配電網(wǎng)自動化培訓教材

第8章

配電網(wǎng)自動化

8.1變電站綜合自動化8.2配電網(wǎng)自動化8.3饋線自動化電力系統(tǒng)自動化1

8.1變電站綜合自動化8.1.1變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究內(nèi)容8.1.2變電站綜合自動化的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢8.1.3變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能8.1.4微機遠動裝置的基本功能與類型電力系統(tǒng)自動化2

8.1.1變電站綜合自動化系統(tǒng)

的研究內(nèi)容變電站綜合自動化是將變電站的二次設備經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設計，利用計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實現(xiàn)對全變電站的主要設備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。變電站綜合自動化的內(nèi)容包括電氣量的采集和電氣設備的狀態(tài)監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)。優(yōu)點：①功能綜合化所有二次回路功能綜合為一體。②結(jié)構(gòu)微機化主要插件是全微機化的分布式結(jié)構(gòu)，采用網(wǎng)絡總線連接成整體。③操作監(jiān)視屏幕化面對彩色大屏幕顯示器進行全方位監(jiān)視與操作。④運行管理智能化具有在線自診斷功能和專家系統(tǒng)。電力系統(tǒng)自動化3

8.1.2變電站綜合自動化的

現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢變電站綜合自動化的實施方法有兩種：一種是站內(nèi)監(jiān)控以遠動(RTU)為數(shù)據(jù)采集和控制的基礎(chǔ)，相應的設備也是以電網(wǎng)調(diào)度自動化為基礎(chǔ)，“保護”則相對獨立。另一種是站內(nèi)監(jiān)控以保護(微機保護)為數(shù)據(jù)采集和控制的基礎(chǔ)，將保護與控制、測量結(jié)合在一起。

今后變電站綜合自動化的運行模式將從無人值班、有人值守逐步向無人值守過渡。

電力系統(tǒng)自動化4

8.1.3變電站綜合自動化

系統(tǒng)的功能變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能體現(xiàn)在下述五個方面

監(jiān)控

微機保護電壓、無功綜合控制低頻減負荷控制

備用電源自動投入控制電力系統(tǒng)自動化5監(jiān)控數(shù)據(jù)采集事件順序記錄(SOE)故障錄波和測距、故障記錄操作控制功能安全監(jiān)視功能人機聯(lián)系功能打印功能數(shù)據(jù)處理與記錄諧波分析與監(jiān)視電力系統(tǒng)自動化6備用電源自動投入控制一、備用電源自動投入裝置（一）備用電源自動投入裝置的作用與類型工作電源與備用電源的接線方式可分為兩大類：明備用:指在正常時，備用電源不投入工作，只有在工作電源發(fā)生故障時才投入工作。暗備用:指在正常時，兩電源都投入，互為備用。作用：用于兩路及以上電源進線的變配電所中，提高供電可靠性。電力系統(tǒng)自動化7續(xù)上頁在正常情況下，QF1閉合，QF2斷開，負荷由工作電源供電。當工作電源故障時，APD動作，將QF1斷開，切除故障電源，然后將QF2閉合，使備用電源投入工作，恢復供電。電力系統(tǒng)自動化8續(xù)上頁正常情況下，QF1,QF2閉合，QF3斷開，兩個電源分別向兩段母線供電。若電源A(B)發(fā)生故障，APD動作，將QF1(QF2)斷開，隨即將QF3閉合，此時全部負荷均由B(A)電源供電。電力系統(tǒng)自動化9續(xù)上頁1）不論什么原因失去工作電源，APD都能迅速起動并投入備用電源；2）必須在工作電源確已斷開、而備用電源電壓也正常時，才允許投入備用電源；3）APD應只動作一次，以免將備用電源重復投入永久性故障回路中；4）當電壓互感器二次回路斷線時，APD不應誤動作。（二）對備用電源自動投入裝置的基本要求電力系統(tǒng)自動化10續(xù)上頁（三）備用電電源自動投入入裝置的原理理電力系統(tǒng)自動動化11微機型備用電電源自投裝置置的特點綜合功能比較較齊全，適應應面廣備用電源自投投裝置具有串串行通訊功能能，方便的與與綜合自動化化系統(tǒng)接口體積小，性能能價格比高故障自診斷能能力強，可靠靠性高電力系統(tǒng)自動動化12微微機遠遠動裝置的基基本功能與類類型（一）微機遠遠動裝置的基基本功能微機遠動裝置置（RTU）主要用來集中中收集變電站站內(nèi)的所有信信息，同時可可以接收上級級控制調(diào)度中中心的命令，，輸出開關(guān)控控制信號，增增減控制設備備信號或調(diào)節(jié)節(jié)設備的整定定值，并返回回已完成操作作的信息，歸歸納起來有如如下功能：1．“四遙”功功能：遙信、遙測、遙控、遙調(diào)2．事件順序序記錄（SOE）3．系統(tǒng)對時時4．電能采集集（PA）5．自恢復和和自檢測功功能6．與SCADA系統(tǒng)通信（二）微機機遠動裝置置的類型從體系結(jié)構(gòu)構(gòu)上，RTU可以分為集集中式RTU和分布式RTU兩類；在采采樣方式上上，RTU可分為直直流采樣RTU和交交流采樣RTU兩類；從組組屏方式上上，RTU可分為集中中組屏和分分散布置兩兩類。電力系統(tǒng)自自動化13圖8.1集集中式式結(jié)構(gòu)的綜綜合自動化化系統(tǒng)框圖圖集中式結(jié)構(gòu)構(gòu)的綜合自自動化系統(tǒng)統(tǒng)指采用不不同檔次的的計算機，，擴展及外外圍接口電電路，集中中采集變電電站的模擬擬量、開關(guān)關(guān)量和數(shù)字字量等信息息，集中進進行計算與與處理，分分別完成微微機監(jiān)控、、微機保護護和一些自自動控制等等功能，集集中式結(jié)構(gòu)構(gòu)不是指由由一臺計算算機完成保保護、監(jiān)控控等全部功功能電力系統(tǒng)自自動化14硬件件結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)分層層集集中中組組屏屏模模式式單元元層層＋＋變變電電站站層層單元元層層按按功功能能劃劃分分，，開開關(guān)關(guān)量量輸輸入入、、輸輸出出，，模模擬擬量量輸輸入入、、輸輸出出，，元元件件保保護護、、自自動動裝裝置置各各為為單單獨獨模模塊塊。。變電電站站層層包包括括監(jiān)監(jiān)控控主主機機和和遠遠動動主主機機。。變變電電站站層層通通過過現(xiàn)現(xiàn)場場總總線線或或局局域域網(wǎng)網(wǎng)與與單單元元層層通通信信。。所有保護護屏、數(shù)數(shù)據(jù)采集集屏、控控制出口口屏全部部安裝在在中央控控制室內(nèi)內(nèi)，需要要較多的的控制連連接電纜纜。電力系統(tǒng)統(tǒng)自動化化15電力系統(tǒng)統(tǒng)自動化化16續(xù)上頁頁上級操作監(jiān)控中心

當?shù)乇O(jiān)控主機（雙機）

通信管理機

打印機

進線保護測控單元

饋線保護測控單元

變壓器保護測控單元

聯(lián)絡保護測控單元

進線測控單元

聯(lián)絡測控單元

出線測控單元

出線測控單元

變壓器溫度保護測控單元

變壓器溫度保護測控單元

直流屏監(jiān)控單元

變電站層

通信層

間隔單元層

RS485/422

分布式式集中中組屏屏電力系系統(tǒng)自自動化化17硬件結(jié)結(jié)構(gòu)分層分分散模模式間隔層層＋變變電站站層間隔層層按高高壓間間隔劃劃分，，以每每個電電網(wǎng)元元件為為對象象，集集測量量、控控制、、保護護于一一體，，設計計在同同一個個機箱箱中，，將這這種模模塊單單元安安裝在在一次次主設設備的的開關(guān)關(guān)柜中中。各模塊塊單元元與監(jiān)監(jiān)控主主機通通過網(wǎng)網(wǎng)絡聯(lián)聯(lián)系。。高壓線線路保保護，，變壓壓器保保護，，自動動裝置置（備備自投投、電電壓無無功控控制，，低頻頻減載載）仍仍可安安裝在在中央央控制制室內(nèi)內(nèi)。電力系系統(tǒng)自自動化化18電力系系統(tǒng)自自動化化19電力系系統(tǒng)自自動化化20電力系系統(tǒng)自自動化化21電力系系統(tǒng)自自動化化22示例電力系系統(tǒng)自自動化化238.2配配電電網(wǎng)自自動化化概概述配配電電自動動化系系統(tǒng)的的主要要內(nèi)容容配配電電自動動化的的現(xiàn)狀狀配配電電自動動化系系統(tǒng)的的功能能電力系系統(tǒng)自自動化化24概述配電網(wǎng)網(wǎng)由配配電變變電站站和配配電線線路組組成。。通過過各種種電力力元件件可以以將配配電網(wǎng)網(wǎng)連成成不同同結(jié)構(gòu)構(gòu)。配配電網(wǎng)網(wǎng)分為為放射射式和和網(wǎng)式式兩大大類型型。配電網(wǎng)網(wǎng)的特特點:點多多、面面廣、、分散散；配配電線線路、、開關(guān)關(guān)電器器和變變壓器器結(jié)合合在一一起。。配電自自動化化的意意義:(1)正常常情況況下,監(jiān)視視配網(wǎng)網(wǎng)運行行情況況,優(yōu)優(yōu)化配配網(wǎng)運運行方方式(2)當配配網(wǎng)故故障或或異常常運行行時,迅速速查出出故障障,快快速隔隔離故故障區(qū)區(qū)段,及時時恢復復非故故障區(qū)區(qū)域用用戶的的供電電,減減少停停電面面積和和縮短短停電電時間間。(3)根據(jù)據(jù)配網(wǎng)網(wǎng)電壓壓合理理控制制無功功負荷荷和電電壓水水平,改善善供電電質(zhì)量量(4)合理理控制制用電電負荷荷,提提高設設備利利用率率(5)自動動抄表表計費費,保保證抄抄表計計費的的及時時和準準確電力系系統(tǒng)自自動化化25通常將將變電電所綜綜合自自動化化、饋饋線自自動化化、用用戶管管理自自動化化等三三方面面的內(nèi)內(nèi)容稱稱為配配電自自動化化系統(tǒng)統(tǒng)（DAS）。配電網(wǎng)網(wǎng)SCADA系統(tǒng)地理信信息系系統(tǒng)GIS需方管管理DSM配電自動化

DAS進線監(jiān)監(jiān)視10kV變電所所自動動化SA饋線自自動化化FA變壓器器巡檢檢與無無功補補償負荷監(jiān)監(jiān)控與與管理理LCM遠方抄抄表與與電能能計費費自動動化AMR8.2.2配電自自動化化系統(tǒng)統(tǒng)的主主要內(nèi)內(nèi)容電力系系統(tǒng)自自動化化26續(xù)上頁頁配網(wǎng)管理工作站配網(wǎng)調(diào)度工作站配網(wǎng)GIS/維護工作站網(wǎng)關(guān)調(diào)度MIS主服務器備服務器WEB服務器網(wǎng)絡打印機100M以太網(wǎng)通信前置機通信前置機變電所B變電所A配電子站配電線通信線控制LAN網(wǎng)通信網(wǎng)絡柱上真空開關(guān)智能環(huán)網(wǎng)柜FTUTTUDTU配電自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓撲圖主站計算機系統(tǒng)電力系系統(tǒng)自自動化化27DTU智能環(huán)環(huán)網(wǎng)配配電柜柜配電自自動化化遠方方終端端DTU電力系系統(tǒng)自自動化化28TTU配電變變壓器器遠方方終端端TTU電力系系統(tǒng)自自動化化29FTU饋線自自動化化遠方方終端端FTU柱上真真空開開關(guān)電力系系統(tǒng)自自動化化30配配電電自動動化的的現(xiàn)狀狀國內(nèi):城城市電電網(wǎng)以以環(huán)網(wǎng)網(wǎng)供電電方式式為主主；重重合斷斷路器器與自自動配配電開開關(guān)配配合；；農(nóng)網(wǎng)網(wǎng)重合合器、、斷路路器和和分段段器配配合使使用；；跌落落式分分段器器與斷斷路器器配合合。。國外:配配電自動化化從各種單單項自動化化林立，向向開放式、、一體化和和集成化的的綜合自動動化方向發(fā)發(fā)展。電力系統(tǒng)自自動化31配配電自動化化的主要功功能1.配電網(wǎng)的實實時監(jiān)視與與控制2.安全性控制制3.經(jīng)濟性控制制4.質(zhì)量控制5.負荷控制隨時了解配配電網(wǎng)內(nèi)各各重要母線線電壓，各各配電線的的有功功率率的狀況；；反映系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化化后各種配配電變壓器器、斷路器器及柱上開開關(guān)的運行行狀態(tài)；重重要用戶負負荷情況及及其電力和和電量表的的信息等。。自動識別故故障→自動動消除故障障(或隔離離故障)→→自動恢復復供電由實時潮流流計算選擇擇確定配電電網(wǎng)的最佳佳運行方式式，使有功功功率網(wǎng)損損最小。保證供電的的電壓和頻頻率采用對用戶戶負荷進行行遠方控制制的方式，，以抑制高高峰負荷和和提高負荷荷率。電力系統(tǒng)自自動化328.3饋饋線自動動化8.3.1概述述8.3.2自動動重合器8.3.3分段段器8.3.4饋電電線路故障障隔離與自自動恢復原原理8.3.5饋線線智能終端端設備FTU電力系統(tǒng)自自動化338.3.1概述述饋線自動化化就是監(jiān)視視饋線的運運行方式和和負荷，當當故障發(fā)生生后，及時時準確地確確定故障區(qū)區(qū)段，迅速速隔離故障障區(qū)段并恢恢復健全區(qū)區(qū)段供電饋線自動化化的主要任任務饋線自動化化的主要功功能電力系統(tǒng)自自動化348.3.2自動動重合器重合器是一一種自具控制及及保護功能能的開關(guān)設備備，它能按按預定的開開斷和重合合順序自動動進行開斷斷和重合操操作，并在在其后自動動復位或閉閉鎖。重合器的動動作特性可可以分為瞬瞬動和延時時動作特性性兩種。重合器的分分類如下：：電力系統(tǒng)自自動化35在配電網(wǎng)中中應用重合合器的優(yōu)點點節(jié)省變電站站的投資提高重合合閘的成成功率縮小停電電范圍提高操作作自動化化程度維修工作作量小重合器分分類電力系統(tǒng)統(tǒng)自動化化36分分段器器分段器是是一種與與電源側(cè)側(cè)前級開開關(guān)配合合，在失失壓或無無電流的的情況下下自動分分閘的開開關(guān)設備備。當發(fā)發(fā)生永久久性故障障時，分分段器在在預定次次數(shù)的分分合操作作后閉鎖鎖于分閘閘狀態(tài)，，從而達達到隔離離故障線線路區(qū)段段的目的的。若分分段器未未完成預預定次數(shù)數(shù)的分合合操作，，故障就就被其他他設備切切除，其其將保持持在合閘閘狀態(tài)，，并經(jīng)一一段延時時后恢復復到預先先的整定定狀態(tài)，，為下一一次故障障作好準準備。分段器一一般不能能斷開短短路電流流電力系統(tǒng)統(tǒng)自動化化37分分段器器分段器的的關(guān)鍵部部件是故故障檢測測繼電器器FDR分段器可可分為電壓-時時間型和過流脈脈沖計數(shù)數(shù)型兩類類。（介介紹電壓-時時間型）憑借加壓壓、失壓壓的時間間長短來來控制其其動作失壓后分分閘，加加壓后合合閘或閉閉鎖兩個重要要參數(shù)X時限：：從分段段器電源源側(cè)加壓壓至分段段器合閘閘的時延延。加壓壓合合閘Y時限：：又稱故故障檢測測時間，，指若分分段器合合閘后在在未超過過Y時限限的時間間內(nèi)又失失壓，則則該分段段器分閘閘并被閉閉鎖在分分閘狀態(tài)態(tài)，下一一次再得得電時也也不會再再自動重重合電壓—時時間型分分段器的的FDR一般有有兩套功功能一套是面面向處于于常閉狀狀態(tài)的分分段開關(guān)關(guān)，另一一套是應應用于處處于常開開狀態(tài)的的聯(lián)絡開開關(guān)電力系統(tǒng)自動動化38饋饋電電線線路路故故障障隔隔離離與與自自動動恢恢復復原原理理基于于重重合合器器和和分分段段器器的的故故障障區(qū)區(qū)段段隔隔離離重合合器器與與電電壓壓-時時間間型型分分段段器器配配合合:工工作作過過程程見見圖圖8.7。。圖8.7中，，A采用用重重合合器器，，整整定定為為一一慢慢一一快快，，即即第第一一次次重重合合時時間間為為15s，第第二二次次重重合合時時間間為為5s。B、D和E采用用電電壓壓-時間間型型分分段段器器，，其其X時限限均均整整定定為為7s；C亦采采用用電電壓壓-時間間型型分分段段器器，，其其X時限限整整定定為為14s，Y時限限整整定定為為5s。電力力系系統(tǒng)統(tǒng)自自動動化化39圖8.7輻射射狀狀網(wǎng)網(wǎng)故故障障區(qū)區(qū)段段隔隔離離的的過過程