chapter8變電站饋線自動化

1、一、開閉所和配電變電所內(nèi)自動化一、開閉所和配電變電所內(nèi)自動化（變電站綜合自動化）（變電站綜合自動化）l配電變電站、配電變電站、1010kvkv開閉所是配電網(wǎng)的重要組開閉所是配電網(wǎng)的重要組成部分，其自動化程度高低直接反映了配電成部分，其自動化程度高低直接反映了配電自動化的水平。自動化的水平。l變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)：電力系統(tǒng)微機保護：電力系統(tǒng)微機保護與控制綜合自動化系統(tǒng)。將電力系統(tǒng)保護、與控制綜合自動化系統(tǒng)。將電力系統(tǒng)保護、控制、監(jiān)視、測量、故障分析等功能集合在控制、監(jiān)視、測量、故障分析等功能集合在一起。一起。l目標(biāo)：目標(biāo)：實現(xiàn)電力系統(tǒng)優(yōu)化控制、經(jīng)濟運行、實現(xiàn)電力系統(tǒng)優(yōu)化控制、

2、經(jīng)濟運行、智能決策。智能決策。l“開閉所開閉所”實際上就是相當(dāng)于開關(guān)站，兩進多出實際上就是相當(dāng)于開關(guān)站，兩進多出（常用（常用46出），只是根據(jù)不同的要求，進出出），只是根據(jù)不同的要求，進出可以設(shè)置斷路器、負荷開關(guān)或不設(shè)。沒有斷路可以設(shè)置斷路器、負荷開關(guān)或不設(shè)。沒有斷路器或負荷開關(guān)的叫電纜分接箱，電纜直接進出，器或負荷開關(guān)的叫電纜分接箱，電纜直接進出，用于小容量和用電可靠性不高的場所。用于小容量和用電可靠性不高的場所?！伴_閉開閉所所”一般應(yīng)采用斷路器進（兩進線設(shè)置一般應(yīng)采用斷路器進（兩進線設(shè)置bzt）、）、負荷開關(guān)出。負荷開關(guān)出。 遠動裝置遠動裝置( (rturtu) )的發(fā)展的發(fā)展l遠方終端裝

3、置遠方終端裝置( (remote terminal unit,remote terminal unit,rturtu) )： scadascada系統(tǒng)在變電站中的終端設(shè)備，它由微處理機和系統(tǒng)在變電站中的終端設(shè)備，它由微處理機和接口電路組成。接口電路組成。l早期的早期的rturtu為有觸點裝置，功能弱，精度低，可靠性為有觸點裝置，功能弱，精度低，可靠性差。差。l7070年代起搞單年代起搞單cpucpu結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的rturtu裝置，為集中式結(jié)構(gòu)。裝置，為集中式結(jié)構(gòu)。l隨著調(diào)度自動化的發(fā)展，尤其是變電站自動化的發(fā)展，隨著調(diào)度自動化的發(fā)展，尤其是變電站自動化的發(fā)展，多多cpucpu結(jié)構(gòu)的分布式微機遠動

4、裝置成為發(fā)展趨勢。結(jié)構(gòu)的分布式微機遠動裝置成為發(fā)展趨勢。l多多cpucpu結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：每個每個cpucpu分別完成一定的任務(wù)，提高分別完成一定的任務(wù)，提高了了速速度、可靠性度、可靠性，同時廣泛采用交流采樣技術(shù)。同時廣泛采用交流采樣技術(shù)。 l那么什么是那么什么是rtu呢？呢？lrtu是是remote terminal unit(遠程測控終端遠程測控終端)的縮寫，是的縮寫，是scada(supervisory control and data acquisition)系統(tǒng)的基本組成單元。系統(tǒng)的基本組成單元。一個一個rtu可以有幾個，幾十個或幾百個可以有幾個，幾十個或幾百個i/o點，點，可以放置在測量

5、點附近的現(xiàn)場?？梢苑胖迷跍y量點附近的現(xiàn)場。rtu應(yīng)該至少應(yīng)該至少具備以下具備以下2種功能：數(shù)據(jù)采集及處理、數(shù)據(jù)傳種功能：數(shù)據(jù)采集及處理、數(shù)據(jù)傳輸輸(網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)通信)，當(dāng)然，許多，當(dāng)然，許多rtu還具備還具備pid控控制功能或邏輯控制功能、流量累計功能等等。制功能或邏輯控制功能、流量累計功能等等。微機遠動裝置的基本功能微機遠動裝置的基本功能lrturtu的基本功能：的基本功能：遙測（遙測（ycyc）、）、遙信遙信（yxyx）、）、遙調(diào)（遙調(diào)（ytyt）、）、遙控（遙控（ykyk）。lrturtu的輔助功能：的輔助功能：屏幕顯示、參數(shù)整定輸屏幕顯示、參數(shù)整定輸入、打印制表、信息轉(zhuǎn)發(fā)功能、裝置內(nèi)入

6、、打印制表、信息轉(zhuǎn)發(fā)功能、裝置內(nèi)部功能、數(shù)據(jù)保存功能、事件順序記錄部功能、數(shù)據(jù)保存功能、事件順序記錄功能。功能。1. “1. “四遙四遙”功能功能1 1）遙信遙信( (yxyx) )：測量開關(guān)位置、保護動作信號、設(shè)測量開關(guān)位置、保護動作信號、設(shè)備運行狀態(tài)信號，調(diào)壓變壓器分接頭位置。一般備運行狀態(tài)信號，調(diào)壓變壓器分接頭位置。一般用無源接點，有變位時立即上傳。用無源接點，有變位時立即上傳。2 2）遙測遙測( (ycyc) )：對變壓器的對變壓器的p p、q q，線路線路p p、i i，母線母線u u，溫度、壓力、流量、溫度、壓力、流量、f f、主變油溫等所有其他模擬主變油溫等所有其他模擬信號的采集

7、，并將采集信號上傳。信號的采集，并將采集信號上傳。3 3）遙控遙控( (ykyk) )：遠方控制斷路器分、合，電容器、遠方控制斷路器分、合，電容器、電抗器的投切等。一般也用無源接點，要求動作電抗器的投切等。一般也用無源接點，要求動作準(zhǔn)確率大于準(zhǔn)確率大于99.99%99.99%。4 4）遙調(diào)遙調(diào)( (yt)yt)：用于有載變壓器分抽頭的升降調(diào)節(jié)用于有載變壓器分抽頭的升降調(diào)節(jié)等，也采用無源接點，要求準(zhǔn)確率大于等，也采用無源接點，要求準(zhǔn)確率大于99.99%99.99%。2. 2. 事件順序記錄事件順序記錄( (soesoe,sequence of events),sequence of events

8、)lsoesoe：自動記錄事件狀態(tài)變化的時間。自動記錄事件狀態(tài)變化的時間。 對事故時各種開關(guān)、繼電保護、自動裝置對事故時各種開關(guān)、繼電保護、自動裝置 的狀態(tài)變化信號按時間順序排隊。的狀態(tài)變化信號按時間順序排隊。l作用：作用：事故后分析事故。事故后分析事故。l輸入信號：輸入信號：取繼電器動作出口信號（不取信號繼取繼電器動作出口信號（不取信號繼電器接點）、斷路器輔助接點（受分散性、不同電器接點）、斷路器輔助接點（受分散性、不同步影響步影響) )。soesoe分辨率分辨率l事件分辨率要求達到毫秒級。事件分辨率要求達到毫秒級。lsoesoe站內(nèi)分辨率：站內(nèi)分辨率：rturtu內(nèi)內(nèi)( (站內(nèi)站內(nèi)) )順

9、序發(fā)生一串事順序發(fā)生一串事件后，兩事件間能辨認的最小時間，要求件后，兩事件間能辨認的最小時間，要求55msms。lsoesoe站間分辨率：站間分辨率：各各rturtu間間( (站間站間) )順序發(fā)生一串順序發(fā)生一串事件后，兩事件間能辨認的最小時間，要求事件后，兩事件間能辨認的最小時間，要求1010msms。lsoesoe分辨率影響因素：分辨率影響因素：站內(nèi)：站內(nèi)：rturtu時鐘精度；站時鐘精度；站間：系統(tǒng)時鐘、通道延時、間：系統(tǒng)時鐘、通道延時、cpucpu處理速度。處理速度。l分辨率高帶來高造價，配電自動化中可放寬要分辨率高帶來高造價，配電自動化中可放寬要求。求。 3. 3. 系統(tǒng)對時系統(tǒng)對

10、時l保證保證soesoe分辨率，要求各分辨率，要求各rturtu時鐘與調(diào)度中心同時鐘與調(diào)度中心同步，步，采取措施：采取措施： 1 1）利用）利用gpsgps，需設(shè)置需設(shè)置gpsgps接收機、天線及放大接收機、天線及放大器，通過器，通過rs-232rs-232與與rturtu相連。相連。 2 2）軟件對時，根據(jù)采用的通信規(guī)約對各測控）軟件對時，根據(jù)采用的通信規(guī)約對各測控點對時，優(yōu)點是省投資（不需要增加硬件），點對時，優(yōu)點是省投資（不需要增加硬件），但精度受影響。但精度受影響。4. 4. 電能采集電能采集l采集變電站進線、出線、主變的電度值。采集變電站進線、出線、主變的電度值。l過去一般用脈沖電度

11、表脈沖，目前一般通過智過去一般用脈沖電度表脈沖，目前一般通過智能電度表的通信實現(xiàn)。能電度表的通信實現(xiàn)。l5.5.自恢復(fù)和自檢自恢復(fù)和自檢l設(shè)置設(shè)置watchdogwatchdog電路，防止程序跑飛，斷電后能電路，防止程序跑飛，斷電后能自動恢復(fù)。自動恢復(fù)。l設(shè)置自檢功能，及時報告出錯信息，防止設(shè)置自檢功能，及時報告出錯信息，防止rturtu裝裝置元件故障。置元件故障。l通常裝置每隔通常裝置每隔1 12 2s s自動檢測一次，主站側(cè)通過自動檢測一次，主站側(cè)通過遠方診斷，定位到具體故障插件。遠方診斷，定位到具體故障插件。6. 6. 與與scadascada系統(tǒng)通信和當(dāng)?shù)毓δ芟到y(tǒng)通信和當(dāng)?shù)毓δ躭根據(jù)相

12、應(yīng)的通信規(guī)約（如應(yīng)答根據(jù)相應(yīng)的通信規(guī)約（如應(yīng)答pollingpolling、循環(huán)循環(huán)cdtcdt、對等式對等式dnpdnp等），將等），將rturtu采集的信息上報配電采集的信息上報配電scadascada系統(tǒng)。系統(tǒng)。l利用利用rturtu微機功能，接入顯示微機功能，接入顯示crtcrt或打印機，可就或打印機，可就地顯示與參數(shù)輸入整定，或一發(fā)多收。地顯示與參數(shù)輸入整定，或一發(fā)多收。lrturtu通信速率應(yīng)可選擇整定。通信速率應(yīng)可選擇整定。lrturtu應(yīng)支持多種通信信道轉(zhuǎn)接功能（如光端機、微應(yīng)支持多種通信信道轉(zhuǎn)接功能（如光端機、微波、載波、無線電臺等）。波、載波、無線電臺等）。 微機遠動裝置的

13、分類微機遠動裝置的分類lrturtu結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：集中式、分布式（功能分布式與結(jié)構(gòu)分集中式、分布式（功能分布式與結(jié)構(gòu)分布式）。布式）。l采樣方式：采樣方式：直流、交流采樣。直流、交流采樣。l組屏方式：組屏方式：集中、分散組屏。集中、分散組屏。二、饋線自動化二、饋線自動化l目的目的：對饋出線路進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控（：對饋出線路進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控（scada功能），故障時，及時準(zhǔn)確地確定故障區(qū)段，迅速功能），故障時，及時準(zhǔn)確地確定故障區(qū)段，迅速隔離故障區(qū)段并恢復(fù)健全區(qū)段供電。隔離故障區(qū)段并恢復(fù)健全區(qū)段供電。l主要功能主要功能：配網(wǎng)饋線運行狀態(tài)監(jiān)測、控制、故障診：配網(wǎng)饋線運行狀態(tài)監(jiān)測、控制、故障診斷、故

14、障隔離、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。斷、故障隔離、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。l實現(xiàn)實現(xiàn)：在戶外分段開關(guān)處安裝：在戶外分段開關(guān)處安裝ftu（饋線終端單（饋線終端單元元），），依靠通信系統(tǒng)，與配電控制中心的依靠通信系統(tǒng)，與配電控制中心的scada計算機系統(tǒng)相連。計算機系統(tǒng)相連。1 基于重合器的饋線自動化基于重合器的饋線自動化l原理：原理：無需通信，根據(jù)短路時出現(xiàn)的短路電流，無需通信，根據(jù)短路時出現(xiàn)的短路電流，靠多次重合閘找出故障區(qū)段并進行隔離，主要靠多次重合閘找出故障區(qū)段并進行隔離，主要用在輻射線路。用在輻射線路。l饋線自動化模式：饋線自動化模式：重合器與重合器配合模式、重合器與重合器配合模式、重合器與電壓重合器與電壓-時間型分段

15、器配合模式、重合器時間型分段器配合模式、重合器與過流脈沖計數(shù)型分段器配合模式。與過流脈沖計數(shù)型分段器配合模式。重合器重合器( (recloser)分類和功能分類和功能l定義定義：具有控制和保護功能的開關(guān)，能按預(yù)定開斷、：具有控制和保護功能的開關(guān)，能按預(yù)定開斷、重合順序自動操作，并可自動復(fù)位、閉鎖。重合順序自動操作，并可自動復(fù)位、閉鎖。l功能功能：故障后重合器跳閘，按預(yù)定動作順序循環(huán)分、：故障后重合器跳閘，按預(yù)定動作順序循環(huán)分、合若干次，重合成功則自動終止后續(xù)動作；重合失合若干次，重合成功則自動終止后續(xù)動作；重合失敗則閉鎖在分閘狀，手動復(fù)位。敗則閉鎖在分閘狀，手動復(fù)位。l動作特性：動作特性：瞬動

16、（快速動作時間瞬動（快速動作時間電流特性）、延電流特性）、延時動作（慢速動作時間時動作（慢速動作時間電流特性）兩種。電流特性）兩種。l動作特性整定：動作特性整定：“一快二慢一快二慢”、“二快二慢二快二慢”、“一快三慢一快三慢”。 分段器分段器( (sectionalizer)分類和功能分類和功能l定義：定義：與電源側(cè)前級開關(guān)配合，失壓或無電流時自與電源側(cè)前級開關(guān)配合，失壓或無電流時自動分閘的開關(guān)設(shè)備。動分閘的開關(guān)設(shè)備。l功能：功能：永久故障時，永久故障時，分合預(yù)定次數(shù)后閉鎖在分閘狀，分合預(yù)定次數(shù)后閉鎖在分閘狀，隔離故障區(qū)段；若未完成預(yù)定分合次數(shù)，故障已被隔離故障區(qū)段；若未完成預(yù)定分合次數(shù)，故障

17、已被其他設(shè)備切除，則保持在合閘狀其他設(shè)備切除，則保持在合閘狀（經(jīng)一段延時后恢（經(jīng)一段延時后恢復(fù)到預(yù)定狀態(tài)，為下次故障作準(zhǔn)備）。復(fù)到預(yù)定狀態(tài)，為下次故障作準(zhǔn)備）。l要求：要求：一般不能開斷短路故障電流。一般不能開斷短路故障電流。l分類：分類：電壓電壓時間型，過流脈沖記數(shù)型。時間型，過流脈沖記數(shù)型。1) 1) 電壓時間型分段器電壓時間型分段器l原理：原理：根據(jù)加壓、失壓時間長短控制動作，失根據(jù)加壓、失壓時間長短控制動作，失壓后分閘，加壓時合閘或閉鎖。用于輻射、樹壓后分閘，加壓時合閘或閉鎖。用于輻射、樹狀、環(huán)狀網(wǎng)。狀、環(huán)狀網(wǎng)。lx x、y y時限參數(shù)：時限參數(shù)：lx時限：時限：分段器電源側(cè)加壓至該分

18、段器合閘的分段器電源側(cè)加壓至該分段器合閘的時延。時延。ly時限：時限：又稱故障檢測時間。分段器合閘后未又稱故障檢測時間。分段器合閘后未超過超過y時限的時間內(nèi)又失壓，則該分段器分閘時限的時間內(nèi)又失壓，則該分段器分閘并被閉鎖在分閘狀，下一次再得電時不再自動并被閉鎖在分閘狀，下一次再得電時不再自動重合。重合。 2) 2) 過流脈沖計數(shù)型分段器過流脈沖計數(shù)型分段器l與線路前級開關(guān)（重合器或斷路器）配合使用。與線路前級開關(guān)（重合器或斷路器）配合使用。l原理：原理：記憶前級開關(guān)開斷故障電流動作次數(shù)，達記憶前級開關(guān)開斷故障電流動作次數(shù)，達到預(yù)定記憶次數(shù)時，在前級開關(guān)跳閘的無電流間到預(yù)定記憶次數(shù)時，在前級開關(guān)

19、跳閘的無電流間隙內(nèi)，分段器分閘，隔離故障區(qū)段。隙內(nèi)，分段器分閘，隔離故障區(qū)段。l前級開關(guān)開斷故障電流動作次數(shù)未達到預(yù)定記憶前級開關(guān)開斷故障電流動作次數(shù)未達到預(yù)定記憶次數(shù)時，經(jīng)一定延時后分段器復(fù)位清零。次數(shù)時，經(jīng)一定延時后分段器復(fù)位清零。重合器與分段器配合實現(xiàn)故障區(qū)段隔離重合器與分段器配合實現(xiàn)故障區(qū)段隔離l1)1)輻射狀網(wǎng)輻射狀網(wǎng)l2 2）環(huán)網(wǎng)）環(huán)網(wǎng)1）輻射狀網(wǎng)故障區(qū)段隔離過程）輻射狀網(wǎng)故障區(qū)段隔離過程a重合器：重合器：一快一慢，第一次重合一快一慢，第一次重合=15s，第二次重合第二次重合=5s；b、d分段器：分段器：x=7s，y=5s；c、e分段器：分段器：x=14s，y=5saecedbdb

20、acaeceddbaca15seced 7sb7sdbaca15secedb7sdba閉鎖c14sa15secedbdbaca15secedb7sdbaca5sece 14sd 7sb7sdba閉鎖c( (a a) )( (f f) )( (e e) )( (d d) )( (c c) )( (b b) )( (g g) )b2）環(huán)狀網(wǎng)開環(huán)運行時的故障區(qū)段隔離環(huán)狀網(wǎng)開環(huán)運行時的故障區(qū)段隔離a重合器：重合器：一快一慢，第一次重合一快一慢，第一次重合=15s，第二次重合第二次重合=5s；b、c、d分段器：分段器：x=7s，y=5s；e分段器：分段器：x=45s，y=5s聯(lián)絡(luò)開關(guān)aecedbdbac

21、( (a a) )( (b b) )f聯(lián)絡(luò)開關(guān)ecedbdbacf聯(lián)絡(luò)開關(guān)eceddbac( (c c) )fa15sb7s聯(lián)絡(luò)開關(guān)eceddbac( (d d) )fa15sba( (i i) )聯(lián)絡(luò)開關(guān)ecedbdbacf( (e e) )聯(lián)絡(luò)開關(guān)eceddbafa15sab7sc7s閉鎖聯(lián)絡(luò)開關(guān)edc( (f f) )fa5sb7s聯(lián)絡(luò)開關(guān)eceddbac( (g g) )fa5s( (h h) )聯(lián)絡(luò)開關(guān)eceddbafabcb7s45s2 基于基于ftu的饋線自動化系統(tǒng)的饋線自動化系統(tǒng)配電網(wǎng)自動化控制中心計算機網(wǎng)絡(luò)（scada）rturtuftu聯(lián)絡(luò)開關(guān)分段開關(guān)斷路器區(qū)域工作站區(qū)域工

22、作站區(qū)域工作站系統(tǒng)特點系統(tǒng)特點l配網(wǎng)實時信息通過就地配網(wǎng)實時信息通過就地ftu采集，傳送到區(qū)域集控采集，傳送到區(qū)域集控或變電站集中，上報配電調(diào)度中心?；蜃冸娬炯?，上報配電調(diào)度中心。l配電調(diào)度中心控制命令通過區(qū)域集控或變電站轉(zhuǎn)發(fā)配電調(diào)度中心控制命令通過區(qū)域集控或變電站轉(zhuǎn)發(fā)給給ftu執(zhí)行。執(zhí)行。lftu采集柱上開關(guān)運行情況，將信息上傳到配網(wǎng)控采集柱上開關(guān)運行情況，將信息上傳到配網(wǎng)控制中心，或接受控制中心命令進行遠方操作。制中心，或接受控制中心命令進行遠方操作。l故障時，故障時，ftu將記錄的故障電流、時間等上報，供將記錄的故障電流、時間等上報，供分析使用。分析使用。l區(qū)域工作站區(qū)域工作站：通道集

23、中器和轉(zhuǎn)發(fā)裝置，并將各單元：通道集中器和轉(zhuǎn)發(fā)裝置，并將各單元通信規(guī)約轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)遠動規(guī)約。通信規(guī)約轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)遠動規(guī)約。ftu的性能要求的性能要求(1)(1)l遙信功能遙信功能：開關(guān)位置、貯能完成情況、通信完好性；：開關(guān)位置、貯能完成情況、通信完好性；l遙測功能遙測功能：u、i、p、q等；等；l遙控功能遙控功能：遠方對柱上開關(guān)分合、貯能等；：遠方對柱上開關(guān)分合、貯能等；l統(tǒng)計功能統(tǒng)計功能：開關(guān)動作次數(shù)、動作時間、累計切斷電：開關(guān)動作次數(shù)、動作時間、累計切斷電流水平；流水平；lsoe和對時功能和對時功能：保證：保證soe的準(zhǔn)確性，與系統(tǒng)時鐘的準(zhǔn)確性，與系統(tǒng)時鐘一致；一致；l事故記錄事故記錄：記錄事故

24、發(fā)生時的最大故障電流和事故：記錄事故發(fā)生時的最大故障電流和事故前（前（1 1minmin）負荷，便于確定故障區(qū)段；負荷，便于確定故障區(qū)段；l定值遠方修改和召喚定值：定值遠方修改和召喚定值：適應(yīng)配網(wǎng)運行方式變化；適應(yīng)配網(wǎng)運行方式變化；l自檢和自恢復(fù)功能：自檢和自恢復(fù)功能：設(shè)備故障時報警、干擾時自復(fù)位；設(shè)備故障時報警、干擾時自復(fù)位；ftu的性能要求的性能要求(2)(2)l遠方控制閉鎖和手動操作功能遠方控制閉鎖和手動操作功能：檢修線路或操作開關(guān)：檢修線路或操作開關(guān)時確保操作安全性；時確保操作安全性；l遠程通信功能遠程通信功能：rs-232，rs-485，通信規(guī)約問題；通信規(guī)約問題；l抗惡劣環(huán)境抗惡劣

25、環(huán)境：雷電、環(huán)境溫度、防雨、防濕、風(fēng)沙、：雷電、環(huán)境溫度、防雨、防濕、風(fēng)沙、振動、電磁干擾；振動、電磁干擾；l維修方便維修方便：保證不停電檢修；：保證不停電檢修；l電源可靠電源可靠：保證故障或停電時：保證故障或停電時ftu有工作電源；有工作電源；l可選功能可選功能：電度采集（核算電費、估計線損，防竊：電度采集（核算電費、估計線損，防竊電）；微機保護（實現(xiàn)自適應(yīng)保護）；故障錄波（故電）；微機保護（實現(xiàn)自適應(yīng)保護）；故障錄波（故障分析用）。障分析用）。ftuftu的組成和結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)一種典型的一種典型的ftuftu系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖兩種饋線自動化系統(tǒng)的比較兩種饋線自動化系統(tǒng)的比較l基于重合器、基于重合器、ftu的饋線自動化系統(tǒng)國外大量使用