配電自動化系統(tǒng)中開閉所RTU的研制

1、配電自動化系統(tǒng)中開閉所RTUI勺研制【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A0引言近幾年來，隨著配電自動化技術(shù)在我國電力系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，對提高供電質(zhì)量和供電可靠性提出了更高的要求，對開閉所的監(jiān)控也顯得越來越緊迫。采用RT(URemoteTerminalUnit)對開閉所進(jìn)行監(jiān)控是配電自動化系統(tǒng)的一種選擇方向。在配電系統(tǒng)中，RTU正在向綜合性的微機(jī)化自動裝置發(fā)展，除了完成“上傳下達(dá)”任務(wù)外，還能夠不依賴于主站完成當(dāng)?shù)刈詣涌刂疲鐐溆秒娫醋酝兜裙δ?，以及與主站通信，完成RTU所具有的數(shù)據(jù)采集、控制功能。開閉所RTU在配電自動化系統(tǒng)中不但負(fù)責(zé)監(jiān)測一次系統(tǒng)的運(yùn)行工況，而且還可以通過自身設(shè)定的邏輯功能或接收主站的遙控命令，控制

2、一次設(shè)備的運(yùn)行或退出?，F(xiàn)在城區(qū)配電所的面積小，沒有為集中組屏式RTU預(yù)留空間，只能采用分散分布安裝方式的RTU另外，現(xiàn)在生產(chǎn)的開關(guān)柜一般都預(yù)留安裝配電裝置的空間，為實(shí)現(xiàn)開閉所RTU的分散分布式安裝提供了可能。采用分散分布式的RTU的優(yōu)點(diǎn)是：施工、調(diào)試、維護(hù)方便；成本低。在設(shè)計(jì)中，充分考慮了開閉所的特點(diǎn)采用了分布式安裝方式，通過LonWorks現(xiàn)場總線聯(lián)網(wǎng)的總體設(shè)計(jì)方案。本文重點(diǎn)闡述了開閉所RTU的過電流保護(hù)、失壓保護(hù)、過電流失壓保護(hù)的判斷方法和程序流程，以及主控單元實(shí)現(xiàn)邏輯功能的條件。1 開閉所結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及功能1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)開閉所是為提高供電網(wǎng)絡(luò)的可靠性和不同電源聯(lián)絡(luò)問題而建設(shè)的輻射型供電網(wǎng)絡(luò)

3、，出線較多，進(jìn)線一般采用斷路器，出線一般采用負(fù)荷開關(guān)，也有配備斷路器的，大多采用雙進(jìn)線、單母線分段運(yùn)行方式，如圖1所示，其中MF為母分?jǐn)嗦菲鳎琂Xl、JX2為進(jìn)線斷路器，CX1CX4為出線斷路器（或負(fù)荷開關(guān)），進(jìn)線外側(cè)安裝有電壓互感器（或電壓傳感器），進(jìn)線開關(guān)和出線開關(guān)安裝有電流互感器（或者電流傳感器），為簡便起見，這里只畫出4條出線。1.2 功能要求根據(jù)開閉所的設(shè)備配置、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能要求，開閉所RTU完成的主要功能有：SCAD勵能：遙測、遙信和遙控功能；故障檢測功能：短路故障和單相接地故障；保護(hù)功能：過電流保護(hù)、失壓保護(hù)、過電流失壓保護(hù)、后加速保護(hù)、備自投功能、重合閘功能等；自動邏輯控制功

4、能：完成故障狀態(tài)下，開閉所故障隔離、恢復(fù)供電的邏輯功能，包括開閉所進(jìn)線重合和母聯(lián)開關(guān)的備投；聯(lián)網(wǎng)功能：提供LonWorks現(xiàn)場總線，用于開閉所RTU之間的互聯(lián)。2 開閉所功能模塊設(shè)計(jì)2.1 保護(hù)功能開閉所RTUg成保護(hù)類型狀態(tài)字的設(shè)置以及保護(hù)類型的判斷，然后分別啟動不同的保護(hù)任務(wù)，在任務(wù)內(nèi)完成保護(hù)的確認(rèn)、延時、動作和保護(hù)信息的發(fā)送等。根據(jù)開閉所RTU的類型（母聯(lián)、進(jìn)線或出線單元），配置不同的保護(hù)功能，參見表1。開閉所內(nèi)根據(jù)RTU監(jiān)控開關(guān)類型的不同（斷路器或負(fù)荷開關(guān)），需要配置不同類型的保護(hù)任務(wù)。（ 1）過電流保護(hù)功能當(dāng)監(jiān)控單元根據(jù)設(shè)定的電流定值檢測到過電流故障后，延時設(shè)定的時間，在此時間內(nèi)如故

5、障電流消失，則保護(hù)返回，只報(bào)告故障記錄；如果在延時結(jié)束后，過電流信號仍然存在，則保護(hù)動作，報(bào)告保護(hù)信息和故障記錄。如果在用戶方式字內(nèi)后加速保護(hù)投入，就判斷是否滿足后加速條件，即手動合閘到故障、重合到故障、備投到故障和遙控合閘到故障，如果條件滿足，則直接進(jìn)入后加速保護(hù)動作過程。如果是正常故障，程序進(jìn)入過電流保護(hù)和過電流失壓保護(hù)判斷過程。母線或出線發(fā)生過電流故障時，進(jìn)線監(jiān)控單元也能檢測到故障并且很難區(qū)分，所以可以通過保護(hù)延時來區(qū)分兩類故障。在定值和延遲時間的設(shè)定上要考慮與上級變電站（或開閉所）出線的配合問題。在過電流保護(hù)程序里，保護(hù)任務(wù)起動前和保護(hù)動作前，都要對電流值進(jìn)行判斷，確保動作的正確性。（

6、 2）失壓保護(hù)功能對于進(jìn)線故障，為了與上級變電站（或開閉所）出線的配合，在其重合閘之后隔離進(jìn)線故障，需要設(shè)置失壓保護(hù)功能，并且考慮與母聯(lián)監(jiān)控單元的備自投功能配合，即在進(jìn)線開關(guān)分開之后，備自投才能動作。失壓保護(hù)任務(wù)起動的判斷條件（條件2）：1 失壓保護(hù)功能是否投入；2 斷路器開關(guān)在合位。保護(hù)延遲時間到后，重新判斷條件2，成立，則失壓保護(hù)動作，并發(fā)送保護(hù)信息。（3）過電流失壓保護(hù)功能在實(shí)際運(yùn)行過程中，開關(guān)設(shè)備有可能是負(fù)荷開關(guān)，或者為了邏輯關(guān)系的需要，特設(shè)置過電流失壓保護(hù)功能。當(dāng)監(jiān)控單元監(jiān)測到過電流信號后，進(jìn)入程序循環(huán)，等待電壓的狀態(tài)變化，如果監(jiān)測到?jīng)]有電壓，則延遲設(shè)定的時間，同時檢測沒有電流，保護(hù)

7、動作，否則循環(huán)等待一定的設(shè)定時間，自動退出電壓檢測過程。2.2自動邏輯控制功能自動邏輯控制功能在主控單元內(nèi)實(shí)現(xiàn)，主控單元通過LonWorks總線，負(fù)責(zé)收集從控單元的信息（遙測數(shù)據(jù)、遙信數(shù)據(jù)、保護(hù)信息、故障信息），根據(jù)設(shè)計(jì)的邏輯關(guān)系控制從控單元重合或本身的備投；從控單元負(fù)責(zé)采集信息并傳輸給主控單元，根據(jù)自己的邏輯關(guān)系完成過電流保護(hù)、失壓保護(hù)、過電流失壓保護(hù)和后加速保護(hù)功能，參見圖2自動邏輯控制功能的程序流程。自動邏輯功能啟動條件是接收到從控單元保護(hù)信息。2.3自動邏輯功能的判斷條件多臺開閉所RTUA成開閉所的監(jiān)控系統(tǒng)，主控單元負(fù)責(zé)自動邏輯控制功能的實(shí)現(xiàn)。1 進(jìn)線重合閘條件（參見圖3）2 出線重合

8、閘條件（參見圖4）1 備自投（參見圖5）2 備自投（參見圖6）2.4自動邏輯功能的動作延時主控單元的動作邏輯依據(jù)從控單元的開關(guān)狀態(tài)、保護(hù)信息和電壓值，為了動作的可靠性，主控單元需要延時收集所有從控單元的信息，由于通過LonWorks網(wǎng)絡(luò)傳遞信息，延遲時間具有不確定性。在邏輯判斷的每個基本狀態(tài)下，主控單元合閘命令的延遲時間都是由固定延時和彈性延時組成，這些基本狀態(tài)包括：進(jìn)線合閘判斷狀態(tài)、出線合閘判斷狀態(tài)、進(jìn)線重構(gòu)判斷狀態(tài)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)備投判斷狀態(tài)。固定延時一般用于主控單元長時間等待從控單元的模擬量、保護(hù)信息和遙信狀態(tài)，防止重合功能的誤動作；彈性延時一般用于在一定的時間范圍內(nèi)判斷特定的狀態(tài)時，按照一定的時間間隔（即基本延時單位）循環(huán)檢測，滿足條件后終止延時，進(jìn)行下一步的操作。其中，固定延遲時間在開閉所RTU配套的用戶方式字配置工具內(nèi)設(shè)定。3 結(jié)語經(jīng)過3000多臺RUTB場運(yùn)行試驗(yàn)證明，裝置配置靈活，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，故障處理時間較以前大大縮短，故障隔離準(zhǔn)確可靠，故障信息記錄詳細(xì)精確，在當(dāng)?shù)睾椭髡静樵兌际?/p>