配網(wǎng)自動化講座20070815

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)介紹中國電力科學研究院北京科銳配電自動化股份有限公司2007/8/15配電自動化及管理系統(tǒng)是利用現(xiàn)代電子技術、通訊技術、計算機及網(wǎng)絡技術，將配電網(wǎng)實時信息和離線信息、用戶信息、電網(wǎng)結構參數(shù)、地理信息進行集成，構成完整的自動化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)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)。配電自動化及管理系統(tǒng)主要內(nèi)容一、一般配電網(wǎng)絡結構二、配網(wǎng)自動化的幾點認識三、配網(wǎng)自動化的層次結構四、滿足自動化要求的一次設備五、配網(wǎng)自動化站端設備六、配網(wǎng)自動化的通信系統(tǒng)七、以故障處理為目的饋線自動化方案八、配網(wǎng)自動化的主站系統(tǒng)一、一般配電網(wǎng)絡結構常見配電網(wǎng)絡結構單電源輻射接線雙電源拉手環(huán)網(wǎng)接線三電源拉手環(huán)網(wǎng)接線四電源拉手環(huán)網(wǎng)接線4×6網(wǎng)絡接線多回路平行式接線（開閉所接線）雙電源拉手網(wǎng)絡分段分段分段分段聯(lián)絡設備利用率50%

，可靠性N-1三電源拉手網(wǎng)絡分段分段分段分段聯(lián)絡分段分段聯(lián)絡聯(lián)絡設備利用率67%

，可靠性N-1四電源＃字供電網(wǎng)絡分段分段分段分段聯(lián)絡分段分段分段分段聯(lián)絡聯(lián)絡聯(lián)絡設備利用率67%

，可靠性N-14×6網(wǎng)絡接線分段分段聯(lián)絡聯(lián)絡分段分段分段分段聯(lián)絡聯(lián)絡分段分段分段分段分段分段聯(lián)絡聯(lián)絡設備利用率75%

，可靠性N-2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-1多路平行供電變電站進線開關變電站進線開關聯(lián)絡開關用戶中壓架空線網(wǎng)絡接線接線方式可采用雙電源手拉手環(huán)網(wǎng)接線、三電源拉手環(huán)網(wǎng)接線、四電源拉手環(huán)網(wǎng)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(lián)絡（閉式環(huán)網(wǎng)）架空線路分段原則

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S3S4S5CB2

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S7S6不同分段數(shù)（不包括聯(lián)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：二到三分段二、配網(wǎng)自動化的幾點認識原則：簡單、可靠、實用、經(jīng)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?shù)墓收咸幚淼目刂圃瓌t配網(wǎng)自動化的實用性問題配網(wǎng)SCADA和GIS統(tǒng)一設計、分步實施在滿足必要的功能要求的情況下，不推薦大而全的復雜系統(tǒng)大而全的系統(tǒng)往往投資很高、經(jīng)濟性差。結構復雜也會導致可靠性低、同時維護困難，也與大多數(shù)供電局配網(wǎng)運行人員的水平不相適應。有些功能設計理論上就有問題。必須重視解決通訊瓶頸問題過去已有的配電自動化系統(tǒng)中，通信是瓶頸，往往由于通信通道故障，導致使已有的系統(tǒng)運行結果不理想，甚至癱瘓。因此故障處理不能依賴于通信，應能夠就地自動完成。中國大多數(shù)配網(wǎng)是簡單的手拉手環(huán)網(wǎng)，很容易實現(xiàn)故障的就地處理。只在主環(huán)網(wǎng)和關鍵位置的自動化裝置處裝設通信監(jiān)控的設備，不需要也沒有必要全部實現(xiàn)通信、全部遠程可控。解決問題的重點在于管理。適當?shù)墓收咸幚淼目刂圃瓌t停電范圍最小、停電時間最短可用網(wǎng)絡式保護實現(xiàn)分布式控制--可靠性高、實施簡單就地完成局部處理（一個電氣環(huán)內(nèi)的開關自己互相協(xié)調(diào)）集中控制和分布式控制相結合單一的主站集中式控制方式處理故障運行結果不理想90％以上的系統(tǒng)投運一年后集中式自動控制功能失效通信系統(tǒng)也許不正?；蚓植坎徽Ｅ潆娋W(wǎng)絡經(jīng)常發(fā)生變化，但主站的網(wǎng)絡拓撲結構來不及及時更新技術和管理上的原因影響網(wǎng)絡拓撲更新主站系統(tǒng)的軟件和硬件系統(tǒng)運行不正常對策：采用以分布式智能為基礎的控制方案配網(wǎng)自動化的實用性問題配網(wǎng)SCADA饋線自動化配電GIS配網(wǎng)SCADA和GIS兩個系統(tǒng)相互獨立帶來的問題一體化平臺非常適合縣級配網(wǎng)自動化系統(tǒng)配電GIS實施要注意的問題三、配網(wǎng)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)。。。四、滿足自動化要求的一次設備開關可電動合分閘操作，即遙控接口；開關位置有輔助觸點輸出，即遙信接口；開關帶3相CT和1～3相PT信號輸出，即遙測接口；在電源測（輻射線路）和開關兩側（環(huán)網(wǎng)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。斷路器（重合器）還是負荷開關？五、配網(wǎng)自動化站端設備FTU—各類柱上開關及環(huán)網(wǎng)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RTU及變電站自動化系統(tǒng)FTUDTUTTU特點功能完善配網(wǎng)自動化各類FTU、DTU、RTU、TTU站端饋線自動化功能可靠性高多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(jīng)驗適用性強可與各種開關設備配合使用，支持多種通信方式和通信協(xié)議使用方便模塊式結構，點陣液晶顯示漢字六、配網(wǎng)自動化的通信系統(tǒng)主站（子站）采用標準的以太網(wǎng)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(wǎng)和光纖以太網(wǎng)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(wǎng)進行通信。常用的光纖自愈環(huán)網(wǎng)和FSK總線組網(wǎng)示意圖有線通信網(wǎng)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(xié)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七、以故障處理為主要目的

的饋線自動化方案集中控制裝置、通信、主站計算機系統(tǒng)同步建立適應復雜網(wǎng)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(wǎng)絡式保護和控制分布式智能控制網(wǎng)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(lián)，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(wǎng)絡式保護原理：故障時上下級聯(lián)的多級開關互相通訊根據(jù)級聯(lián)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(shù)字通訊，對縱向級聯(lián)的各保護的“啟動狀態(tài)”進行邏輯比較介紹分布式智能和網(wǎng)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(jīng)濟、靈活、有效，綜合檢測電壓和電流，開關動作次數(shù)少、處理時間短；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(xiàn)非故障段的轉移供電（不需要試合閘，沒有多余的開關動作）：配電終端與斷路器配合使用時，在多級開關串聯(lián)的環(huán)網(wǎng)中，故障時自動實現(xiàn)配電線路的上下級保護配合，可以讓離故障點最近的電源側開關速斷跳閘，不需上級和變電站出口跳閘，保證了保護的快速性和選擇性，使得故障點前的負荷不受故障影響；配電終端與負荷開關配合使用時，在多級開關串聯(lián)的環(huán)網(wǎng)中，在變電站出口開關因故障跳閘后，可讓離故障點最近的電源側負荷開關快速跳閘，隔離故障，保證變電站出口開關0.3秒內(nèi)重合成功，故障點前的負荷基本不受故障影響。當有主站存在時，根據(jù)需要可使用集中控制與分布式智能相結合的故障后網(wǎng)絡重構方案，分布式智能與集中控制互為備用，網(wǎng)絡重構方案的可靠性大大提高。1、斷路器（重合器）開關構成的“手拉手”環(huán)網(wǎng)供電網(wǎng)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。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。斷路器（重合器）開關構成的“手拉手”環(huán)網(wǎng)供電網(wǎng)絡（光纖通信并設置專用通道）

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。F2故障點。S1跳閘，QF1保護返回，（S1根據(jù)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。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。2、負荷開關構成的“手拉手”環(huán)網(wǎng)供電網(wǎng)絡（無通信或通信系統(tǒng)故障）

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。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。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。負荷開關構成的“手拉手”環(huán)網(wǎng)供電網(wǎng)絡（光纖通信并設置專用通道）

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。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。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，S2跳閘閉鎖將故障隔離，S3分位閉鎖，QF1重合成功，恢復供電結束。八、配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)主站配置支撐平臺調(diào)度SCADA饋線自動化（FA）配電管理系統(tǒng)（AM/FM/GIS）計算機系統(tǒng)互連配電高級分析軟件主站硬件系統(tǒng)配置示意圖（配置較全）主站硬件