1、 课程安排理论学时：理论学时：2828学时（学时（1414次）次）作业：作业：3 3次次实验：实验：2 2次（预约）次（预约）成绩：上课成绩：上课+ +作业作业+ +考试考试要求：要求：出勤：（不允许做和本课无关活动）出勤：（不允许做和本课无关活动）作业，（政策，缺作业，（政策，缺3,5,1/33,5,1/3）内容较多，做好内容较多，做好预习预习复习。复习。2022-6-1l教材：教材：配电自动化系统（第二版）配电自动化系统（第二版），刘健，刘健等编著，中国水利水电出版社，等编著，中国水利水电出版社，2003l电网调度自动化与配网自动化技术（第二电网调度自动化与配网自动化技术（第二版）版），王
2、士政主编，中国水利水电出版社，王士政主编，中国水利水电出版社，2006年年4月月l实用配电网技术实用配电网技术，李景禄编著，中国水利，李景禄编著，中国水利水电出版社，水电出版社， 2006年年3月月l配电网自动化系统试验配电网自动化系统试验，刘东编著，中国，刘东编著，中国水利水电出版社，水利水电出版社， 2004年年12月月l配电网综合自动化技术配电网综合自动化技术，龚静主编，机械，龚静主编，机械工业出版社，工业出版社， 2008主要参考书目主要参考书目2022-6-1关于本课程的教学关于本课程的教学l全部多媒体教学全部多媒体教学l课堂讲解、提问，思考题、作业相结合课堂讲解、提问，思考题、作业
3、相结合l目标：熟悉配电自动化系统的基本结构目标：熟悉配电自动化系统的基本结构和组成，实现手段、特点及其相关知识，和组成，实现手段、特点及其相关知识，巩固和拓展已学电力系统知识。巩固和拓展已学电力系统知识。2022-6-1主要内容主要内容l概述概述l配电自动化的通信系统配电自动化的通信系统l开闭所和配电变电所内自动化（变电站综合自开闭所和配电变电所内自动化（变电站综合自动化）动化）l馈线自动化馈线自动化l配电配电SCADA系统的组织系统的组织l远方抄表与电能计费系统远方抄表与电能计费系统l负荷控制和管理系统负荷控制和管理系统l配电自动化地理信息系统配电自动化地理信息系统l配电自动化的计算机系统配
4、电自动化的计算机系统2022-6-1第第1 1章章 概述概述l配电系统自动化配电系统自动化(Distribution System Automation, DSA) ：运用计算机技术、自动控制运用计算机技术、自动控制技术、电子技术、通信技术及高性能配电设备等技术、电子技术、通信技术及高性能配电设备等手段，对配网进行离线与在线智能监控管理，使手段，对配网进行离线与在线智能监控管理，使配网始终处于安全、可靠、优质、经济、高效的配网始终处于安全、可靠、优质、经济、高效的最优运行状态。最优运行状态。l配电系统自动化是继调度自动化、变电站自动化配电系统自动化是继调度自动化、变电站自动化后发展起来的电力系
5、统自动化新领域，覆盖面大。后发展起来的电力系统自动化新领域，覆盖面大。2022-6-1供电可靠性、供电质量要求供电可靠性、供电质量要求l供电可靠性、供电质量是电力系统的两大考核指标。供电可靠性、供电质量是电力系统的两大考核指标。均有相关标准及规范。均有相关标准及规范。1998年国家电力公司提出的考核指标：年国家电力公司提出的考核指标：l供电可靠性：供电可靠性：城市电网可靠率达到城市电网可靠率达到99.9，大城市，大城市市中心区达到市中心区达到99.99；l供电质量：供电质量：电压合格率电压合格率98（严格的供电质量包（严格的供电质量包括：括：频率合格：频率合格：49.8Hz f 50.2Hz，
6、电压：合格：电压：合格：VminVVmax；谐波含量低；电压波动与闪变幅度谐波含量低；电压波动与闪变幅度小小）。）。l为达到上述指标，要求采用提高供电自动化水平，为达到上述指标，要求采用提高供电自动化水平，实现配电系统自动化。实现配电系统自动化。2022-6-1电能主要来源电能主要来源截至2007年底，中国电力装机容量达到7.13亿千瓦 。l 火电：5.54亿千瓦亿千瓦 ，占77.70%l 水电：1.45亿千瓦亿千瓦，占20.34%l 核电：885万千瓦万千瓦，占1.24% （11台台）l 风电：403万千瓦万千瓦，占0.57% 中国是全球第一大煤炭生产国、世界第五大石油生产国，志在发展新能源
7、与可再生能源.2022-6-12020年的电力发展展望年的电力发展展望预计到预计到2020年全国需要的发电量为年全国需要的发电量为4.3万亿万亿kWh，相应的装机，相应的装机容量为容量为9.5亿亿kW左右。左右。 煤电为6亿kW，占63% (电量3万亿kWh，占4.3万亿kWh的70%)； 水电2亿kW，占21.1% (电量为7000亿kWh，占16%)； 抽水蓄能电站2500万kW，占2.6%； 新能源发电装机2.9亿kW ，约占总装机的17%。核电装机将达到8600万kW ，占5% 风电装机接近1.5亿kW ，太阳能发电装机将达到2000万kW ，生物质能发电装机将达到3000万kW 。
8、2022-6-1火电火电我国首座装备我国首座装备4台国产台国产100万千万千瓦超超临界机瓦超超临界机组的浙江华能组的浙江华能玉环电厂。玉环电厂。2022-6-1水电水电三峡水电站总装机容三峡水电站总装机容量达量达1820万万kW, 70万万kW机组机组26台台 , 2009年全部投产年全部投产年均发电年均发电量量847亿千瓦亿千瓦。2022-6-1风电风电新疆达坂城新疆达坂城2号风号风电场装有电场装有157台风台风机机,总容量达总容量达8.28万万kW, 是中国最早是中国最早开发和规模最大的开发和规模最大的风电场之一风电场之一 。2022-6-1核电核电江苏连云港田湾江苏连云港田湾核电站核电站
9、2台台106万万千瓦的机组于千瓦的机组于2007年投入商业年投入商业运行。俄罗斯设运行。俄罗斯设计。计。 2022-6-11.1 配电网及其特点配电网及其特点l配电网（配电网（Distribution Network)：电力系统中二次电力系统中二次降压所低压侧直接或降压后向用户供电的网络。降压所低压侧直接或降压后向用户供电的网络。l或：或：电力系统发电、输电和配电中直接面向电力系电力系统发电、输电和配电中直接面向电力系统用户的系统。统用户的系统。l或：或：110kV及以下电压的线路和设备构成的电力网。及以下电压的线路和设备构成的电力网。发电升压变压器或升压变电站降压变电站超高压或高压高压或中压
10、供电配电（用电）输电用电10kV0.4kV用电0.4kV10kV10kV配电电力系统各环节示意图2022-6-1配电网组成及特点配电网组成及特点l组成：组成：馈线（架空线或电缆）、降压变、断路器、馈线（架空线或电缆）、降压变、断路器、各种开关（也包括继保、自动装置、测量、计量仪各种开关（也包括继保、自动装置、测量、计量仪表、通信、控制设备）。表、通信、控制设备）。l电压：电压：1kV称高压（称高压（35kV、610kV、3kV）；）；1kV称低压（一般指称低压（一般指220V、380V）。）。l配电网特点：配电网特点：1）负荷集中）负荷集中(深入城市、居民点深入城市、居民点)、传输功率较小、距
11、离较短、用户类型要求变化大；传输功率较小、距离较短、用户类型要求变化大；2）中性点不直接接地。）中性点不直接接地。l本课程重点：本课程重点：主要讨论主要讨论10kV电压级的设备和线路电压级的设备和线路构成的电力网。构成的电力网。2022-6-1配电网的体系结构配电网的体系结构环状网（手拉手） 网格式接线辐射网树状网2022-6-11.2 配电自动化的概念配电自动化的概念l配电自动化是配电自动化是9090年代首先由美国而后到其它工业发达年代首先由美国而后到其它工业发达国家逐步发展起来的，其内容也在不断变化，目前还国家逐步发展起来的，其内容也在不断变化，目前还无一个严格的定义。无一个严格的定义。
12、l配电管理系统配电管理系统(Distribution Management System, DMS)：从发电、配电到用电过程的监视、控制和管从发电、配电到用电过程的监视、控制和管理的综合自动化系统。理的综合自动化系统。l配电自动化系统配电自动化系统(Distribution Automation System, DAS)：使配电企业在远方实时监测、协调和操作配使配电企业在远方实时监测、协调和操作配电设备的自动化系统。电设备的自动化系统。lDMS、DAS关系：关系： DAS是窄义的配电系统自动化；是窄义的配电系统自动化；DMS是广义的配电系统自动化，是实现所有功能的总是广义的配电系统自动化，是实
13、现所有功能的总称。称。2022-6-1DMS与与DAS的涵盖关系的涵盖关系SCADADASGISDMS电源进线监控开闭所与变电站自动化（SA）配电系统馈线自动化(FA)变压器巡检与无功补偿配电自动化系统地理信息系统（）负荷监控与管理（LCM）需方管理远方抄表与计费自动化（AMR）配电管理系统 网络拓扑网络分析（潮流计算）高级应用网络优化（负荷均衡化、降低线损的网络重构、无功/电压优化）短路电流计算调度员培训模拟系统（DTS）客户呼叫服务系统（TCS）工作管理系统（WMS）2022-6-11. 1. 配电网配电网DMSDMS与输电网与输电网EMSEMS的关系的关系发电厂配电网高压变电站输电线用户
14、能量管理系统(EMS)配电管理系统(DMS)AGC需方管理配电SCADA调度自动化DMS与EMS区别：DMS与输电网自动化的能量管理系统EMS(Energy Management System)处同一层次，但目标不同， EMS管理发电、输电，DMS管理配电、负荷。2022-6-1500KV500KV200KV200KV电网电网110KV110KV电网电网10KV10KV馈线馈线发输电系统发输电系统网省调SCADA/AGC/EMS网省调SCADA/AGC/EMS高压配电系统高压配电系统地调SCADA/DMS地调SCADA/DMS中压配电系统中压配电系统配调SCADA/DMS配调SCADA/DMS
15、EMS与与DMS软件关系软件关系2022-6-1调度自动化调度自动化1l我国电网采用五级调度管理：我国电网采用五级调度管理：国家调度中心国家调度中心(国调国调)、网局调度中心网局调度中心(网调网调)、省级调度中心、省级调度中心(省调省调)、地区调、地区调度中心度中心(地调或市调地调或市调)、县级调度中心、县级调度中心(县调县调)。l国调：国调：是我国电网调度的最高级（现在的国家电网公是我国电网调度的最高级（现在的国家电网公司，南方电网不属于国家电网管辖），在该中心，通司，南方电网不属于国家电网管辖），在该中心，通过计算机数据通信与各大区调度中心相连接，协调确过计算机数据通信与各大区调度中心相连
16、接，协调确定各大区之间的联络线潮流和运行方式，监视、统计定各大区之间的联络线潮流和运行方式，监视、统计和分析全国电网的运行情况。和分析全国电网的运行情况。 l网调：网调：（国家电网公司下属东北、华北、华中、华东、（国家电网公司下属东北、华北、华中、华东、西北西北5大电网公司），按统一调度、分级管理原则，大电网公司），按统一调度、分级管理原则，负责超高压网的安全运行并按规定的发电计划及监控负责超高压网的安全运行并按规定的发电计划及监控原则进行管理，提高电能质量和经济运行水平。原则进行管理，提高电能质量和经济运行水平。 2022-6-1调度自动化调度自动化2l 省调：（各省、自治区、直辖市电网公司
17、），按统一调度、分级管理原则，负责省内电网的安全运行并按规定的发电计划及监控原则进行管理，提高电能质量和经济运行水平。l 地调：（各省地级市电力局、电业局、供电局），采集当地网的各种信息，进行安全检测，进行有关站点开关的远方操作，变压器分接头的调节，电力电容器的投切等。l 县调：（各县级市供电局），为我国电网调度的最低级，主要监控10KV及以下农村电网的运行。 2022-6-1调度自动化调度自动化3调度自动化的基本内容：输电SCADA系统：现场数据的实时采集，采集各种部件（变压器、线路等）的电压、电流、功率等和各断路器的分、合状态，在此基础上实现系统监视和控制。EMS：根据实时采集数据，进行各
18、种模拟和计算，决定安全和经济运行方式。配合各种高级软件，实现状态估计、潮流计算、经济运行计算、静态安全运行分析、动态安全运行分析。2022-6-1调度中心调度中心调度中心发电厂发电厂变电站变电站发电厂发电厂变电站变电站电力线路通信线路馈线馈线馈线馈线调度中心职能：1）电力生产的指挥控制中心；2）根据国务院颁布的电力调度管理条例行使准军事化的管理职权。2022-6-12. 2. 配电管理系统的内容配电管理系统的内容l配电配电SCADASCADA系统系统（Supervisory control and data acquisition, SCADASCADA）l地理信息系统地理信息系统（Geogr
19、aphic Information System,GIS）l需方管理系统需方管理系统（Demand Side Management,DSM）l网络分析和优化网络分析和优化（Network Analysis, NA）l工作管理系统工作管理系统（Work Management System，WMS）l调度员培训模拟系统调度员培训模拟系统（Dispatcher Training System, DTS）2022-6-1配电配电SCADASCADA系统系统l电源进线监控：电源进线监控：对配网进线变电所开关位置、母线电压、对配网进线变电所开关位置、母线电压、线路电流、有功、无功、电度量监视与控制。线路电
20、流、有功、无功、电度量监视与控制。l开闭所与变电站自动化开闭所与变电站自动化(SA)：开闭所、小区变开关位置、开闭所、小区变开关位置、继保、接地选线、电压电流、有功无功、电度量的远方监继保、接地选线、电压电流、有功无功、电度量的远方监视视, ,开关远控，变压器远方有载调压。开关远控，变压器远方有载调压。l馈线自动化馈线自动化(Feeder Automation,FA)：正常时远方实正常时远方实时监视馈线分段开关与联络开关状态、电流、电压，实现时监视馈线分段开关与联络开关状态、电流、电压，实现远方合闸、分闸；故障时，实现故障寻址、自动隔离故障远方合闸、分闸；故障时，实现故障寻址、自动隔离故障区段
21、，恢复对非故障区段的供电。区段，恢复对非故障区段的供电。FAFA是是DASDAS的一个主要功的一个主要功能，是技术难度大，表征能，是技术难度大，表征DASDAS成败的关键。成败的关键。l变压器巡检及无功补偿：变压器巡检及无功补偿：箱式变、各种变压器参数的远箱式变、各种变压器参数的远方监视，补偿电容器的自动投切和远方投切。方监视，补偿电容器的自动投切和远方投切。2022-6-1地理信息系统（地理信息系统（GISGIS）l设备管理设备管理( (Facilities Management,FM)Facilities Management,FM)：将变电站、将变电站、馈线、开关、电杆等设备的技术数据反
22、映在地理背景馈线、开关、电杆等设备的技术数据反映在地理背景图上。图上。l用户信息系统用户信息系统( (CIS)CIS)：将用户名称、地址、帐户、电将用户名称、地址、帐户、电话、用电量和负荷、供电优先级、停电记录进行处理话、用电量和负荷、供电优先级、停电记录进行处理, ,以尽快判断故障影响的范围。以尽快判断故障影响的范围。lSCADASCADA功能：功能：SCADASCADA上报的实时数据信息与上报的实时数据信息与GISGIS相结合，相结合，便于操作、管理人员动态分析配网运行情况。便于操作、管理人员动态分析配网运行情况。l停电管理系统停电管理系统( (Outage Management Syst
23、em,OMS)Outage Management System,OMS)：接接到停电投诉后，到停电投诉后，GISGIS通过通过CISCIS和和SCADASCADA，快速查明故障快速查明故障地点，选择合理操作顺序和路径，自动将处理信息转地点，选择合理操作顺序和路径，自动将处理信息转给投诉电话应答系统。给投诉电话应答系统。2022-6-1需方管理系统（需方管理系统（DSMDSM） 使电力供需双方共同管理，提高可靠性，节省费用，使电力供需双方共同管理，提高可靠性，节省费用，包括：包括：l负荷监控与管理负荷监控与管理( (Load Control & Management,LCM)Load Contr
24、ol & Management,LCM)：综合分析用户用电量，分时电价，天气预报，供暖特综合分析用户用电量，分时电价，天气预报，供暖特性等，确定最优运行和负荷控制计划，引导用户转移性等，确定最优运行和负荷控制计划，引导用户转移负荷，平坦负荷曲线。负荷，平坦负荷曲线。l远 方 抄 表 与 计 费 自 动 化远 方 抄 表 与 计 费 自 动 化 ( ( A u t o m a t i c M e t e r A u t o m a t i c M e t e r Reading,AMR)Reading,AMR)：通过通信手段将远方用户电表数据，通过通信手段将远方用户电表数据，传到控制中心，自动生
25、成电费报表、曲线。传到控制中心，自动生成电费报表、曲线。2022-6-1网络分析和优化（网络分析和优化（NA）l功能：功能：减少线损，改善电压质量，降低运行成本。减少线损，改善电压质量，降低运行成本。l包括：包括：网络接线分析，配电网潮流分析，短路电流网络接线分析，配电网潮流分析，短路电流计算（配网故障下支路电流与母校电压计算），负计算（配网故障下支路电流与母校电压计算），负荷模型的建立与校核，配电网状态估计（主配网电荷模型的建立与校核，配电网状态估计（主配网电量估计、沿馈线电量估计），配电网负荷预测，安量估计、沿馈线电量估计），配电网负荷预测，安全分析，网络结构优化和重构，配电网电压调整及全
26、分析，网络结构优化和重构，配电网电压调整及无功优化。无功优化。2022-6-1工作管理系统（工作管理系统（WMS） 监测运行设备，分析采集的数据，判断设备磨损监测运行设备，分析采集的数据，判断设备磨损状态，实现预防性检修。状态，实现预防性检修。具体包括：具体包括：l网络分析，提出最佳停电方案；网络分析，提出最佳停电方案；l运行管理；运行管理；l设备检修管理；设备检修管理；l配电工程设计，接受完成用户申请报装接电的设配电工程设计，接受完成用户申请报装接电的设计任务；计任务；l施工管理，根据设计和工作任务，制定施工计划施工管理，根据设计和工作任务，制定施工计划并实施事故管理；并实施事故管理；l配电
27、规划设计系统。配电规划设计系统。2022-6-1调度员培训模拟系统调度员培训模拟系统（DTS） 根据软件模拟仿真的配电网，对调度员进行培训；根据软件模拟仿真的配电网，对调度员进行培训；数据来自实时采集时，帮助调度员在操作前了解操数据来自实时采集时，帮助调度员在操作前了解操作结果，提高调度的安全性。作结果，提高调度的安全性。主要功能：主要功能：l正常情况下的培训：开关操作、倒闸操作、变压器正常情况下的培训：开关操作、倒闸操作、变压器分接头调节、发动机投切与出力调节、负荷投切增分接头调节、发动机投切与出力调节、负荷投切增减、系统并列解列等减、系统并列解列等l紧急状态下的事故处理培训紧急状态下的事故
28、处理培训l事故后电网的恢复操作培训事故后电网的恢复操作培训l预防性操作及操作后的分析培训预防性操作及操作后的分析培训l进行继电保护和自动装置研究进行继电保护和自动装置研究2022-6-1配电管理系统主站配置配电管理系统主站配置2022-6-1配电系统自配电系统自动化结构动化结构2022-6-11.3 配电自动化的意义配电自动化的意义 配电自动化是电力系统自动化发展必然趋势配电自动化是电力系统自动化发展必然趋势意义：意义：l正常时，监视配网运行工况，优化配网运行方式；正常时，监视配网运行工况，优化配网运行方式；l故障时，快速发现故障和异常，快速隔离故障区段，恢复非故故障时，快速发现故障和异常，快
29、速隔离故障区段，恢复非故障区域供电，减少停电时间，减小停电面积；障区域供电，减少停电时间，减小停电面积；l根据配网电压合理控制无功负荷、电压水平，改善电压质量；根据配网电压合理控制无功负荷、电压水平，改善电压质量；l合理控制负荷，提高设备利用率；合理控制负荷，提高设备利用率；l自动抄表计费，保证抄表计费及时准确，提高效率；自动抄表计费，保证抄表计费及时准确，提高效率；l减少人力，避免大量重复性工作。减少人力，避免大量重复性工作。 目的：目的： 提高供电可靠性和供电质量；减少停电时间、面积；使调度提高供电可靠性和供电质量；减少停电时间、面积；使调度员根据监视情况，在控制中心通过遥控、遥调实现明智
30、、必要员根据监视情况，在控制中心通过遥控、遥调实现明智、必要的操作；的操作；降低运行费用；实现配电管理现代化。降低运行费用；实现配电管理现代化。2022-6-11.4 配电自动化的基本功能配电自动化的基本功能l三个基本功能：三个基本功能：配电网安全监视、控制、保护。配电网安全监视、控制、保护。安全监视功能：安全监视功能：通过采集配电网上状态量、模拟量、通过采集配电网上状态量、模拟量、电度量，实现对配网运行状况监视。电度量，实现对配网运行状况监视。控制功能：控制功能：远方控制开关的合闸、跳闸、有载调压设远方控制开关的合闸、跳闸、有载调压设备调节。备调节。保护功能：保护功能：检测、判断故障区段，隔
31、离故障区段，恢检测、判断故障区段，隔离故障区段，恢复正常区域供电。复正常区域供电。l信息管理子过程：信息管理子过程：是配电自动化的一个基本功能，是配电自动化的一个基本功能，包括：信息管理、可靠性管理、经济性管理、电压包括：信息管理、可靠性管理、经济性管理、电压管理、负荷管理五部分。（具体见表管理、负荷管理五部分。（具体见表13）2022-6-11.5 配电自动化的难点分析配电自动化的难点分析1.1.配电自动化较输电自动化复杂，规模大，投资大，配电自动化较输电自动化复杂，规模大，投资大，同时引起重视程度不够。同时引起重视程度不够。2.2.要监测、控制的站点多，要监测、控制的站点多，DSMDSM主
32、机计算机要求高，主机计算机要求高，设备的可靠性和可维护性要求高；设备的可靠性和可维护性要求高；3.3.环境（温度、湿度等）恶劣，要考虑防雷、防雨、环境（温度、湿度等）恶劣，要考虑防雷、防雨、散热等问题；散热等问题；4.4.通信系统复杂，站端设备多，通信规约不一致；通信系统复杂，站端设备多，通信规约不一致；5.5.控制电源与工作电源难以获取，用蓄电池的方法控制电源与工作电源难以获取，用蓄电池的方法时间、容量难以满足，充放电难以控制；时间、容量难以满足，充放电难以控制；6.6.许多开关需改造（加装互感器、开关操作机构改许多开关需改造（加装互感器、开关操作机构改造），以满足跳闸、控制要求。造），以满
33、足跳闸、控制要求。 2022-6-11.6 国内外配电自动化的发展和现状国内外配电自动化的发展和现状l国外配电自动化系统已形成集变电所自动化、馈线国外配电自动化系统已形成集变电所自动化、馈线分段开关测控、电容器调节控制、用户负荷控制和分段开关测控、电容器调节控制、用户负荷控制和远方抄表等系统于一体的远方抄表等系统于一体的DMSDMS，功能达功能达140140多种。多种。l配电自动化系统发展大致分三个阶段：配电自动化系统发展大致分三个阶段：第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段主要主要特征特征基于自动化开关基于自动化开关设备相互配合设备相互配合基于基于FTU和通信和通信网络网络高级应用
34、高级应用主要主要功能功能故障隔离和健全故障隔离和健全区域恢复供电区域恢复供电远方监控远方监控配电管理系统配电管理系统人工智能人工智能主要主要设备设备重合器、分段器重合器、分段器FTU、通信网络通信网络计算机系统计算机系统FTU、通信网络、计算通信网络、计算机系统、高级应用软件机系统、高级应用软件2022-6-1国外配电自动化的发展现状国外配电自动化的发展现状l国外配电自动化从单项自动化（多岛自动化），发展国外配电自动化从单项自动化（多岛自动化），发展为开放式、一体化、集成化的综合自动化系统。为开放式、一体化、集成化的综合自动化系统。l从从7070年代开始，国外各电力公司相继建成调度自动化年代开
35、始，国外各电力公司相继建成调度自动化系统，日本在系统，日本在8080年代初期已有年代初期已有90%90%以上变电站实现了自以上变电站实现了自动化控制。动化控制。l美、德、意、法等，美、德、意、法等，90%90%以上变电站实现无人值班。以上变电站实现无人值班。l美国在美国在19801980年推广配电自动化年推广配电自动化/ /负荷管理系统，并已遍负荷管理系统，并已遍及加拿大、澳大利亚、挪威、西班牙、韩国等及加拿大、澳大利亚、挪威、西班牙、韩国等1010余个余个国家的国家的180180余个电力系统。余个电力系统。l8080年代后期，国外开始发展配电自动化系统，目前已年代后期，国外开始发展配电自动化
36、系统，目前已达相当高水平，如美、日、加、法、芬兰、葡萄牙、达相当高水平，如美、日、加、法、芬兰、葡萄牙、意大利、新加坡、澳大利亚、英、德等。意大利、新加坡、澳大利亚、英、德等。 2022-6-1国内配电自动化的发展现状国内配电自动化的发展现状l我国电力系统自动化起步较晚，我国电力系统自动化起步较晚，58586060年起，我国开年起，我国开始搞调度自动化，由于当时技术、设备上的问题无法始搞调度自动化，由于当时技术、设备上的问题无法解决，停顿下来。解决，停顿下来。l8080年代又开始搞调度自动化，目前调度自动化已初步年代又开始搞调度自动化，目前调度自动化已初步完成，完成，9090年代初开始搞无人值
37、班变电站，实际是调度年代初开始搞无人值班变电站，实际是调度自动化的完善与发展。自动化的完善与发展。l配电自动化系统在配电自动化系统在9090年代后期开始起步，目前基本完年代后期开始起步，目前基本完成了成了DAS,DAS,但但DSMDSM高级应用与国外差距较大。高级应用与国外差距较大。2022-6-1作业作业l配电网组成及特点配电网组成及特点l配电网的体系结构配电网的体系结构l配电自动化的目的、意义配电自动化的目的、意义l配电管理系统的组成配电管理系统的组成l配电自动化的基本功能配电自动化的基本功能l实现配电自动化的难点分析实现配电自动化的难点分析 2022-6-1第第2章章 配电自动化的通信系
38、统配电自动化的通信系统 l通信系统是建设配电自动化系统的关键技通信系统是建设配电自动化系统的关键技术，通信系统的好坏很大程度决定了自动术，通信系统的好坏很大程度决定了自动化系统的优劣。化系统的优劣。l配电自动化系统需借助可靠、有效的通信配电自动化系统需借助可靠、有效的通信手段，将控制中心命令准确传送到各远方手段，将控制中心命令准确传送到各远方终端（终端（FTUFTU、DTUDTU、RTURTU、TTUTTU等），并将远等），并将远方设备采集的运行数据信息上传到控制中方设备采集的运行数据信息上传到控制中心。心。2022-6-12.1 配电自动化的多种通信方式配电自动化的多种通信方式输电网通信特点
39、：输电网通信特点： 输电网中终端节点数量有限，通信距离输电网中终端节点数量有限，通信距离较长，对通信速率和可靠性要求较高。对较长，对通信速率和可靠性要求较高。对微波或电力线路载波通信，都使用专用通微波或电力线路载波通信，都使用专用通道点对点或共线道点对点或共线( (party line)party line)通信，很少通信，很少使用广播通信方式。使用广播通信方式。2022-6-1配电网通信特点配电网通信特点l配电网终端节点数量极大，寻址达百万级，但通道配电网终端节点数量极大，寻址达百万级，但通道距离相对较短，速率要求较低。距离相对较短，速率要求较低。l沿空间广播的无线电通信方式和沿配电线路广播
40、的沿空间广播的无线电通信方式和沿配电线路广播的载波通信方式得到了广泛的采用。载波通信方式得到了广泛的采用。l配电自动化系统涉及功能多（自动读表、负荷控制、配电自动化系统涉及功能多（自动读表、负荷控制、馈线开合变电站综合自动化馈线开合变电站综合自动化) )，对通信要求各不相同。，对通信要求各不相同。l终端数量大。终端数量大。2022-6-11. 典型数据通信系统的组成典型数据通信系统的组成数据终端设备DTE数据传输设备DCE数据传输信道数据传输设备DCE数据终端设备DTERS-232SCADARTURS-232配电自动化系统通信网络是一典型的数据通信系统。数据终端设备：配电SCADA系统、RTU
41、、FTU、TTU，集中抄表器、抄表终端等。数据传输设备：Modem、复接分接器、数传电台、载波机、光端机。数据传输通道：有线与无线信道（按传输媒体），模拟与数字信道（按传输形式）。2022-6-12. 配电自动化中可用的通信方式配电自动化中可用的通信方式有线通信方式：有线通信方式：l电力线：电力线：高压、低压的载波通信。高压、低压的载波通信。l电话线：电话线：电话专线、拨号电话等。电话专线、拨号电话等。lCATV通道：通道：有线电视网。有线电视网。l光纤通信：光纤通信：多模光缆，多模光缆，2Mbps，5km，单模光，单模光缆，缆，2Mbps，50kml双绞线：双绞线：现场总线、现场总线、 RS
42、-4852022-6-1配电自动化中可用的通信方式续配电自动化中可用的通信方式续无线通信方式：无线通信方式：l调幅广播：调幅广播：自由空间，自由空间，1200bps，50kml调频广播：调频广播：自由空间，自由空间，1200bps，50kmlVHF电台：电台：自由空间，自由空间，128Kbps，50kmlUHF电台：电台：自由空间，自由空间，128Kbps，50kml多址微波：多址微波：自由空间，自由空间，128Kbps，50kml卫星：卫星：自由空间，自由空间，1200bps，全球全球 任何一种单一的通信手段都无法全面满足各种规任何一种单一的通信手段都无法全面满足各种规模的配电自动化需要，一
43、般采用多种通信方式混模的配电自动化需要，一般采用多种通信方式混合使用。合使用。2022-6-12.2 调制解调器和复接分接器调制解调器和复接分接器1. 调制解调器调制解调器(Modem)1）定义：）定义：发送时，数字信号发送时，数字信号模拟信号（调制）；模拟信号（调制）；接收时，模拟信号接收时，模拟信号数字信号（解调）。数字信号（解调）。l二进制信息通过调制加到交流高频信号上再传输；二进制信息通过调制加到交流高频信号上再传输；l接收端将含有信息的交流信号解调，还原信息。接收端将含有信息的交流信号解调，还原信息。2）Modem作用：作用：实现数据信息的发送、接收。实现数据信息的发送、接收。202
44、2-6-13）Modem分类分类按传输方向：按传输方向：全双工全双工Modem、半双工半双工Modem。 单工：单工：单方向传输；单方向传输； 双工：双工：双向传输；双向传输； 半双工半双工：可不同时上下行双向传输；：可不同时上下行双向传输； 双工双工：可同时上下行双向传输。：可同时上下行双向传输。按工作频率：按工作频率：低速低速Modem(9600bps)。按调制方式：按调制方式：移频键控移频键控(FSK)、移相键控移相键控(PSK)、相对移相相对移相键控键控(DPSK)、移幅键控移幅键控(ASK)。配电自动化数据通信中，配电自动化数据通信中，FSK方式应用最多。方式应用最多。2022-6-
45、12. 复接分接器复接分接器发送时，将发送时，将2个或个或2个以上的数字信号按时分个以上的数字信号按时分复用的原理合并为复用的原理合并为1个数字信号（复接器）；个数字信号（复接器）；接收时，将接收时，将1个数字信号分解为若干个数字信个数字信号分解为若干个数字信号（分接器）。号（分接器）。复接器分类：复接器分类：同步复接器（各路信号采用同同步复接器（各路信号采用同一时钟信号的时序产生）、异步复接器。一时钟信号的时序产生）、异步复接器。复接分接器作用：复接分接器作用：将高速数据传输信道转换将高速数据传输信道转换为多个较低速数据传输信道。为多个较低速数据传输信道。2022-6-12.3 配电自动化对
46、通信系统要求配电自动化对通信系统要求1.通信可靠性：通信可靠性：能抵抗恶劣的气候条件、强电磁干能抵抗恶劣的气候条件、强电磁干扰，保证停电及电网故障时的通信能力。扰，保证停电及电网故障时的通信能力。2.通信系统费用：通信系统费用：选择费用、功能及技术先进性的选择费用、功能及技术先进性的最佳组合，实现最佳效能费用比。最佳组合，实现最佳效能费用比。3.通信速率的要求：通信速率的要求：通信系统带宽越窄则通信速率通信系统带宽越窄则通信速率越低越低(一般一般300bps) ，必须满足实时性要求，必须满足实时性要求。4.双向通信能力：双向通信能力：保证数据上传、控制命令下发，保证数据上传、控制命令下发，要具
47、有半双工或全双工能力。要具有半双工或全双工能力。5.不受停电影响：不受停电影响：保证通过通信系统对停电区开关保证通过通信系统对停电区开关的操作，停电区的操作，停电区FTU等要有备用电源等要有备用电源(电池等电池等)。6.使用和维护的方便性：使用和维护的方便性：选择通用性、标准化程度选择通用性、标准化程度高的通信设备。高的通信设备。2022-6-12.4 2.4 配电自动化采用的通信方式配电自动化采用的通信方式1.1.配电线载波通信配电线载波通信( (Distribution Line Carrier,DLC)Distribution Line Carrier,DLC)l电力线载波通信：电力线载
48、波通信：输电线载波输电线载波TLCTLC、配电线载波配电线载波DLCDLC、低压配低压配电线（入户线）载波通信。电线（入户线）载波通信。l配电线载波通信设备：配电线载波通信设备：安装在主变电站的多路载波机、线路安装在主变电站的多路载波机、线路测控对象处的配电线载波机、高频通道（由阻波器、耦合滤测控对象处的配电线载波机、高频通道（由阻波器、耦合滤波器、结合滤波器组成）。波器、结合滤波器组成）。 阻波器：控制高频电流信号流向；阻波器：控制高频电流信号流向； 耦合滤波器：防止高压进入通信设备，同时耦合高频信号；耦合滤波器：防止高压进入通信设备，同时耦合高频信号； 结合滤波器：将载波信号耦合到馈电线上
49、。结合滤波器：将载波信号耦合到馈电线上。l特点：特点：由电力公司控制，便于管理，可以对任何测控点通信；由电力公司控制，便于管理，可以对任何测控点通信；数据传输速率较低，易受干扰、非线性失真和信道间交叉调数据传输速率较低，易受干扰、非线性失真和信道间交叉调制影响。制影响。2022-6-1典型配电线载波通信系统组成典型配电线载波通信系统组成2022-6-1较长馈线载波通信系统组成较长馈线载波通信系统组成通信距离较长时无法满足时(如环网)，可在适当位置加设阻波器，并将两侧线路上设备信息分布上报给两侧相应的主变电所。2022-6-1l原理：原理：将高频信号将高频信号注入到电力线，通注入到电力线，通过脉
50、动信号的有无过脉动信号的有无来实现通信。来实现通信。l分类：分类：高频电压脉高频电压脉动控制、高频电流动控制、高频电流脉动控制。脉动控制。l特点：特点：主要适用于主要适用于单向通信场合，如单向通信场合，如负荷控制；不受无负荷控制；不受无线电管理委员会制线电管理委员会制约；通信速率较低；约；通信速率较低；停电时通信将中断。停电时通信将中断。2. 脉动控制技术脉动控制技术2022-6-13. 工频控制技术工频控制技术l原理：原理：以电力线以电力线作信号传输通道，作信号传输通道，利用电压过零的利用电压过零的时刻（时刻（250左右）左右）进行信号调制。进行信号调制。l特点：特点：可以实现可以实现双向通
