电力系统自动化第15讲 电力系统配电网自动化(1)
《电力系统自动化》PPT课件
01
馈线自动化
对配电网中的馈线进行实时监测和控制，实现馈线故障的快速定位和隔
离，恢复非故障区域的供电。
02
配电管理系统（DMS）
对配电网进行实时监测、控制和优化管理，提高配电网的供电可靠性和
经济性。
03
分布式电源接入与微电网技术
应用于分布式电源接入和微电网领域，实现分布式电源的自动控制和优
化运行，提高能源利用效率。
能源互联网
构建基于大数据的能源互联网平台，实现能源的 优化配置和共享。
5G通信技术在电力系统自动化中的应用
实时数据传输
5G通信技术的高带宽和低时延特性，使得电力系统能够实现实时数 据传输和监控。
远程控制与操作
通过5G通信技术，实现对电力设备的远程控制和操作，提高系统的 可靠性和安全性。
智能化电网
结合5G通信技术和人工智能技术，构建智能化电网，实现电力系统的 自适应和自学习。
自动化调度系统可以根据实时数据进行电网优化调度，提高电力输送效率和供电质 量。
自动化管理系统可以实现电力设备的状态监测和预防性维护，避免设备故障对系统 运行的影响。
面临的挑战与问题
电力系统自动化需要高度的技术支持和资金投入，对于一些经济相对落后的地区来说，实现 难度较大。
自动化控制系统的复杂性和安全性问题也需要得到充分考虑和解决，以避免出现系统崩溃或 数据泄露等安全问题。
未来电力系统自动化的展望
完全自动化
未来电力系统将实现完全自动化，从发电、输电 到配电等各个环节都将实现自动化运行和管理。
绿色能源融合
未来电力系统将更加注重绿色能源的融合和利用 ，如风能、太阳能等可再生能源将更多地接入电 力系统。同时，电动汽车等新型负荷也将成为电 力系统的重要组成部分。
电力系统自动化知识点
1、电力系统自动化的内容及分类：内容：实现电力系统正常运行和管理的一系列自动和半自动操作，统称为电力系统自动化。
分类：（1）按运行管理区分：①电力系统自动化：a,发电和输电调度自动化；b,配电网自动化②发电厂自动化：a,火电厂自动化；b,水电厂自动化③变电站自动化（2）按自动控制的角度：①电力系统频率和有功功率自动控制②电力系统中的断路器的自动控制③电力系统电压和无功功率自动控制④电力系统安全自动控制2、电力市场条件下电力系统运行原则——统一调度，分级管理。
分级管理：是根据电网分层的特点，为了明确各级调度机构的责任和权限，有效地实施统一调度，由各级电网调度机构在其调度管辖范围内具体实施电网管理的分工。
3、试分析同步发电机自动并列的条件：（难以同时满足）① F g = F s 待并发电机频率与系统频率相等，即滑差（频率）为零。
②U g = U s 待并发电机电压与系统电压的幅值相等，即压差为零。
③δ= 0 断路器主触头闭合瞬间，待并发电极电压与系统电压间的瞬时相角差为零。
同步发电机的并列方法有几种？各适用于什么情况？答：两种：准同期并列和自同期并列。
准同期并列适用于正常方式，自同期并列适用于非正常方式。
4、同步发电机并网应遵循的基本原则：①待并发电机频率与母线频率的差小于给定值，即滑差小于给定值②断路器主触头闭合瞬间，待并发电机与母线电压间的瞬时相角差小于给定值，即角差小于给定值③待并发电机电压与母线电压的幅值差小于给定值，即压差小于给定值。
5、为什么我国同步发电机并网时规定滑差周期不小于10s？答：滑差大，则滑差周期短；滑差小，则滑差周期长。
在有滑差的情况下，将机组投入电网，需经过一段加速或减速的过程，才能使机组与系统在频率上“同步”。
加速或减速力矩会对机组造成冲击。
显然，滑差越大，并列时的冲击就越大，因而应该严格限制并列时的滑差。
我国在发电厂进行正常人工手动并列操作时，一般限制滑差周期在10s~16s之间.6、何为滑差、滑差周期？与U g和U s的相角差δ有什么关系？【答案P6-P7】7、同步发电机以自动准同期方式并列时，说明产生冲击电流的原因。
《配电系统的自动化》课件
配电系统自动化功能
远程监控
通过远程监控系统实时监测配电 系统的运行状态，及时发现和处 理故障。
故障诊断与预防
通过实时监测和数据分析，预测 配电系统可能出现的故障，提前 采取措施预防。
01 02 03 04
自动控制
根据预设的逻辑或算法自动调整 配电系统的运行状态，实现系统 的优化控制。
详细描述
随着可再生能源的发展，分布式能源接入成为配电系统的重要趋势。为了实现分布式能源的高效利用和可持续发 展，需要采用配电系统自动化技术来整合和管理各种类型的能源。通过自动化解决方案，可以实现能源的优化配 置和调度，提高能源利用效率，降低对环境的影响。
06
总结与展望
Chapter
总结
配电系统自动化的发展历程
节能管理
根据实际需求调整配电系统的运 行状态，降低能源消耗，提高能 源利用效率。
配电系统自动化应用场景
智能电网
在智能电网中，配电系统自动化技术可以实现高效、稳定的电力 供应，提高电力系统的运行效率和稳定性。
工业自动化
在工业生产中，配电系统自动化技术可以保障设备的稳定运行，提 高生产效率和产品质量。
城市基础设施建设
在城市基础设施建设过程中，配电系统自动化技术可以为城市提供 稳定、可靠的电力供应，促进城市的可持续发展。
03
配电系统自动化的实施与运营
Chapter
配电系统自动化实施方案
01
02
03
自动化设备选型
根据配电系统的需求和特 点，选择适合的自动化设 备，如智能配电柜、传感 器、执行器等。
提出提升配电系统自动化水平的策略和建议，如加强技术研发、完善 标准体系、强化人才培养等。
电力系统自动化复习题(一)
1.电网调度自动化实行_分层_管理。
2.RTU 的基本组成包括__硬件___和__软件__两个部份。
3.对变位遥信信息检测的常用方法是__软件扫查__和___硬件中断____。
4.二进制数(1011)B 转化为十进制数是___ 11____。
5.物理层用户之间交换信息需要通过_一条实际链路_。
6.通信网的路由选择方式分为_决定性和适应性的两类_。
7.独立系统的AGC 控制机组出力，以保证电网_频率恒定__。
8.系统静态安全分析的内容包括__ 电压__、__频率_、_过负荷__。
9.配电网的形式有_树枝状__、_环状__、__ 网状__。
10.事故调查处理“四不放过”原则是：事故原因不清晰不放过、事故责任者和应受教育者没有受到教育不放过、没有采取防范措施不落实不放过、事故责任者没有受到处罚不放过。
11.电力企业执行的两票是指工作票和操作票。
12.电力企业执行的三制是指交接班制、巡回检查制和设备定期试验轮换制。
13.发供电企业每年编制两措计划，是指反事故措施计划和安全技术劳动保护措施计划。
14.在电气设备上工作，保证安全的组织措施为：工作票制度、工作许可制度、工作监护制度、工作间断、转移和终结制度。
15、计算机网络的物理层数据传输方式中数据采样方式应属于(电信号特性)16LAN 环形结构的性能之一是(模块性好)17 负荷的经济分配(EDC)应根据( 超短期负荷预测)18 在EMS 中分析电力系统电压失稳属于( .动态安全分析)19 电网监控与调度自动化系统的基本功能包括(变电站自动化)，(配电网管理系统)，(能量管理系统)。
20 同步发机电的励磁自动控制系统还负担着并联运行机组间无功功率合理分配的任务。
21 电管理系统(DMS)中用户负荷周期控制的功能属于( LM 功能)22 有监督计划用电执行情况职责的是(地调中心 )23MS 系统中分析电力系统失稳情况应属(动态安全分析 )24 尔模块的工作原理是(磁势平衡原理 )25 直线视距传输信息的信道是( 微波信道 )26 具有偶监督作用， do=4 的循环码，充分利用纠错、检错能力时可(纠正 1 位、检 3 位错)27 树形结构计算机网的特点之一是(成本低 )28 调度迅速成平稳恢复供电时是处于(恢复状态 )29 发机电出力与负何不平衡时，如不采取切负荷措施会导致(系统崩溃状态)30 电厂、火电厂协调应根据( 短期负荷预测 )28.调度员培训仿真系统对新运行方式的开辟与确定的培训对象是 (运行维护人员 )29.配电自动化 DMS 系统中控制的是(用户负责 )30.变电所综合自动化的功能之一是( 故障测距 )1.衡量电能质量的重要指标是( C )A.有功功率、无功功率B.功率因数C. 电压、频率和波形D.有功电度和无功电度2.为防止断路器多次重合于永久性故障，重合闸装置接线中设置了( C )A.方向继电器B.差动继电器C.防跳继电器D.阻抗继电器3.我国电力系统220KV 路线的故障类型中，有接近90%的故障是( C )A.三相短路B.两相短路C.单相接地短路D.两相接地短路4.准同步并列条件规定的允许电压差为不超过额定电压的( B )A. 3%~5%B. 5%~10%C. 10%~15%D. 15%~20%5.与正弦整步电压最小值所对应的相角差一定等于( A )A. 0度B. 90度C. 180度D. 270度6.具有正调差特性的同步发机电，当输出的无功电流增大时，机端电压( D )A.不变B.增大C. 以上两条都有可能D.减小7.励磁绕组上的瞬时过电压，会(C )A.烧坏转子铁芯B.危害系统运行的稳定性C.危害励磁绕组绝缘D. 以上三项都有8.自动励磁调节器的强励倍数普通取( D )A. 2—2.5B. 2.5—3C. 1.2—1.6D. 1.6—2.09.在励磁调节器中，若电压测量采用12相桥式整流电路，则选频滤波电路的滤波频率应选为( D )HzA. 50B. 300C. 600D. 120010.机端并联运行的各发机电组的调差特性( D )A.可以为负B.可以为零C.必须为零D.必须为正11 同步发机电并列时脉动电压周期为 20s，则滑差角频率允许值ωsy 为( A )。
电力系统自动化-电力系统自动化-《电力系统自动化》课程教学大纲
《电力系统自动化》课程教学大纲Power System Automation课程编号：130202221学时：32 学分：2.0合用对象：电气工程及其自动化专业先修课程：电力系统分析，自动控制原理，电力电子技术等一、课程的性质和任务(四号黑体加粗，描述文字用四号小宋体(下同))本课程是电气工程及其自动化专业一门学科方向类必修课程。
电力系统自动化是保证电力系统安全、优质、经济运行的综合性技术，涉及电力系统运行理论、自动控制理论、计算机控制技术、网络通信技术等多方面的知识，包括发机电励磁自动控制、发电厂自动化、电网调度自动化、配电网自动化、变电站自动化等，是自动控制技术、信息技术在电力系统中的应用，已经成为电气工程类专业学生必备的专业知识之一。
该课程可以支撑电气工程及其自动化专业毕业要求 2 (问题分析)、3 (设计／开辟解决方案)、4 (研究)的达成。
本课程的主要任务是：1、使学生对电力系统相关问题形成较为系统的认识和理解；2、使学生掌握发机电自动励磁控制的基本原理和方法，深入了解发机电同步并列的条件与过程，以及自动准同期装置的工作原理，分析在电力系统运行过程中不满足并列条件对电网产生何种影响，为分析复杂工程问题奠定基础。
3、使学生了解电力系统频率调整及电压调整的基本问题，掌握电力系统功频特性、自动发电控制、经济调度的原理和方法，掌握电力系统电压控制措施，为进一步分析和研究电力系统运行问题打下良好的基础；4、使学生掌握电力系统自动化的基本工作原理、装置的调试方法以及装置的设计方法，并且学习自动装置对电力系统运行影响的分析方法，为设计、研发电力系统自动控制装置和解决电力系统复杂运行工程问题奠定基础。
二、教学目的与要求本课程的教学目的是使学生掌握电力系统自动化的基本知识，熟悉电网调度自动化、配电网自动化、变电站自动化的相关问题，训练和培养学生独立思量、解决电力系统实际复杂工程问题的能力。
具体要求如下：1、掌握发机电同步并列的条件，以及自动准同期装置的工作原理。
电力系统自动化重点整理
第1章发电机的自动并列1、掌握并列操作的概念及对并列操作的要求。
☞并列的概念：将一台发电机投入电力系统并列运行的操作，称并列操作。
发电机的并列操作又称为“并车”、“并网”、“同期”。
☞对并列操作的基本要求：①并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能的小，其瞬时最大值不宜超过1~2倍的额定电流。
②发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，进入同步运行的暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。
2、掌握并列操作的两种方式及各自的特点。
☞并列操作的两种方式：准同期并列（一般采用）、自同期并列（很少采用）。
☞准同期并列的概念：发电机在并列合闸前已励磁，当发电机频率、电压相角、电压大小分别和并列点处系统侧的频率、电压相角、电压大小接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作，这种方式称为准同期。
☞自同期并列概念：将一台未加励磁的发电机组升速到接近于电网频率，在滑差角频率不超过允许值，机组的加速度小于某一给定值的条件下，先合并列断路器QF，接着合励磁开关，给转子加励磁电流，在发电机电势逐步增长的过程中，由电力系统将并列机组拉入同步运行。
优点：操作简单，并列迅速，易于实现自动化。
缺点:冲击电流大，对电力系统扰动大，不仅会引起电力系统频率振荡，而且会在自同期并列的机组附近造成电压瞬时下降。
适用：只有在电力系统事故、频率降低时使用。
自同期并列不能用于两个系统之间的并列，也不用于汽轮发电机组。
3、掌握准同期并列的三个理想条件，了解并列误差对并列的影响。
☞(1) fG=fX或wG=wX：待并发电机频率与系统频率相等，即滑差(频差)为零；(2) UG=UX：待并发电机电压与系统电压的幅值相等，即压差为零；(3)δe=0：断路器主触头闭合瞬间，待并发电机电压与系统电压间的瞬时相角差为零。
☞①电压幅值差对并列的影响：产生的冲击电流，在只存在电压差的情况下，并列机组产生的冲击电流主要为无功冲击电流。
冲击电流的电动力对发电机绕组产生影响，由于定子绕组端部的机械强度最弱，所以须特别注意对它所造成的危害，必须限制冲击电流。
电力系统自动化原理及应用 5配电网自动化
二、配电管理系统
配电系统的监视、控制和管理的综合自动化系统
7
三、配电网自动化的意义
1、提高供电可靠性 2、提高供电经济性 3、提高供电能力 4、改善电能质量 5、降低劳动强度，提高管理水平和服务质量
8
5.2 配电网自动化系统 的构成
一、结构
(1) 配电主站控制中心 (2) 远方测控终端 (3) 通信部分
的动作过程。 5、什么是电力需求侧管理？管理的内容和技术手段有哪些？ 6、远程自动抄表技术是如何构成的？其使用的通信方式有
哪些？
4、分段器
分段器(Sectionalizer)是一种与电源侧前级开关配 合，在失压或无电流的情况下自动分闸的开关设备。当 发生永久性故障时，分段器在预定次数的分合操作后闭 锁于分闸状态，从而达到隔离故障线路区段的目的。若 分段器未完成预定次数的分合操作，故障就被其它设备 切除了，则其将保持在闭合状态，并经一段延时后恢复 到预先的整定状态。
一、电力需求侧管理的内容
(1) 调整负荷，优化用电方式
根据电力系统的生产特点和各类用户的不同用电规律，有 计划地、合理地组织和安排各类用户的用电负荷及用电时间， 达到发、供、用电平衡协调。
(2) 提高终端用电效率
通过改变用户的消费行为，采用先进的节能技术和高效设 备来实现的，其根本目的是节约用电、减少电量消耗。
5.4 配电自动化终端单元
一、配电自动化远方终端的分类
1、馈线远方终端FTU 2、站所远方终端DTU 3、配电变压器远方终端TTU
二、馈线远方终端
主要功能有：
(1) 遥信功能
(2) 遥测功能
(3) 遥控功能
(4) 远方控制闭锁功能；
(5) 手动操作功能 (6) 远程通信功能；
电力系统调度自动化配电网自动化ppt课件
配电网自动化发展趋势及挑战
分布式能源接入
智能化故障诊断
随着分布式能源的不断发展，配电网自动化 需要实现对分布式能源的接入和管理，确保 电力系统的稳定运行。
配电网自动化将借助智能化技术，实现对配 电网故障的快速诊断和定位，提高故障处理 效率。
自动化巡检
通信技术挑战
配电网自动化将实现自动化巡检，通过无人 机、机器人等技术手段对配电网设备进行定 期巡检，确保设备的安全稳定运行。
调度自动化定义与目标
定义
调度自动化是指利用计算机、通信 和远动等技术，实现电力系统调度 运行管理的自动化、智能化。
目标
提高电力系统运行的可靠性、经济 性和效率，优化资源配置，减少停 电时间和范围，提升供电服务质量。
调度自动化发展历程
01
02
03
第一阶段
人工调度阶段，主要依赖 人工经验和电话通信进行 调度。
实现故障快速定位与隔离 配电网自动化具备故障自检和快速定位功能，能够在发生 故障时迅速隔离故障区域，缩小停电范围，为调度自动化 提供有力的技术支持。
优化资源配置 通过配电网自动化对设备状态和负荷情况的实时监测，调 度自动化可以更加合理地分配电力资源，提高电力系统的 经济效益和社会效益。
两者在电力系统中的协同作用
协调控制策略
基于配电网实时运行状态和分布式能源出力情况，制定协调控制策略， 实现源网荷储协同优化运行。
06
CATALOGUE
电力系统调度自动化与配电网自 动化发展趋势
调度自动化发展趋势及挑战
随着人工智能、机器学习等技术的不断发展，调度自 动化将越来越智能化，能够实现对电力系统的更加精
准、高效的控制。
新能源接入与管理的挑战
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➢发生接地故障时，电阻中电流 较大，需要大热容量电阻
➢在电网中高压电机启动时，启动 电流中的非周期分量容易造成零序 接地保护误动
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配电网的中性点接地方式
❖60kV系统：经消弧线圈接地
❖3-35kV系统：多数采用不接地或 者经消弧线圈接地，大城市的城区 电网采用中性点经小电阻接地
D
FTU
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配电自动化的主要功能
2、高级应用软件
➢ 负荷预测 ➢网络拓扑分析 ➢状态估计 ➢线损计算分析 ➢潮流计算 ➢电压/无功优化
❖配电网中不涉及系统稳定和调频之类的问题
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配电自动化的主要功能
3、配电网故障定位与故障隔离功能
❖ 在正常状态下实时监视 ❖ 在故障时隔离线路故障区段，对非故障区段恢复供电
配电网通常采用“闭环结构，开环运 行”的方式
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一、配电网的特点
农村配电网负荷分散、城市负荷集中
配电网容量较小，短路电流也较小 保护多采用电流保护和距离保护
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一、配电网的特点
配电网设备数量非常巨大， 而单个设备价格低
采集点非常多，而单个数据 采集点的采集数据量很少
❖380/220V系统：直接接地
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二、配电网自动化
•配电网自动化是应用现代电子技术、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 息进行安全集成，构成完整的自动化及管理系统，实现配电网正常 运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理，是配电自动化 与配电管理集成为一体的系统。称为“配电管理系统” （ Distribution Management System，简称DMS）。
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配电自动化的主要功能
4、负荷控制功能
❖ 进行负荷预测，根据调度自动化的要求进行负荷控制 ❖ 当负荷高峰期，切除不重要负荷，保证重要负荷不停电
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配电自动化的主要功能
5、地理信息系统
❖ 引入GIS配电网自动化系统中，在地图上标明电力设备和线路的 地理位置信息，方便管理和维修电力设备,寻找和排除设备故障
1、配电网的SCADA功能——通过监测装置来收集配电网的
实时数据，进行数据处理以及对配电网进行监视和控制。
配电SCADALAN
图形站
图形站
数据处理机
前置机1
前置机2
服务器
主干通道
二次集结
区域站 次主干通道
A
B
一次集一结般通道 区域站 D
D
B B BB D
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通道切换
主站
B
B
C
RTU TTU D
➢地理信息系统GIS (Geographic Information System) 是在 计算机硬、软件系统支持下，对地面或空间的有关地理分布数据 进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统
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地理信息系统应用
➢SCADA动态着色 ➢配电网带电状况 ➢潮流、电压分布 ➢自动提供受其影响的用户、变压 器和线路清单
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配电网的中性点接地方式
3、中性点经小电阻接地
❖电阻取值为R=10～20Ω，单相接 地故障电流为400～1000A。
➢能够抑制电网因PT磁饱和引起的 铁磁谐振过电压；
➢单相接地工频过电压可限制到1.4倍额定电压以下，电弧接地过 电压限制到1.9倍额定电压以下； ➢随着电网电容电流的变化，接地电流水平变化不大；
➢单相接地故障时，流过故障线路的电流较大，零序电流保护有较 好的灵敏性；
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配电网的中性点接地方式
❖中性点经小电阻接地存在的问题
➢只要是发生单相接地故障，线路都要跳闸，降低了供电可靠性
➢接地故障电流大时，在接地点和电阻柜附近容易产生较大的跨 步电压和接触电压，影响人身安全
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配电网的中性点接地方式
2、中性点经消弧线圈接地
❖中性点经消弧线圈接地方式就是在 中性点和大地之间接入一个电感线 圈
❖消弧线圈的作用： 1、补偿了电网的接地电容电流； 2、避免接地电弧的重燃并彻底熄灭。
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配电网的中性点接地方式
❖弧线圈接地方式的优点
配电网的中性点接地方式
1、中性点不接地系统
❖结构简单，运行方便，且比较经 济；可带故障继续供电1小时，提 高了供电的可靠性
❖发生单相接地故障，流过故障点电流为电网对地的电容电流， 小于负荷电流，远小于短路电流，属于小电流接地方式
❖随着电缆线路的增多，电容电流越来 越大。当容电流超过一定范围，接地电 弧就很难熄灭
第十五讲 电力系统配电网自 动化（1）
North China Electric Power University
电力系统配电网自动化
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配电网自动化是为了满足电 力系统用户对供电可靠性、电 能质量以及优质服务的要求。
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一、配电网的特点
❖ 配电网就是从输电网接收电能，再分配给用户的电力网 电网的接线方式可分作辐射状网、树 状网和环状网
➢接地电流减小，降低了恢复电压速度，有利于电弧熄灭 ➢抑制了电弧重燃，防止故障点处发生着火、爆炸等次生灾害 ➢接地电流减小，保证了设备和人员的安全
❖弧线圈接地方式存在的问题
➢不能补偿谐波电流分量和有功电流分量
➢配电网电容电流很大时，价格昂贵，控制复杂
➢标称电流和实际电流误差较大，致残流过大
➢电缆配电网单相接地故障多为永久性故障，消弧线圈优势将不 存在
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配电网自动化的结构
同级管理信息系统，同级用电管理 系统 同级点亮计费系统，同级其他系统
上级调度自动化系 统
安全隔离
配电主站
...
...
配电子站/变电站自
配电子站
动化
... 配电远方终端 配电远方终端
... 配电远方终端 配电远方终端
2020主要功能
线路上安装大量设备，这些设 备在室外布置,对设备的工艺要 求非常高.
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一、配电网的特点
配电系统的支路电阻r和电 抗x之比r/x一般比较大,潮流 计算有可能不收敛 配电系统常处于不平衡运行状 态，各相负荷大小不等
配电网谐波含量较高，影响了 电能质量
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