配網(wǎng)自動化講座課件

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)介紹中國電力科學(xué)研究院北京科銳配電自動化股份有限公司2007/8/15配網(wǎng)自動化系統(tǒng)介紹中國電力科學(xué)研究院

配電自動化及管理系統(tǒng)是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將配電網(wǎng)實(shí)時(shí)信息和離線信息、用戶信息、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、地理信息進(jìn)行集成，構(gòu)成完整的自動化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運(yùn)行及事故情況下的監(jiān)測、保護(hù)、控制和配電管理。它是實(shí)時(shí)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)配電自動化及管理系統(tǒng)是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算主要內(nèi)容一、一般配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)二、配網(wǎng)自動化的幾點(diǎn)認(rèn)識三、配網(wǎng)自動化的層次結(jié)構(gòu)四、滿足自動化要求的一次設(shè)備五、配網(wǎng)自動化站端設(shè)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)主要內(nèi)容一、一般配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一、一般配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一、一般配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)常見配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(luò)接線多回路平行式接線（開閉所接線）常見配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單電源輻射接線雙電源拉手網(wǎng)絡(luò)分段分段分段分段聯(lián)絡(luò)設(shè)備利用率50%

，可靠性N-1雙電源拉手網(wǎng)絡(luò)分段分段分段分段聯(lián)絡(luò)設(shè)備利用率50%，可靠三電源拉手網(wǎng)絡(luò)分段分段分段分段聯(lián)絡(luò)分段分段聯(lián)絡(luò)聯(lián)絡(luò)設(shè)備利用率67%

，可靠性N-1三電源拉手網(wǎng)絡(luò)分段分段分段分段聯(lián)絡(luò)分段分段聯(lián)絡(luò)聯(lián)絡(luò)設(shè)備利用四電源＃字供電網(wǎng)絡(luò)分段分段分段分段聯(lián)絡(luò)分段分段分段分段聯(lián)絡(luò)聯(lián)絡(luò)聯(lián)絡(luò)設(shè)備利用率67%

，可靠性N-1四電源＃字供電網(wǎng)絡(luò)分段分段分段分段聯(lián)絡(luò)分段分段分段分段聯(lián)絡(luò)4×6網(wǎng)絡(luò)接線分段分段聯(lián)絡(luò)聯(lián)絡(luò)分段分段分段分段聯(lián)絡(luò)聯(lián)絡(luò)分段分段分段分段分段分段聯(lián)絡(luò)聯(lián)絡(luò)設(shè)備利用率75%

，可靠性N-24×6網(wǎng)絡(luò)接線分段分段聯(lián)絡(luò)聯(lián)絡(luò)分段分段分段分段聯(lián)絡(luò)聯(lián)絡(luò)分段電纜系統(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(shè)備利用率50%

，可靠性N-1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(shè)多路平行供電變電站進(jìn)線開關(guān)變電站進(jìn)線開關(guān)聯(lián)絡(luò)開關(guān)用戶多路平行供電變電站進(jìn)線開關(guān)變電站進(jìn)線開關(guān)聯(lián)絡(luò)開關(guān)用中壓架空線網(wǎng)絡(luò)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(fù)荷開關(guān)(或斷路器)將線路進(jìn)行適當(dāng)分段（3分段）和聯(lián)絡(luò)（閉式環(huán)網(wǎng)）中壓架空線網(wǎng)絡(luò)接線架空線路分段原則

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S7S6不同分段數(shù)（不包括聯(lián)絡(luò)開關(guān)），故障時(shí)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：二到三分段架空線路分段原則二、配網(wǎng)自動化的幾點(diǎn)認(rèn)識原則：簡單、可靠、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)與先進(jìn)性相結(jié)合真正的需求，不搞大而全。通信是瓶頸問題適當(dāng)?shù)墓收咸幚淼目刂圃瓌t配網(wǎng)自動化的實(shí)用性問題配網(wǎng)SCADA和GIS統(tǒng)一設(shè)計(jì)、分步實(shí)施二、配網(wǎng)自動化的幾點(diǎn)認(rèn)識原則：簡單、可靠、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)與先進(jìn)性在滿足必要的功能要求的情況下，不推薦大而全的復(fù)雜系統(tǒng)大而全的系統(tǒng)往往投資很高、經(jīng)濟(jì)性差。結(jié)構(gòu)復(fù)雜也會導(dǎo)致可靠性低、同時(shí)維護(hù)困難，也與大多數(shù)供電局配網(wǎng)運(yùn)行人員的水平不相適應(yīng)。有些功能設(shè)計(jì)理論上就有問題。在滿足必要的功能要求的情況下，不推薦大而全的復(fù)雜系統(tǒng)大而全的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(dǎo)致使已有的系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果不理想，甚至癱瘓。因此故障處理不能依賴于通信，應(yīng)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(shí)現(xiàn)故障的就地處理。只在主環(huán)網(wǎng)和關(guān)鍵位置的自動化裝置處裝設(shè)通信監(jiān)控的設(shè)備，不需要也沒有必要全部實(shí)現(xiàn)通信、全部遠(yuǎn)程可控。解決問題的重點(diǎn)在于管理。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，通信是瓶適當(dāng)?shù)墓收咸幚淼目刂圃瓌t停電范圍最小、停電時(shí)間最短可用網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)實(shí)現(xiàn)分布式控制--可靠性高、實(shí)施簡單就地完成局部處理（一個(gè)電氣環(huán)內(nèi)的開關(guān)自己互相協(xié)調(diào)）集中控制和分布式控制相結(jié)合適當(dāng)?shù)墓收咸幚淼目刂圃瓌t停電范圍最小、停電時(shí)間最短單一的主站集中式控制方式處理故障運(yùn)行結(jié)果不理想90％以上的系統(tǒng)投運(yùn)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(luò)經(jīng)常發(fā)生變化，但主站的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來不及及時(shí)更新技術(shù)和管理上的原因影響網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓轮髡鞠到y(tǒng)的軟件和硬件系統(tǒng)運(yùn)行不正常對策：采用以分布式智能為基礎(chǔ)的控制方案單一的主站集中式控制方式處理故障運(yùn)行結(jié)果不理想90％以上的系配網(wǎng)自動化的實(shí)用性問題配網(wǎng)SCADA饋線自動化配電GIS配網(wǎng)自動化的實(shí)用性問題配網(wǎng)SCADA配網(wǎng)SCADA和GIS兩個(gè)系統(tǒng)相互獨(dú)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(shí)施要注意的問題配網(wǎng)SCADA和GIS兩個(gè)系統(tǒng)相互獨(dú)立帶來的問題三、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)配電主站子站遠(yuǎn)方終端遠(yuǎn)方終端遠(yuǎn)方終端遠(yuǎn)方終端。。。。。。。。。管理信息系統(tǒng)負(fù)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)。。。三、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)配電主站四、滿足自動化要求的一次設(shè)備開關(guān)可電動合分閘操作，即遙控接口；開關(guān)位置有輔助觸點(diǎn)輸出，即遙信接口；開關(guān)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(guān)兩側(cè)（環(huán)網(wǎng)線路）安裝一次PT，以提供裝置電源和驅(qū)動電源，也可提供PT信號。斷路器（重合器）還是負(fù)荷開關(guān)？四、滿足自動化要求的一次設(shè)備開關(guān)可電動合分閘操作，即遙控接口五、配網(wǎng)自動化站端設(shè)備FTU—各類柱上開關(guān)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(bǔ)償控制器RTU及變電站自動化系統(tǒng)五、配網(wǎng)自動化站端設(shè)備FTU—各類柱上開關(guān)及環(huán)網(wǎng)柜控制器FTUFTUDTUDTUTTUTTU特點(diǎn)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(dá)到國家最高標(biāo)準(zhǔn)，多年惡劣環(huán)境的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)適用性強(qiáng)可與各種開關(guān)設(shè)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(jié)構(gòu)，點(diǎn)陣液晶顯示漢字特點(diǎn)功能完善六、配網(wǎng)自動化的通信系統(tǒng)主站（子站）采用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)通信設(shè)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(jìn)行通信。六、配網(wǎng)自動化的通信系統(tǒng)主站（子站）采用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)通信設(shè)備常用的光纖自愈環(huán)網(wǎng)和FSK總線組網(wǎng)示意圖有線通信網(wǎng)絡(luò)光端機(jī)

光端機(jī)

光端機(jī)

光端機(jī)

光端機(jī)

光端機(jī)

光端機(jī)

光端機(jī)

兩芯自愈環(huán)光纖通道(運(yùn)行串行通信協(xié)議)RS-232RS-232RS-232RS-232RS-232RS-232RS-232RS-232FTUFTUFTUFTUFTUTTU主站（子站）光端機(jī)

FTUTTUTTU用戶表用戶表用戶表集抄器電力線路載波常用的光纖自愈環(huán)網(wǎng)和FSK總線組網(wǎng)示意圖有線通信網(wǎng)絡(luò)光端機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)同步建立適應(yīng)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)對主站和通信依賴性強(qiáng)分布式智能控制—不依賴上級命令的自動控制網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)和控制分布式智能控制七、以故障處理為主要目的

的饋線自動化方案集中控制網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)原理—解決故障時(shí)誰先跳閘問題傳統(tǒng)電流保護(hù)的問題：短線路、多開關(guān)串聯(lián)，短路電流差別小，保護(hù)的電流定值配合困難。用時(shí)間配合，會造成出口保護(hù)的動作時(shí)間太長網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)原理：故障時(shí)上下級聯(lián)的多級開關(guān)互相通訊根據(jù)級聯(lián)關(guān)系，在感受到故障電流的開關(guān)中進(jìn)行仲裁，讓離故障點(diǎn)最近的開關(guān)速斷跳閘，其余開關(guān)轉(zhuǎn)為后備仲裁是基于各保護(hù)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(hù)的“啟動狀態(tài)”進(jìn)行邏輯比較網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)原理—解決故障時(shí)誰先跳閘問題傳統(tǒng)電流保護(hù)的問題：介紹分布式智能和網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)相結(jié)合的控制為主、集中式控制為輔的方案當(dāng)沒有通信通道時(shí)，各配電終端獨(dú)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(fù)非故障段的供電。該方式經(jīng)濟(jì)、靈活、有效，綜合檢測電壓和電流，開關(guān)動作次數(shù)少、處理時(shí)間短；當(dāng)有通信通道時(shí)，配電終端之間可以進(jìn)行信息交換，從而更有效地對故障進(jìn)行隔離和實(shí)現(xiàn)非故障段的轉(zhuǎn)移供電（不需要試合閘，沒有多余的開關(guān)動作）：配電終端與斷路器配合使用時(shí)，在多級開關(guān)串聯(lián)的環(huán)網(wǎng)中，故障時(shí)自動實(shí)現(xiàn)配電線路的上下級保護(hù)配合，可以讓離故障點(diǎn)最近的電源側(cè)開關(guān)速斷跳閘，不需上級和變電站出口跳閘，保證了保護(hù)的快速性和選擇性，使得故障點(diǎn)前的負(fù)荷不受故障影響；配電終端與負(fù)荷開關(guān)配合使用時(shí)，在多級開關(guān)串聯(lián)的環(huán)網(wǎng)中，在變電站出口開關(guān)因故障跳閘后，可讓離故障點(diǎn)最近的電源側(cè)負(fù)荷開關(guān)快速跳閘，隔離故障，保證變電站出口開關(guān)0.3秒內(nèi)重合成功，故障點(diǎn)前的負(fù)荷基本不受故障影響。當(dāng)有主站存在時(shí)，根據(jù)需要可使用集中控制與分布式智能相結(jié)合的故障后網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方案，分布式智能與集中控制互為備用，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方案的可靠性大大提高。介紹分布式智能和網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)相結(jié)合的控制為主、集中式控制為輔的1、斷路器（重合器）開關(guān)構(gòu)成的“手拉手”環(huán)網(wǎng)供電網(wǎng)絡(luò)（無通信或通信系統(tǒng)故障）

F1故障點(diǎn)。QF1延時(shí)0.3秒保護(hù)跳閘并閉鎖，S1和S2失電延時(shí)100ms分閘，S3單側(cè)失壓延時(shí)10s合閘成功，S2得電延時(shí)2秒合閘成功，S1不整定負(fù)荷側(cè)得電合閘功能，保持分閘狀態(tài)，將故障隔離，轉(zhuǎn)移供電結(jié)束。F2故障點(diǎn)。S1速斷保護(hù)動作跳閘，QF1保護(hù)延時(shí)未到，自動返回。S2失電延時(shí)100ms分閘。S1延時(shí)1秒重合到故障上再次跳閘并閉鎖；同時(shí)S2檢測到殘壓脈沖并閉鎖（處于分位），將故障隔離，S3單側(cè)失壓延時(shí)10s合閘成功，轉(zhuǎn)移供電結(jié)束。F3故障點(diǎn)。S1速斷保護(hù)動作跳閘，QF1保護(hù)返回。S2失電延時(shí)100ms分閘。S1延時(shí)1秒重合成功，啟動短時(shí)10秒閉鎖繼電保護(hù)功能。S2得電延時(shí)2秒合閘到故障立即跳閘并閉鎖，將故障隔離，此時(shí)S1短時(shí)閉鎖了保護(hù)，不會動作，QF1保護(hù)返回,同時(shí)S3檢測到殘壓脈沖并閉鎖（處于分位），恢復(fù)供電結(jié)束。1、斷路器（重合器）開關(guān)構(gòu)成的“手拉手”環(huán)網(wǎng)供電網(wǎng)絡(luò)（無通信斷路器（重合器）開關(guān)構(gòu)成的“手拉手”環(huán)網(wǎng)供電網(wǎng)絡(luò)（光纖通信并設(shè)置專用通道）

F1故障點(diǎn)。QF1延時(shí)0.3秒保護(hù)跳閘并閉鎖，S1失電延時(shí)100ms分閘，將故障隔離，S3單側(cè)失壓延時(shí)10s合閘成功，轉(zhuǎn)移供電結(jié)束。F2故障點(diǎn)。S1跳閘，QF1保護(hù)返回，（S1根據(jù)需要可以設(shè)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(cè)失壓延時(shí)10s合閘成功，轉(zhuǎn)移供電結(jié)束。F3故障點(diǎn)。通過信息交互，已知故障點(diǎn)在S2下方，S2跳閘，將故障隔離，QF1、S1保護(hù)返回，S3通過通信知道故障在自己的上方，中止“失壓延時(shí)合閘”功能，不再合閘轉(zhuǎn)移供電，恢復(fù)供電結(jié)束。斷路器（重合器）開關(guān)構(gòu)成的“手拉手”環(huán)網(wǎng)供電網(wǎng)絡(luò)（光纖通信并2、負(fù)荷開關(guān)構(gòu)成的“手拉手”環(huán)網(wǎng)供電網(wǎng)絡(luò)（無通信或通信系統(tǒng)故障）

F1故障點(diǎn)。QF1保護(hù)跳閘，S1、S2失電延時(shí)分閘，QF1重合，如瞬時(shí)性故障則QF1重合成功，S1得電延時(shí)5s合閘成功，S2得電延時(shí)5s合閘成功，S3“單側(cè)失壓延時(shí)合閘”功能因延時(shí)未到復(fù)歸，處理過程結(jié)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(cè)失壓延時(shí)10s合閘成功，S2得電延時(shí)5s合閘成功，轉(zhuǎn)移供電結(jié)束。F2故障點(diǎn)。QF1保護(hù)跳閘，S1、S2失電延時(shí)分閘，QF1重合成功，S1得電延時(shí)5s合閘，如瞬時(shí)性故障則合閘成功，同時(shí)“短時(shí)閉鎖失電分閘”功能啟動，S2得電延時(shí)5s合閘成功，S3“單側(cè)失壓延時(shí)合閘”功能因延時(shí)未到復(fù)歸，處理過程結(jié)束。如果是永久性故障，QF1再次跳閘，S1因Ty時(shí)間未到即電壓再次消失，合閘不成功，再次分閘并閉鎖，同時(shí)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(shè)置二次重合閘），S3單側(cè)失壓延時(shí)10s合閘成功，恢復(fù)和轉(zhuǎn)移供電結(jié)束。F3故障點(diǎn)。QF1保護(hù)跳閘，S1、S2失電延時(shí)分閘，QF1重合成功，S1得電延時(shí)5s合閘，同時(shí)“短時(shí)閉鎖失電分閘”功能啟動，S1合閘后電壓正常時(shí)間超過Ty時(shí)間，S1“短時(shí)閉鎖失電分閘”功能執(zhí)行，S2得電延時(shí)5s合閘，如瞬時(shí)性故障則合閘成功，S3“單側(cè)失壓延時(shí)合閘”功能因延時(shí)未到復(fù)歸，恢復(fù)供電結(jié)束。如果是永久性故障，QF1再次跳閘，S2因Ty時(shí)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(shí)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(fù)和轉(zhuǎn)移供電結(jié)束。2、負(fù)荷開關(guān)構(gòu)成的“手拉手”環(huán)網(wǎng)供電網(wǎng)絡(luò)（無通信或通信系統(tǒng)故負(fù)荷開關(guān)構(gòu)成的“手拉手”環(huán)網(wǎng)供電網(wǎng)絡(luò)（光纖通信并設(shè)置專用通道）

F1故障點(diǎn)。QF1保護(hù)跳閘，S1失電延時(shí)分閘，QF1重合，如瞬時(shí)性故障則QF1重合成功，S1得電延時(shí)5s合閘，S3“單側(cè)失壓延時(shí)合閘”功能因延時(shí)未到復(fù)歸，恢復(fù)供電結(jié)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(cè)失壓延時(shí)10s合閘成功，轉(zhuǎn)移供電結(jié)束。F2故障點(diǎn)。QF1保護(hù)跳閘，通過信息交互，已知故障點(diǎn)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(cè)失壓延時(shí)10s合閘成功，恢復(fù)和轉(zhuǎn)移供電結(jié)束。F3故障點(diǎn)。QF1保護(hù)跳閘，通過信息交互，已知故障點(diǎn)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(fù)供電結(jié)束。負(fù)荷開關(guān)構(gòu)成的“手拉手”環(huán)