中，有線通信技術主要包括光纖通信技術和電力線通信（power line communication，PLC）技術等；無線通信技術主要包括通用分組無線服務（general packet radio service，GPRS）通信技術、碼分多址（code division multiple access，CDMA）通信技術、第三代移動通信技術（3rd generation mobile networks，3G）、第四代移動通信技術（4th generation mobile networks，4G）、第五代移動通信技術（5th generation mobile networks，5G）等。 DMS與輸電網自動化的能量管理系統（energy management system，EMS）是目標不同但處于同一層次的兩個系統，兩者的區別如圖1.3所示，兩者的軟件關系如圖1.4所示。 圖1.3 DMS與EMS的區別 圖1.4 DMS與EMS的軟件關系 1.2.2 配電網自動化建設 我國DN的電壓等級分為高壓配電電壓（110kV、63kV和35kV）、中壓配電電壓（10kV）和低壓配電電壓（380V、220V）[2]。配電網自動化的集中控制模式主要應用于框架強、通信水平低的DN，分布式控制模式主要應用于故障的自動識別和隔離。 為提高電網的運行效率和供電質量，滿足用戶需求，應根據當地DN的現狀和發展要求分階段對配電網自動化進行建設。同時，應根據配電網自動化的實際情況統一規劃區域DN，以達到經濟、可靠、實用的目標。 目前，配電網自動化系統主要包括以下五種類型。 1.簡易型配電網自動化系統 簡易型配電網自動化系統是在人工現場通過觀察故障指示器的顏色進行故障判斷，可以獨立工作，無需配電網自動化主站系統（簡稱配電主站）和配電網自動化通信系統，操作簡單、投資少、維護成本低，但不能進行實時檢測。 2.實用型配電網自動化系統 實用型配電網自動化系統是通過多種通信手段，對配電設備進行實時監測。配電主站具有SCADA功能，可以采集、監測配電變壓器等重要設備的數據。該系統的結構和控制功能簡單，投資少且實用性強。 3.標準型配電網自動化系統 標準型配電網自動化系統增加了饋線自動化功能，主要為DN提供調度服務。該系統結構更加完整、實時功能更加完善、自動化程度更高，但工程造價也更高。 4.集成型配電網自動化系統 集成型配電網自動化系統主要通過綜合數據平臺或信息總線交換技術，實現生產經營、電力營銷管理、配電網信息集成、配電網自動化系統應用功能擴展以及配電調度。該系統為供電企業提供輔助決策服務，實現對安全經濟指標的綜合分析，其結構和功能完善、方式靈活，但工程造價高。 5.智能型配電網自動化系統 智能型配電網自動化系統包括微網、儲能裝置和分布式電源（distributed generation，DG）等設備，還包括智能用電互動系統、饋線自動化自愈系統、輸電網協同調度以及智能能量管理分析軟件等。該系統運行方式靈活，且能滿足清潔能源接入的要求，可以更好地創造效益。 上述五種模式可以自由地進行轉化與升級，供電企業可以根據需求和自身特點選用合適的類型。 1.2.3 配電網自動化技術在電力系統中應用的意義 配電網自動化是電力系統自動化發展的必然趨勢，實現配電網自動化主要有以下幾方面的意義[3-5]。 1.降低投資成本 在DN中實現自動化，布線方式更加簡單。在線路的維護過程中，通過對線路連接開關進行控制，可以對重要負荷進行轉移，進而達到恢復供電的目的。配電網自動化建設在線路維護、停電時間和運行方式上比傳統的DN具有更大的優勢。 2.提高供電可靠性和電能質量 一般來說，用戶的供電停止主要原因是線路檢修和設備故障。受接線方式的限制，DN的故障預防能力一般較弱，因此需要全線停電，影響線路沒有故障的地區。而具有自動化能力的DN能夠精確隔離故障設備，在*短的時間內對故障進行隔離，以保障沒有故障的線路可以快速恢復供電。 3.提高管理效率 配電網自動化可以進一步擴大監控范圍，改變傳統配電系統中監控范圍狹窄的問題，使工作人員能夠實時監控整個電網，從而提高管理效率，對各種故障做出快速反應，實現高效管理。 4.提升用戶滿意度 配電網自動化能及時確定故障位置、故障原因以及故障程度，對恢復供電時間進行預測，并能及時處理客戶的報告和投訴，還可以制定搶修方案，及時恢復供電。 5.提高配電設備的利用率 配電網自動化可以通過負荷監測和設備管理來提高設備的利用率。 1.3 配電網自動化的發展歷史及其發展趨勢 1.3.1 國外配電網自動化的發展歷史 從20世紀50年代起，國外許多國家開始進行配電網自動化技術的研究，主要經歷了以下三個階段[6]。 **階段：20世紀50年代中期至70年代中期，是基于自動化開關設備相互配合的饋線自動化系統階段，該階段的特點是使不同開關設備之間自動配合，實現故障自動隔離，并在沒有任何通信系統和配電主站計算機系統的情況下提高區域電源的穩定性。50年代，日本在饋線上安裝了配電開關，自動識別故障并延遲關閉，實現故障區域的自動隔離。此外，日本還設計了具有自動故障診斷和隔離等功能的重合閘分段器，以保障非故障線路繼續穩定運行。60年代，日本又研發了多種長距離監控設備，可以實現遠距離控制饋線的開與關。 第二階段：20世紀70年代末至20世紀末期，是以網絡通信為基礎，饋線終端單元與后臺計算機網絡結合的階段。隨著全球科技的飛速發展，各種遠程監控設備和電力系統自動測量設備在配電網自動化系統中的應用，已逐步形成一種具有遠程監控、故障隔離、負載管理以及自動控制等功能的配電網自動化技術。 第三階段：20世紀末至今，配電網自動化系統結合了配電網GIS、停電管理系統以及故障呼叫服務和工作管理的集成系統。智能配電網自動化管理系統包括集成的變電站自動化系統、用戶負載控制系統、遠程抄表智能系統，具有150多種功能，可以達到配電網自動化的效果。 1.3.2 國內配電網自動化的發展歷史 在我國，配電網自動化的發展大致分為三個時期。 **時期：基于自動開關設備協作的配電網自動化階段，配電網的主要功能是在發生故障時通過自動開關設備的配合實現故障隔離。該時期的自動化程度很低，只能在出現故障時工作，不能在正常運行中起監測作用，無法對運行方式進行優化。 第二時期：在通信網絡基礎上采用饋線終端單元配電網自動化系統和后臺計算機網絡相互結合的模式。在正常工作時，配電網可以起調控作用。與此同時，該模式能及時發現故障，相關工作人員可以進行相應的操作，使系統恢復穩定。 第三時期：在第二時期的基礎上增加了一些新功能，形成了一個綜合自動化系統，該系統集成了DSM系統、工作人員模擬調度系統、故障呼叫服務系統和工單管理系統等。近年來，負載控制、遠程抄表、網絡損耗優化、功率優化以及配電和功耗信息管理等綜合管理技術也已經逐步部署。 圖1.5為基于GIS的營配一體化應用體系結構，該結構充分考慮數據的可靠性，并對可靠性指標進行控制，以達到保障數據安全的目的。該結構包括營銷及客服系統、配電網生產系統、配電網工程系統、配電網規劃系統等，由計量自動
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