智能配网自动化系统设计

1、智能配网自动化系统总体方案设计摘要目前，城市内现有的配电网已经无法满足经济增长的需要，既不能适应分布式电源的大量接入，也不能满足人们对高供电可靠性的需求。因此，建设结构完善、技术领先、高效互动、灵活可靠的智能配电网是电网企业急需的战略部署。本文依托某城市智能配电网建设改造工程，对城区智能配电网的规划和建设进行了系统地研究。本文通过分析核心区配电网的发展现状及存在的问题，有针对性地提出了核心区智能配电网的规划目标、建设与改造原则，重点从网架优化、设备改造、配网自动化系统、配网信息系统、配网通信系统、分布式电源接入等方面提出了配电网的具体方案设计。关键词:智能电网，配电网，规划与建设，配网自动化系统整理为word格式目录摘要I第一章 绪论11.1引言11.2选题背景与意义11.3国内外智能电网技术研究现状21.4智能配电网的特征21.5本文研究内容31.6本章内容小结3第二章 中心城区配电网现状分析42.1 核心区配电网基本情况42.2 网架和设备现状42.2.1网架现状42.2.2线路负载62.2.3 配网设备现状62.3配电自动化系统应用现状72.3.1概况72.3.2配网自动化主站系

2、统82.3.3配电子站和终端82.4配电通信系统现状92.5信息系统应用现状102.6存在问题112. 7本章小结12整理为word格式第三章 核心区智能配电网建设规划目标123.1 整体规划目标123.2 一次网架和设备规划目标133.2.1 一次网架规划133.2.2 配网设备规划133.2.3网架和设备的建设和改造原则143.3配电自动化系统规划143.3.1配电主站规划153.3.2配电主站的建设与改造原则163.3.3配电子站和终端规划163.4配网信息系统173.4.1数据交互原则173.4.2信息交互总线架构183.4.2信息交换总线软硬件结构：193.5配电通信系统规划213.5.1通信方式规划213.5.2配电网通信系统建设方案223.5.3通信系统的配置243.6分布式电源接入规划253.6.1分布式电源接入方案263.6.2分布式发电的优势283.7本章小结28第四章、建设与改造后的效益分析294.1经济效益294.2管理效益29整理为word格式4.3社会效益30第五章、结论315.1结论31参考文献：31整理为word格式第一章 绪论1.1引言近年来，随着科技

3、的发展，“智能电网”的概念应运而生，智能配电网是智能电网的重要组成部分。一个真正的智能配电网，可以满足大量分布式电源以“即插即用”的方式接入，能面对最广大的电力客户，与客户实现信息和业务的互动。中心城区配电网的负荷很重要，而且用户密集，建设中心城区智能配电网具有重大意义。本章从中国国家电网公司建设坚强智能电网计划的角度出发，阐述了本课题提出的背景，概述了本文的研究内容。1.2选题背景与意义随着经济的发展和国民生活水平的不断提高，用户对供电质量和可靠性的要求也随之提高。特别是进入二十一世纪后，资源紧缺和环境污染等问题使人们开始重视电能在节能减排方面的巨大潜力，电是一种清洁能源，以电代煤，以电代油，电从远方来，对于缓解华北地区的雾霾天气和环境污染问题，建设节约型社会将会有重大贡献。同时，2003年以来，美加814大停电、莫斯科大停电、中国南方冰冻灾害大停电等事故均暴露出传统电网在调度和控制能力上的不足。为此，国内外电力专家开始提出“智能电网”的概念，并在近两年成为全球电力行业研究和探讨的热点。智能电网的出现，使得配电网出现了新的内容。智能配电网是以配电网及其相关设备为中心，将先进的自动化控

4、制技术、信息通信技术以及现代管理手段引入设计、施工、运行、维护等环节，以实现延长设备资产全寿命周期，提高设备利用率，降低配电网建设投资，最终实现提高供电可靠性和向用户提供优质电能的目的。 智能配电网将使配电网从传统的卖方主导、单向供电、人工管理的运营模式向用户参与、潮流双向流动、高度自动化的方向转变。随着我国智能配电网建设的不断深入，后期将产生明显的经济效益与社会效益。整理为word格式1.3国内外智能电网技术研究现状欧美将智能电网的研究重点放在配电网，这是因为输电网在电网的发展中受重视程度较高，技术发展相对成熟，而配电网是与用户直接关联的，也是分布式能源和电动汽车直接接入点，因此发展的需求和潜力极大。大力发展配电技术系统，对提高用户的供电能力和服务水平、保证供电质量、节能减排，促进技术发展和拉动经济的意义重大。美国埃克希尔能源公司(Xcel )在科罗拉多州的波尔得市建成第一座“智能电网城市”。包括创建一个为整个配电网提供实时高速双向通信的通信网络，优化性能的智能变电站，可应客户邀请安装可编程居家控制装置和全面自动化居家能源使用所必须的系统及基础设备，支持易于调度的分布式发电技术。20

5、07年10月，我国华东电网公司正式启动了智能电网可行性研究项目，并规划了从2008年至2030年的“三步走”战略。2009年4月24日，国家电网公司总经理刘振亚访美，与美国能源部长朱棣文相晤，并在华盛顿发表演讲称:“中国国家电网公司正在全面建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强屯网为基础，以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网”。从2009年开始，北京、杭州、厦门、银川等城市作为国家电网公司的第一批智能配电网试点工程，已在城市中心区开始了智能配电网建设，包括建设配电自动化系统、智能信息交互平台、智能分布式电源的接入与控制研究、配网的调度监控一体化、用电信息系统的完善和丰富。此外在嘉兴海盐，已经开始了智能小区的试点，采取了光纤到户的形式，完善了用户互动的技术支持平台。1.4智能配电网的特征综合利用先进的自动化技术、通信技术、信息技术以及现代化的管理方式和理念，实现配网设备利用率的提高、供电可靠性和电能质量的提高、电网抗干扰以及抵御外力破坏的能力的提高。随着科技的发展，智能配电网的定义和内容也在不断完善和发展。1)更高的安全性 。能够有效抵御自

6、然灾害与外力破坏的影响。2)自愈能力。能够及时检测出已发生或正在发生的故障并进行相应的纠正性操作, 使其不影响用户的正常供电或将其影响降至最小。自愈主要是解决“供电不间断”的问题 , 包括故障重合闸等引起的瞬间断电。整理为word格式3)更高的电能质量 。提供电压有效值和波形符合用户要求的电能 。4)支持 DER的大量接入。不再像传统电网只能被动地硬性限制 DER接入点与容量,而是从有利于可再生能源发电足额上网 、提高运行效率、节省整体投资出发 ,积极接入 DER并发挥其作用。5)支持与用户的互动。一是应用智能电表 ,实行动态实时电价, 让用户自行选择用电时段;二是允许用户拥有的 DER(包括电动车等)向电网送电 。6)更高的资产利用率。通过完善的实时监控,提高系统容量利用率, 减少一次设备投资达到所谓的“电子换钢铁”的投资效果;通过优化潮流分布 ,减少线损, 提高运行效率 。在线监测并诊断设备运行状态,实施状态检修,延长设备使用寿命。7)对配电网及其设备进行可视化管理 。实时采集配电网及其设备运行数据以及电能质量 、故障停电等数据,为运行人员提供高级的电网监控界面 ,克服目前的 “盲

7、管”现象 。8)配电管理与用电管理的信息化 。将配电网实时运行与离线管理数据高度融合 、深度集成,实现设备管理 、检修管理、停电管理以及用电管理的信息化 。1.5本文研究内容本文根据某地区智能配电网规划和建设的要求，对其核心区网架及设备、配电自动化、配电通信系统及分布式电源等方面进行研究，主要研究内容如下： 1.着重研究了该区域的网架结构现状、用户负荷情况、设备运行状况、配电自动化系统的基础条件、配电通信的概况等，为智能配网的规划奠定基础； 2.提出智能配电网的规划要求，提出了电网经济技术指标的具体量化要求，并从配网网架及设备、配电自动化等各个方面分别提出了各模块的规划和建设原则；3.形成了配网网架及设备、配电自动化、配网信息系统、配电通信系统、分布式电源等五大方面的具体建设方案；4.分析智能配电网建设工程的运行效果、产生的管理效益、经济效益和社会效益。整理为word格式1.6本章内容小结本章阐述了本课题的背景、智能电网的研究现状和本课题的研究意义、研究内容。本文以国家电网公司坚强智能电网配电环节试点配电自动化建设工程为依据，通过对本项目的规划和建设的研究，得出城市智能配电网规划和建设

8、的研究成果。第二章 中心城区配电网现状分析2.1 核心区配电网基本情况 根据某城区配电网现状，结合城市发展规划，经过认真讨论研究，选取的建设改造区域位于市中心繁华地带，截至2013年12月，建设改造区域内有工业用户 29户，一般工商业用户5269户，居民用户11.2万户。该区域电源布点已基本完成，网架结构趋于稳定。2.2 网架和设备现状2.2.1网架现状（一）核心区110千伏及以上电网现状1.网架结构该核心区内现有110千伏站2座，分别为站3、站5，主变容量21.3万千伏安。核心区东北和北部有2座220千伏变电站，分别是站2、站4；区域周边分别有站1、站6、站7等三座110千伏站，除站5外均为内桥式接线，17路进线，架空线路长度78.67公里，电缆线路长度 5.96公里，进线电源较为坚强，供电可靠性高，能够满足10kV线路“N-1”比例。2.负荷统计 220千伏主变5台，总容量780兆伏安，两座220千伏变电站2013年最大负荷整理为word格式569兆瓦；110千伏主变14台，总容量552兆伏安5座110千伏变电站2013 年最大负荷325兆瓦。表 2-1 核心区 2013 年变电站

9、主变负荷率统计表3.变电站出线间隔及其利用情况建设改造区域变电站10千伏出线间隔182个，已占用148个，出线间隔利用率为81.3%，剩余间隔34个。表 2-2 核心区 2013 年变电站出线间隔情况统计表4.分析总结涉及核心区的两座220千伏变电站和五座110千伏变电站均为两路及以上进线电源，除站4、站6为两台主变以外，其余五座变电站均为3台主变，网架结构较坚强，能够满足线路“N-1”要求且110千伏及以上电网容载比目前在合理范围内、负荷分配均匀，不存在局部变电站重载情况。整理为word格式（二） 核心区10千伏电网现状1配网网架结构建设改造区内10千伏公用配电线路共计64条，线路总长225.8公里，其中电缆线路13条，架空和电缆混合线路51条。电缆线路总长139.7公里，电缆化率61.88%，架空线路总长86.1公里，绝缘化率100%。64条10千伏线路中,满足“N-1”的线路51条，占79.7%，62条线路实现互联，互联率为96.9%。表 2-3 核心区配网混合线路网络结构统计表表 2-4 核心区配网电缆网络结构统计表2.2.2线路负载作为政治、经济、文化中心区内聚集了众多的重要用户,这些用户对供电可靠性的要求较高,因此对10KV线路的负载率都应满足N-1要求。详见表2-5:表2-5整理为word格式2.2.3 配网设备现状核心区内共有10kV配网线路64条；10kV配电变压器775台，配变总容量235.5兆瓦，其中S9及以上型号变压器750台，占总配变的9

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