第1章概述1.1配电网自动化概念1.配电网自动化系统(1) 配电网数据采集和监控包括数据采集、数据处理、远方监控、报警处理、数据管理以及报表生成等功能。

DSCADA 包括配电网进线监控、开闭所及配电站自动化、馈线自动化和配变监测及无功补偿4个组成部分(2) 需求侧管理主要包括负荷控制与管理和远方抄表与计费自动化。

(3) 配电网地理信息系统是设备管理、用户信息系统以及停电管理系统的总称。

2.配电网高级应用系统包括网络分析和优化、调度员培训模拟系统、配电生产管理系统等。

1.2配电网自动化系统的构成及功能1.2.1配电网自动化系统的构成1.2.2配电网自动化系统的功能3个基本功能：安全监视功能、控制功能、保护功能。

1) 安全监视功能是指通过采集配电网上的状态量、模拟量和电能量，对配电网的运行状态进行监视。

2) 控制功能是指在需要的时候，远方控制开关的合闸或跳闸以及电容器的投入或切除，以达到补偿无功、均衡负荷、提高电压质量的目的。

3) 保护功能是指检测和判断故障区段，隔离故障区段，恢复正常区段的供电。

1.3实现配电网自动化的意义1.提高供电可靠性(1) 缩小故障影响范围(2) 缩短事故处理所需的时间2.提高供电经济性降低配电网的线损方法：配电网络重构、安装补偿电容器、提高配电网的电压等级和更换导线等。

通过配电网络重构和电容器投切管理，在不显著增加投资的前提下，可以达到改善电网运行方式和降低网损的目的。

配电网络重构的实质就是通过优化现存的网络结构，改善配电系统的潮流分布，理想情况是达到最优潮流分布，使配电系统的网损最小。

配电网自动化可以杜绝人工抄表导致的不客观性和漏抄，显著降低管理线损，并能及时察觉窃电行为，减少损失。

3.提高供电能力配电网一般是按满足峰值负荷的要求来设计的。

配电网的每条馈线均有不同类型的负荷，如商业类、民用类和工业类等负荷。

这些负荷的日负荷曲线不同，在变电站的变压器及每条馈线上峰值负荷出现的时间也是不同的，导致实际配电网的负荷分布是不均衡的，有时甚至是极不均衡的，这降低了配电线路和设备的利用率，同时也导致线损较高。

通过配电网优化控制，可以将重负荷甚至是过负荷馈线的部分负荷转移到轻负荷馈线上，这种转移有效地提高了馈线的负荷率，增强了配电网的供电能力。

4.降低劳动强度，提高管理水平和服务质量配电网自动化还能实现在人力尽量少介入的情况下，完成大量的重复性工作，这些工作包括查抄用户电能表、监视记录变压器运行工况、监测配电站的负荷、记录断路器分合状态、投入或退出无功补偿电容器等。

通过配电网自动化，不必登杆操作，在配电主站就可以控制柱上开关；实现配电站和开闭所无人值班；借助人工智能代替人的经验做出更科学的决策报表、曲线、操作记录等；数据统计和处理；配电网地理信息系统的建立；客户呼叫服务系统的应用等。

这些手段无疑降低了劳动强度，提高了管理水平和服务质量。

1.4国内外配电网自动化现状及发展1.4.1国外配电网自动化发展第一阶段：基于自动化开关设备相互配合的馈线自动化系统，其主要设备为重合器和分段器，不需要建设通信网络和配电主站，系统在故障时通过自动化开关设备相互配合实现故障隔离和健全区段恢复供电。

第二阶段：基于馈线监控终端、通信网络和配电主站的实时应用系统。

在配电网正常运行时，系统能起到监视配电网运行状况和遥控改变运行方式的作用，故障时能够及时察觉，并由调度员通过遥控开关隔离故障区段和恢复健全区段供电。

第三阶段：集实时应用和生产管理应用于一体的配电网管理系统逐渐占据了主导地位，它覆盖了整个配电网调度、运行、生产的全过程，还支持客户服务。

系统结合了配电网自动化系统、配电网GIS应用系统、配电生产管理系统等，并且与营销管理系统相结合，实现配电和用电的综合应用功能。

1.4.2国内配电网自动化发展1.4.3配电网自动化发展趋势1.5配电网自动化系统建设的难点、存在的问题及解决办法1.5.1配电网自动化系统建设的难点1.测控对象多2.终端设备工作环境恶劣、可靠性要求高3.通信系统复杂4.工作电源和操作电源获取困难5.我国目前配电网现状落后1.5.2配电网自动化系统建设存在的问题1.系统功能定位未能反映供电企业的实际需求(1) 原有配电网自动化系统的指标具有不合理性(2) 原有配电网自动化系统的功能设置不合理2.部分设备和系统的实用化程度不足3.系统建设和运行维护存在不足4.缺乏系列行之有效的规范化标准1.5.3解决办法1.分阶段推进实用化工作2.明确功能定位，规范技术架构及系统配置3.规范实用化验收测试及日常维护流程第2章配电网及一次设备2.1配电网接线•1)网架结构应布局合理、成熟稳定•接线方式满足Q/GDW 156《城市电力网规划设计导则》和Q/GDW 370《城市配电网技术导则》等标准要求。

2) 一次设备应满足遥测和(或)遥信要求，需要实现遥控功能的还应具备电动操动机构。

3) 实施馈线自动化的线路应满足故障情况下负荷转移的要求，具备负荷转供路径和足够的备用容量。

4) 配电网自动化实施区域的站、所应提供适用的配电终端工作电源，进行配电网电缆通道建设时，应考虑同步建设通信通道。

2.1.1放射式接线1.单回路放射式接线2.双回路放射式接线3.树枝式接线2.1.2网格式接线2.1.3环式接线1.“N-1”接线(1) “2-1”手拉手接线(2) “3-1”接线(3) “4-1”接线2.多分段多联络接线3.“4×6”接线2.2配电网一次设备2.2.1配电变压器配电变压器：电压35kV及以下、容量2500kV·A以下、直接向终端用户供电的电力变压器。

作用如下：1) 满足用户用电电压等级的需要。

2) 向广大用户提供电能。

2.2.2断路器2.2.3负荷开关2.2.4隔离开关2.2.5熔断器2.3开闭所图2-20开闭所常见接线方式a) 单母线接线b) 单母线分段接线c) 双母线接线2.4环网柜和电缆分支箱图2-21双侧电源环网供电图图2-22环网柜配电单元2.5配电站和箱式变压器2.5.1配电站1.主接线方式及要求(1) 安全性(2) 可靠性(3) 灵活性(4) 经济性2.5.2箱式变压器2.6配电网的接地方式1.不接地方式2.自动跟踪接地电流的谐振接地方式3.小电阻接地方式4.消弧线圈和中等阻值电阻并联可控的接地方式第3章 配电网自动化数据通信3.1 数据通信系统的基本组成1.数据通信系统是软硬件的结合体2.广义数据通信系统模型3.发送与接收设备4.传输介质5.通信软件3.2 通信系统的性能指标3.2.1 有效性指标1.数据传输速率数据传输速率是单位时间内传送的数据量。

(1) 比特率(2) 波特率2.频带利用率频带利用率是指单位频带内的传输速率。

3.协议效率协议效率是指所传输的数据包中的有效数据位与整个数据包长度的比值，一般用百分比表示。

4.通信效率通信效率定义为数据帧的传输时间同用于发送报文的所有时间之比。

3.2.2 可靠性指标数据通信系统的可靠性可以用误码率来衡量。

3.3 数据传输方式和工作方式3.3.1 数据传输方式1.串行传输和并行传输2.同步传输与异步传输3.位同步、字符同步与帧同步图3-2 广义数据通信系统模型图3-1 配电网自动化数据通信系统示例3.3.2通信线路的工作方式1.单工通信2.半双工通信3.全双工通信3.4数据通信的差错检测3.4.1差错控制方式1.循环传送检错2.前向纠错3.自动要求重传4.信息反馈5.混合纠错3.4.2常用检错码1.奇偶校验2.水平一致校验3.水平垂直一致校验4.校验和5.循环冗余校验3.5配电网自动化通信方式.3.5.1RS-2323.5.2RS-4853.5.3CAN总线3.5.4电力线载波通信3.5.5光纤通信3.5.6ZigBee无线传感器网络3.5.7GPRS通信3.5.8多种通信方式综合应用3.6配电网自动化常用的通信规约3.6.1电力负荷管理系统数据传输规约1.帧结构2.链路传输3.配变监测终端与主站间通信报文解析3.6.2IEC 60870-5-104规约第4章 配电网馈线监控终端4.1 馈线监控终端简介4.1.1 馈线监控终端的功能及性能要求1) 遥测功能。

2) 遥信功能。

3) 遥控功能。

4) 远方控制闭锁与手动操作功能。

5) 对时功能。

6) 统计功能。

7) 事件顺序记录(Sequence of Event ，SOE)功能。

8) 事故记录功能。

9) 定值远方修改和召唤定值功能。

10) 自检和自恢复功能。

11) 通信功能。

1) 故障录波功能。

2) 微机保护功能。

3) 电能采集功能。

4.1.2 馈线监控终端的构成馈线监控终端作为一个独立的智能设备，一般由1个或若干个核心模块馈线终端单元、外置接口电路板、蓄电池、充电器、机箱外壳以及各种附件组成。

4.1.3 馈线终端单元的硬件1.交流量采集回路2.数字量输入回路3.数字量输出回路4.通信接口及人机界面5.CPU4.1.4 馈线终端单元的软件1.测控功能2.故障检测功能3.报文转发功能4.1.5 环网柜和开闭所的馈线终端单元图4-3 馈线终端单元a)多个馈线终端单元组网 b)CAN 接口示意图 图4-1 馈线终端单元的硬件框图4.2馈线监控终端数据采集原理4.2.1概述4.2.2模拟量采集的基本原理1.模拟量的采样离散化2.采样方式(1) 异步采样和同步采样(2) 多通道采样3.采样保持器和A/D转换器1) 分辨率。

A/D转换时，A/D转换器对模拟输入量的辨别能力称为分辨率。

2) 输入模拟量的极性。

它指A/D转换器要求输入信号是单极性或双极性电压。

3) 量程。

它指A/D转换器输入模拟电压的范围。

4) 精度。

A/D转换器的转换精度有绝对精度和相对精度两种表示方法。

5) 转换时间。

A/D转换器完成一次将模拟量转换为数字量的过程所需要的时间。

4.2.3交流采样算法衡量算法优缺点的主要指标有：计算精度、响应时间和运算量。

消除噪声分量的影响提高参数计算的精度基本途径：一．是首先采用性能完善的滤波器对输入信号进行滤波处理，然后根据滤波后得到的有效信号进行参数计算。

二．是将滤波与参数计算算法相融合，通过合理设计，使参数计算算法本身具有良好的滤波性能，在必要的情况下，再辅以其他简单滤波。

算法计算速度含义：一．是指算法的数据窗长度，即需要采用多少个采样数据才能计算出所需的参数值。

二．是指算法的计算量，算法越复杂，运算量也越大，在相同的硬件条件下，计算时间也越长。

4.2.4数字滤波原理1.基本概念(1) 模拟滤波器1) 无源低通滤波器。

2) 有源低通滤波器(2) 数字滤波器2.非递归型数字滤波器1) 抑制故障信号中的衰减直流分量的影响。

2) 提取故障信号中的故障分量。