第5章 配電自動化

第5章配電自動化配電自動化及管理系統(tǒng)

配電自動化及管理系統(tǒng)是利用現代電子技術、通訊技術、計算機及網絡技術，將配電網實時信息和離線信息、用戶信息、電網結構參數、地理信息進行集成，構成完整的自動化管理系統(tǒng)，實現配電系統(tǒng)正常運行及事故情況下的監(jiān)測、保護、控制和配電管理。它是實時的配電自動化與配電管理系統(tǒng)集成為一體的系統(tǒng)。電力系統(tǒng)由各種設施、設備組成的電能生產和消費系統(tǒng)將自然界的一次能源通過發(fā)電轉化為電能，經過輸電和配電將電能供應到用戶發(fā)電、輸電、變電、配電、用電電力網(電網)電力系統(tǒng)中，各級電壓的電力線路及其聯系的變電所組成的統(tǒng)一體輸電、變電、配電目錄A一般配電網絡結構B配網自動化的幾點認識C配網自動化的層次D滿足自動化要求的一次設備E配網自動化站端設備F配網自動化的通信系統(tǒng)G以故障處理為目的饋線自動化方案H配網自動化的主站系統(tǒng)A一般配電網絡結構常見配電網絡結構單電源輻射接線雙電源拉手環(huán)網接線電纜系統(tǒng)雙電源拉手環(huán)三電源拉手環(huán)網接線四電源拉手環(huán)網接線4×6網絡接線多回路平行式接線（開閉所接線）

雙電源拉手網絡分段分段分段分段聯絡設備利用率50%

，可靠性N-1A、一般配電網絡結構

電纜系統(tǒng)雙電源拉手環(huán)變電站變電站配電室配電室配電室配電室設備利用率50%

，可靠性N-1A、一般配電網絡結構

三電源拉手網絡分段分段分段分段聯絡分段分段聯絡聯絡設備利用率67%

，可靠性N-1A、一般配電網絡結構四電源＃字供電網絡分段分段分段分段聯絡分段分段分段分段聯絡聯絡聯絡設備利用率67%

，可靠性N-1A、一般配電網絡結構

4×6網絡接線分段分段聯絡聯絡分段分段分段分段聯絡聯絡分段分段分段分段分段分段聯絡聯絡設備利用率75%

，可靠性N-2A、一般配電網絡結構多路平行供電變電站進線開關變電站進線開關聯絡開關

用戶A、一般配電網絡結構中壓架空線網絡接線接線方式可采用雙電源手拉手環(huán)網接線、三電源拉手環(huán)網接線、四電源拉手環(huán)網接線可采用柱上負荷開關(或斷路器)將線路進行適當分段（3分段）和聯絡（閉式環(huán)網）A、一般配電網絡結構架空線路分段原則:

CB1

S1

S2

S3CB2

CB1

S1

S2

S3S4S5CB2

CB1

S1

S2

S3S4S5CB2S7S6不同分段數（不包括聯絡開關），故障時可保持供電線路的比例：二分段：50％；三分段：66.67%；四分段：75％建議：二到三分段A、一般配電網絡結構B配網自動化的幾點認識原則：簡單、可靠、實用、經濟與先進性相結合真正的需求，不搞大而全。通信是瓶頸問題適當的故障處理的控制原則配網自動化的實用性問題配網SCADA和GIS統(tǒng)一設計、分步實施B、配網自動化的幾點認識C配網自動化系統(tǒng)的層次結構C、配網自動化系統(tǒng)的層次結構配電主站

子站遠方終端遠方終端遠方終端遠方終端。。。。。。。。。管理信息系統(tǒng)負荷管理系統(tǒng)用電管理系統(tǒng)其它系統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)。。。C、配網自動化系統(tǒng)的層次結構1、不同層面執(zhí)行不同的功能主站功能包括：中、低壓配電網運行狀態(tài)的監(jiān)視控制、跨子站區(qū)域的故障處理、配電網絡分析等功能。子站層完成配電SCADA數據的采集和轉發(fā)。終端層完成信息的采集、數據轉發(fā)。2、不同層面相互協調三層之間通過通訊介質進行信息交換，協調工作，形成一個有機的整體，共同完成配電自動化任務。系統(tǒng)采用分層的體系結構，具有以下特點：配電自動化系統(tǒng)典型網絡結構圖D滿足自動化要求的一次設備BDACE開關可電動合分閘操作，即遙控接口；開關帶3相CT和1-3相PT信號輸出，即遙測接口；斷路器（重合器）還是負荷開關？開關位置有輔助觸點輸出，即遙信接口；在電源測（輻射線路）和開關兩側（環(huán)網線路）安裝一次PT，以提供裝置電源和驅動電源，也可提供PT信號。D、滿足自動化要求的一次設備E配網自動化站端設備E、配網自動化站端設備

RTU及變電站自動化系統(tǒng)FTU:各類柱上開關及環(huán)網柜控制器DTU:配電站、開閉所控制器TTU:配變監(jiān)測裝置及無功補償控制器FTU:

各類柱上開關及環(huán)網柜控制器E、配網自動化站端設備

DTU:

配電站、開閉所控制器E、配網自動化站端設備

TTU:

配變監(jiān)測裝置及無功補償控制器E、配網自動化站端設備

E、配網自動化站端設備配網自動化各類FTU、DTU、RTU、TTU站端饋線自動化功能功能完善

多CPU并行、多級看門狗電磁兼容達到國家最高標準，多年惡劣環(huán)境的運行經驗.可靠性高

特點可與各種開關設備配合使用，支持多種通信方式和通信協議適用性強

模塊式結構，點陣液晶顯示漢字.使用方便

F配網自動化的通信系統(tǒng)主站（子站）采用標準的以太網通信設備；主站（子站）與站端（FTU、DTU）的通信使用較多的是光纖自愈環(huán)網和光纖以太網方式；主站（子站）與TTU（或多功能電度表）的通信可采用GPRS或采用FSK總線方式組網進行通信。F、配網自動化的通信系統(tǒng)常用的光纖自愈環(huán)網和FSK總線組網示意圖有線通信網絡光端機

光端機

光端機

光端機

光端機

光端機

光端機

光端機

兩芯自愈環(huán)光纖通道(運行串行通信協議)RS-232RS-232RS-232RS-232RS-232RS-232RS-232RS-232FTUFTUFTUFTUFTUTTU主站(子站)光端機

FTUTTUTTU用戶表用戶表用戶表集抄器電力線路載波G配網自動化的

通信系統(tǒng)集中控制裝置、通信、主站計算機系統(tǒng)同步建立適應復雜網絡對主站和通信依賴性強分布式智能控制—不依賴上級命令的自動控制網絡式保護和控制分布式智能控制G、以故障處理為主要目的的饋線自動化方案網絡式保護原理—解決故障時誰先跳閘問題傳統(tǒng)電流保護的問題：短線路、多開關串聯，短路電流差別小，保護的電流定值配合困難。用時間配合，會造成出口保護的動作時間太長網絡式保護原理：故障時上下級聯的多級開關互相通訊根據級聯關系，在感受到故障電流的開關中進行仲裁，讓離故障點最近的開關速斷跳閘，其余開關轉為后備仲裁是基于各保護的“啟動狀態(tài)”，因此只需要簡單的數字通訊，對縱向級聯的各保護的“啟動狀態(tài)”進行邏輯比較配網自動化的通信系統(tǒng)介紹分布式智能和網絡式保護相結合的控制為主、集中式控制為輔的方案介紹分布式智能和網絡式保護相結合的控制為主、集中式控制為輔的方案

當沒有通信通道時，各配電終端獨立工作。依靠分布式智能，自動確定故障位置，隔離故障區(qū)段，恢復非故障段的供電。該方式經濟、靈活、有效，綜合檢測電壓和電流，開關動作次數少、處理時間短；介紹分布式智能和網絡式保護相結合的控制為主、集中式控制為輔的方案

當有通信通道時，配電終端之間可以進行信息交換，從而更有效地對故障進行隔離和實現非故障段的轉移供電（不需要試合閘，沒有多余的開關動作）；介紹分布式智能和網絡式保護相結合的控制為主、集中式控制為輔的方案

當有主站存在時，根據需要可使用集中控制與分布式智能相結合的故障后網絡重構方案，分布式智能與集中控制互為備用，網絡重構方案的可靠性大大提高。2023/1/11基于重合器的饋線自動化原理：無需通信，根據短路時出現的短路電流，靠多次重合閘找出故障區(qū)段并進行隔離，主要用在輻射線路。實現模式：重合器與重合器配合模式、重合器與電壓-時間型分段器配合模式、重合器與過流脈沖計數型分段器配合模式。2023/1/11重合器(Recloser)分類和功能定義：集斷路器、繼電保護、操動機構為一體，具有控制和保護功能的開關，能按預定開斷、重合順序自動操作，并可自動復位、閉鎖。2023/1/11分段器(Sectionalizer)分類和功能定義：與電源側前級開關配合，失壓或無電流時自動分閘的開關設備。功能：永久故障時，分合預定次數后閉鎖在分閘狀，隔離故障區(qū)段；若未完成預定分合次數，故障已被其他設備切除，則保持在合閘狀（經一段延時后恢復到預定狀態(tài)，為下次故障作準備）。要求：一般不能開斷短路故障電流。關鍵部件：故障檢測繼電器（FDR:FaultDetectingRelay）。根據判斷故障方式的不同分類：電壓－時間型，過流脈沖記數型。1.1、斷路器（重合器）開關構成的“手拉手”環(huán)網供電網絡（無通信或通信系統(tǒng)故障）F1故障點。QF1延時0.3秒保護跳閘并閉鎖，S1和S2失電延時100ms分閘，S3單側失壓延時10s合閘成功，S2得電延時2秒合閘成功，S1不整定負荷側得電合閘功能，保持分閘狀態(tài)，將故障隔離，轉移供電結束。F2故障點。S1速斷保護動作跳閘，QF1保護延時未到，自動返回。S2失電延時100ms分閘。S1延時1秒重合到故障上再次跳閘并閉鎖；同時S2檢測到殘壓脈沖并閉鎖（處于分位），將故障隔離，S3單側失壓延時10s合閘成功，轉移供電結束。1.1、斷路器（重合器）開關構成的“手拉手”環(huán)網供電網絡（無通信或通信系統(tǒng)故障）F3故障點。S1速斷保護動作跳閘，QF1保護返回。S2失電延時100ms分閘。S1延時1秒重合成功，啟動短時10秒閉鎖繼電保護功能。S2得電延時2秒合閘到故障立即跳閘并閉鎖，將故障隔離，此時S1短時閉鎖了保護，不會動作，QF1保護返回,同時S3檢測到殘壓脈沖并閉鎖（處于分位），恢復供電結束。1.1、斷路器（重合器）開關構成的“手拉手”環(huán)網供電網絡（無通信或通信系統(tǒng)故障）F1故障點。QF1延時0.3秒保護跳閘并閉鎖，S1失電延時100ms分閘，將故障隔離，S3單側失壓延時10s合閘成功，轉移供電結束。1.2、斷路器（重合器）開關構成的“手拉手”環(huán)網供電網絡（光纖通信并設置專用通道）F2故障點。S1跳閘，QF1保護返回，（S1根據需要可以設置一次重合閘，重合閘不成功后分閘閉鎖）；S2通過通信知道故障在自己的上方，自動分閘閉鎖，隔離故障，S3單側失壓延時10s合閘成功，轉移供電結束。1.2、斷路器（重合器）開關構成的“手拉手”環(huán)網供電網絡（光纖通信并設置專用通道）F3故障點。通過信息交互，已知故障點在S2下方，S2跳閘，將故障隔離，QF1、S1保護返回，S3通過通信知道故障在自己的上方，中止“失壓延時合閘”功能，不再合閘轉移供電，恢復供電結束。1.2、斷路器（重合器）開關構成的“手拉手”環(huán)網供電網絡（光纖通信并設置專用通道）F1故障點。QF1保護跳閘，S1、S2失電延時分閘，QF1重合，如瞬時性故障則QF1重合成功，S1得電延時5s合閘成功，S2得電延時5s合閘成功，S3“單側失壓延時合閘”功能因延時未到復歸，處理過程結束。如果是永久性故障則QF1重合閘失敗并閉鎖，S1檢測到殘壓脈沖并閉鎖（處于分位）將故障隔離，S3單側失壓延時10s合閘成功，S2得電延時5s合閘成功，轉移供電結束。2、負荷開關構成的“手拉手”環(huán)網供電網絡（無通信或通信系統(tǒng)故障）F2故障點。QF1保護跳閘，S1、S2失電延時分閘，QF1重合成功，S1得電延時5s合閘，如瞬時性故障則合閘成功，同時“短時閉鎖失電分閘”功能啟動，S2得電延時5s合閘成功，S3“單側失壓延時合閘”功能因延時未到復歸，處理過程結束。如果是永久性故障，QF1再次跳閘，S1因Ty時間未到即電壓再次消失，合閘不成功，再次分閘并閉鎖，同時S2檢測到殘壓脈沖并閉鎖（處于分位）將故障隔離，QF1可再次試送電成功（人工送電或設置二次重合閘），S3單側失壓延時10s合閘成功，恢復和轉移供電結束。2、負荷開關構成的“手拉手”環(huán)網供電網絡（無通信或通信系統(tǒng)故障）F3故障點。QF1保護跳閘，S1、S2失電延時分閘，QF1重合成功，S1得電延時5s合閘，同時“短時閉鎖失電分閘”功能啟動，S1合閘后電壓正常時間超過Ty時間，S1“短時閉鎖失電分閘”功能執(zhí)行，S2得電延時5s合閘，如瞬時性故障則合閘成功，S3“單側失壓延時合閘”功能因延時未到復歸，恢復供電結束。如果是永久性故障，QF1再次跳閘，S2因Ty時間未到即電壓再次消失，合閘不成功，再次分閘并閉鎖，將故障隔離；由于S1執(zhí)行“短時閉鎖失電分閘”功能，不再分閘，S3檢測到殘壓脈沖并閉鎖（處于分位），QF1可再次試送電成功，恢復和轉移供電結束。2、負荷開關構成的“手拉手”環(huán)網供電網絡（無通信或通信系統(tǒng)故障）F1故障點。QF1保護跳閘，S1失電延時分閘，QF1重合，如瞬時性故障則QF1重合成功，S1得電延時5s合閘，S3“單側失壓延時合閘”功能因延時未到復歸，恢復供電結束。如果是永久性故障則QF1重合閘失敗并閉鎖，S1檢測到殘壓脈沖并閉鎖（處于分位）將故障隔離，S3單側失壓延時10s合閘成功，轉移供電結束。2、負荷開關構成的“手拉手”環(huán)網供電網絡（光纖通信并設置專用通道）F2故障點。QF1保護跳閘，通過信息交互，已知故障點在S1下方，在無電狀態(tài)下，S1跳閘閉鎖，S2分閘閉鎖，將故障隔離，QF1重合成功，S3單側失壓延時10s合閘成功，恢復和轉移供電結束。2、負荷開關構成的“手拉手”環(huán)網供電網絡（光纖通信并設置專用通道）F3故障點。QF1保護跳閘，通過信息交互，已知故障點在S2下方，在無電狀態(tài)下，