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文檔簡介

2023/3/9一、開閉所和配電變電所內(nèi)自動化

(變電站綜合自動化)配電變電站、10kV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自動化的水平。變電站綜合自動化系統(tǒng):電力系統(tǒng)微機保護(hù)與控制綜合自動化系統(tǒng)。將電力系統(tǒng)保護(hù)、控制、監(jiān)視、測量、故障分析等功能集合在一起。目標(biāo):實現(xiàn)電力系統(tǒng)優(yōu)化控制、經(jīng)濟運行、智能決策。2023/3/9“開閉所”實際上就是相當(dāng)于開關(guān)站,兩進(jìn)多出(常用4~6出),只是根據(jù)不同的要求,進(jìn)出可以設(shè)置斷路器、負(fù)荷開關(guān)或不設(shè)。沒有斷路器或負(fù)荷開關(guān)的叫電纜分接箱,電纜直接進(jìn)出,用于小容量和用電可靠性不高的場所?!伴_閉所”一般應(yīng)采用斷路器進(jìn)(兩進(jìn)線設(shè)置BZT)、負(fù)荷開關(guān)出。2023/3/9遠(yuǎn)動裝置(RTU)的發(fā)展遠(yuǎn)方終端裝置(RemoteTerminalUnit,RTU):

SCADA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。早期的RTU為有觸點裝置,功能弱,精度低,可靠性差。70年代起搞單CPU結(jié)構(gòu)的RTU裝置,為集中式結(jié)構(gòu)。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CPU結(jié)構(gòu)的分布式微機遠(yuǎn)動裝置成為發(fā)展趨勢。多CPU結(jié)構(gòu):每個CPU分別完成一定的任務(wù),提高了速度、可靠性,同時廣泛采用交流采樣技術(shù)。

2023/3/9那么什么是RTU呢?RTU是RemoteTerminalUnit(遠(yuǎn)程測控終端)的縮寫,是SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系統(tǒng)的基本組成單元。一個RTU可以有幾個,幾十個或幾百個I/O點,可以放置在測量點附近的現(xiàn)場。RTU應(yīng)該至少具備以下2種功能:數(shù)據(jù)采集及處理、數(shù)據(jù)傳輸(網(wǎng)絡(luò)通信),當(dāng)然,許多RTU還具備PID控制功能或邏輯控制功能、流量累計功能等等。

2023/3/9微機遠(yuǎn)動裝置的基本功能RTU的基本功能:遙測(YC)、遙信(YX)、遙調(diào)(YT)、遙控(YK)。RTU的輔助功能: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)部功能、數(shù)據(jù)保存功能、事件順序記錄功能。2023/3/91.“四遙”功能1)遙信(YX):測量開關(guān)位置、保護(hù)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。一般用無源接點,有變位時立即上傳。2)遙測(YC):對變壓器的P、Q,線路P、I,母線U,溫度、壓力、流量、f、主變油溫等所有其他模擬信號的采集,并將采集信號上傳。3)遙控(YK):遠(yuǎn)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,要求動作準(zhǔn)確率大于99.99%。4)遙調(diào)(YT):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99.99%。2023/3/92.事件順序記錄(SOE,Sequenceofevents)SOE: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(hù)、自動裝置的狀態(tài)變化信號按時間順序排隊。作用:事故后分析事故。輸入信號: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、不同步影響)。2023/3/9SOE分辨率事件分辨率要求達(dá)到毫秒級。SOE站內(nèi)分辨率:RTU內(nèi)(站內(nèi))順序發(fā)生一串事件后,兩事件間能辨認(rèn)的最小時間,要求<5ms。SOE站間分辨率:各RTU間(站間)順序發(fā)生一串事件后,兩事件間能辨認(rèn)的最小時間,要求<10ms。SOE分辨率影響因素:站內(nèi):RTU時鐘精度;站間:系統(tǒng)時鐘、通道延時、CPU處理速度。分辨率高帶來高造價,配電自動化中可放寬要求。

2023/3/93.系統(tǒng)對時保證SOE分辨率,要求各RTU時鐘與調(diào)度中心同步,采取措施:1)利用GPS,需設(shè)置GPS接收機、天線及放大器,通過RS-232與RTU相連。2)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),但精度受影響。2023/3/94.電能采集采集變電站進(jìn)線、出線、主變的電度值。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)。5.自恢復(fù)和自檢設(shè)置WATCHDOG電路,防止程序跑飛,斷電后能自動恢復(fù)。設(shè)置自檢功能,及時報告出錯信息,防止RTU裝置元件故障。通常裝置每隔1~2S自動檢測一次,主站側(cè)通過遠(yuǎn)方診斷,定位到具體故障插件。2023/3/96.與SCADA系統(tǒng)通信和當(dāng)?shù)毓δ芨鶕?jù)相應(yīng)的通信規(guī)約(如應(yīng)答Polling、循環(huán)CDT、對等式DNP等),將RTU采集的信息上報配電SCADA系統(tǒng)。利用RTU微機功能,接入顯示CRT或打印機,可就地顯示與參數(shù)輸入整定,或一發(fā)多收。RTU通信速率應(yīng)可選擇整定。RTU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)。

2023/3/9微機遠(yuǎn)動裝置的分類RTU結(jié)構(gòu):集中式、分布式(功能分布式與結(jié)構(gòu)分布式)。采樣方式:直流、交流采樣。組屏方式:集中、分散組屏。2023/3/9二、饋線自動化目的:對饋出線路進(jìn)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,迅速隔離故障區(qū)段并恢復(fù)健全區(qū)段供電。主要功能:配網(wǎng)饋線運行狀態(tài)監(jiān)測、控制、故障診斷、故障隔離、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。實現(xiàn):在戶外分段開關(guān)處安裝FTU(饋線終端單元),依靠通信系統(tǒng),與配電控制中心的SCADA計算機系統(tǒng)相連。2023/3/91基于重合器的饋線自動化原理: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(jìn)行隔離,主要用在輻射線路。饋線自動化模式: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(shù)型分段器配合模式。2023/3/9重合器(Recloser)分類和功能定義:具有控制和保護(hù)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。功能: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;重合失敗則閉鎖在分閘狀,手動復(fù)位。動作特性:瞬動(快速動作時間—電流特性)、延時動作(慢速動作時間—電流特性)兩種。動作特性整定:“一快二慢”、“二快二慢”、“一快三慢”。

2023/3/9分段器(Sectionalizer)分類和功能定義: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。功能:永久故障時,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),故障已被其他設(shè)備切除,則保持在合閘狀(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)。要求:一般不能開斷短路故障電流。分類:電壓—時間型,過流脈沖記數(shù)型。2023/3/91)電壓-時間型分段器原理: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、樹狀、環(huán)狀網(wǎng)。X、Y時限參數(shù):X時限:分段器電源側(cè)加壓至該分段器合閘的時延。Y時限:又稱故障檢測時間。分段器合閘后未超過Y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重合。

2023/3/92)過流脈沖計數(shù)型分段器與線路前級開關(guān)(重合器或斷路器)配合使用。原理:記憶前級開關(guān)開斷故障電流動作次數(shù),達(dá)到預(yù)定記憶次數(shù)時,在前級開關(guān)跳閘的無電流間隙內(nèi),分段器分閘,隔離故障區(qū)段。前級開關(guān)開斷故障電流動作次數(shù)未達(dá)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。2023/3/9重合器與分段器配合實現(xiàn)故障區(qū)段隔離1)輻射狀網(wǎng)2)環(huán)網(wǎng)2023/3/91)輻射狀網(wǎng)故障區(qū)段隔離過程A重合器:一快一慢,第一次重合=15S,第二次重合=5S;B、D分段器:X=7S,Y=5S;C、E分段器:X=14S,Y=5S2023/3/92)環(huán)狀網(wǎng)開環(huán)運行時的故障區(qū)段隔離A重合器:一快一慢,第一次重合=15S,第二次重合=5S;B、C、D分段器:X=7S,Y=5S;E分段器:X=45S,Y=5S2023/3/92基于FTU的饋線自動化系統(tǒng)2023/3/9系統(tǒng)特點配網(wǎng)實時信息通過就地FTU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。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FTU執(zhí)行。FTU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(jìn)行遠(yuǎn)方操作。故障時,F(xiàn)TU將記錄的故障電流、時間等上報,供分析使用。區(qū)域工作站: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(yuǎn)動規(guī)約。2023/3/9FTU的性能要求(1)遙信功能:開關(guān)位置、貯能完成情況、通信完好性;遙測功能:U、I、P、Q等;遙控功能:遠(yuǎn)方對柱上開關(guān)分合、貯能等;統(tǒng)計功能:開關(guān)動作次數(shù)、動作時間、累計切斷電流水平;SOE和對時功能:保證SOE的準(zhǔn)確性,與系統(tǒng)時鐘一致;事故記錄:記錄事故發(fā)生時的最大故障電流和事故前(1min)負(fù)荷,便于確定故障區(qū)段;定值遠(yuǎn)方修改和召喚定值:適應(yīng)配網(wǎng)運行方式變化;自檢和自恢復(fù)功能:設(shè)備故障時報警、干擾時自復(fù)位;2023/3/9FTU的性能要求(2)遠(yuǎn)方控制閉鎖和手動操作功能:檢修線路或操作開關(guān)時確保操作安全性;遠(yuǎn)程通信功能:RS-232,RS-485,通信規(guī)約問題;抗惡劣環(huán)境:雷電、環(huán)境溫度、防雨、防濕、風(fēng)沙、振動、電磁干擾;維修方便:保證不停電檢修;電源可靠:保證故障或停電時FTU有工作電源;可選功能:電度采集(核算電費、估計線損,防竊電);微機保護(hù)(實現(xiàn)自適應(yīng)保護(hù));故障錄波(故障分析用)。2023/3/9FTU的組成和結(jié)構(gòu)一種典型的FTU系統(tǒng)框圖2023/3/9兩種饋線自動化系統(tǒng)的比較基于重合器、FTU的饋線自動化系統(tǒng)國外大量使用?;谥睾掀鏖_關(guān)設(shè)備配合的饋線自動化系統(tǒng)基于FTU和通信網(wǎng)絡(luò)的饋線自動化系統(tǒng)主要優(yōu)點1)結(jié)構(gòu)簡單。2)建設(shè)費用低。3)不需建通信網(wǎng)絡(luò)。4)無電源提取問題。1)故障時隔離故障區(qū)域,正常時監(jiān)控配網(wǎng)運行,可優(yōu)化運行方式,實現(xiàn)安全經(jīng)濟運行。2)適應(yīng)靈活的運行方式。3)恢復(fù)健全區(qū)域供電時,可采取安全和最佳措施。4)可與MIS、GIS等聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)全局信息化。兩種饋線自動化系統(tǒng)的比較2023/3/9主要缺點1)僅故障時起作用,正常運行時無監(jiān)控作用,不能優(yōu)化

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