南京电研__配网自动化讲座

配网自动化系统介绍南京电研电力自动化股份有限公司2011/3/20配电自动化及管理系统是利用现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术，将配电网实时信息和离线信息、用户信息、电网结构参数、地理信息进行集成，构成完整的自动化管理系统，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理。它是实时的配电自动化与配电管理系统集成为一体的系统。配电自动化及管理系统主要内容一、配网自动化的几点认识二、一般配电网络结构三、配网自动化的层次结构四、配网自动化站端设备五、配网自动化的通信系统六、以故障处理为目的馈线自动化方案一、配网自动化的几点认识配电自动化面向对象系统结构实施配电系统自动化的意义配电系统自动化实施前提配电网改造的原则和基本要求开关类型(包含开闭所与环网内的开关）对10kV开关的基本要求故障处理模式配电自动化面向对象配电系统自动化涉及范围主要是指10kV中压系统，一般是从变电站的主变低压侧和低压母线开始，直至电力用户为止。配电自动化主要处理此中压网的一次设备（开闭所、环网柜、柱上开关、变压器）的监测与控制。主变主变低压侧开关出线开关母线侧刀闸出线刀闸馈线段馈线分段开关母线侧刀闸主变侧刀闸10KV母线系统结构系统一般由下列层次组成：配网主站配电子站（常设在变电站内，可选配。）配电远方终端（FTU、DTU等）通信网络配网自动化结构图配网主站FTU/DTU子站子站FTUDTUFTUDTU实施配电系统自动化的意义提高供电可靠性，缩短故障判别、隔离及非故障段恢复供电时间；减少了因电网故障造成的巨大损失。改善电能质量，把最优质的电能提供给用户。改善用户服务水平提高配电网运行的经济性，提高设备利用率（减少备用容量）；降低配电网运行维护费用，降低线损，最大限度地提高企业经济效益。配电系统自动化技术的飞速发展，推动了配电网一次设施的科学合理规划，保证了配电系统的长期最优可持续发展。配电系统自动化实施前提需要强壮的配电网结构合理分配负荷，按照线路供电半径合理规划供电区域，避免供电区域重叠；线路留有适当的备用容量，满足故障情况下负荷转移的要求。根据配电系统自动化的要求，对配电网进行改造，并根据负荷转移的要求，规划设计新线路。良好的一次设备。配电系统自动化实施前提(续)基础数据的收集和整理需收集较详细的一次设备属性。统计配电线路内负荷，预测用户用电需求。收集配电线路相关数据（电压、电流、保护配置及定值等）。较完善的配电网一次线路图（现状）。配电网改造的原则和基本要求在配网自动化实施的前提中最主要的一条就是具有强壮的一次配电网架结构。这个具体要求可以参考《城市中低压配电网改造技术导则》，但主要要求有以下几个方面：首先应合理分配负荷，按照线路供电半径合理规划供电区域，避免供电区域重叠；线路留有适当的备用容量，满足故障情况下负荷转移的要求；根据配电系统自动化的要求，对配电网进行改造，并根据负荷转移的要求，规划设计新线路；良好的一次设备；配电网改造的原则和基本要求(续)实现环网供电、开环运行；.线路供电半径小于3公里；导线截面选择满足10年负荷发展需要；线路容载比满足负荷转移的要求，具体要求如下：线路装接总容量不超过13000kva中，这个数值根据变电站出线开关容量的不同而不同；每段装接容量不超过2500kva；实施无功就地补偿。实施此功能是降低网损，提高线路供电能力，及提高电能质量的有效措施。开关类型(包含开闭所与环网内的开关）1、电流型就地保护功能（断路器）能检测故障电流、具有灭弧能力，可以拉开、重合故障电流，造价很高2、电压型（重合器）具有重合故障电流的能力。3、普通负荷开关不具有拉弧能力（不具有开断故障电流的能力，但允许特殊情况下开断负荷电流）对10kV开关的基本要求1.具有自动化接口，能够采集电压、电流及开关状态2.电动操作机构为直流24V，以保证在线路停电时能由备用电池供电完成对开关的遥控操作，开闭所（环网柜）内可以由220VAC供电，但要保证有备用电源点提供双电源输入。3.优先选用负荷开关，不要选用重合器故障处理模式1、就地控制的馈线自动化电压型就地隔离故障（重合器）电流型就地故障隔离（断路器）2、具有通信集中控制的配电自动化配电主站参与的故障处理（普通负荷开关）二、一般配电网络结构常见配电网络结构单电源辐射接线双电源拉手环网接线三电源拉手环网接线四电源拉手环网接线4×6网络接线多回路平行式接线（开闭所接线）双电源拉手网络分段分段分段分段联络三电源拉手网络分段分段分段分段联络分段分段联络联络四电源＃字供电网络分段分段分段分段联络分段分段分段分段联络联络联络4×6网络接线分段分段联络联络分段分段分段分段联络联络分段分段电缆系统双电源拉手环变电站变电站配电室配电室配电室配电室多路平行供电变电站进线开关变电站进线开关联络开关用户中压架空线网络接线接线方式可采用双电源手拉手环网接线、三电源拉手环网接线、四电源拉手环网接线可采用柱上负荷开关(或断路器)将线路进行适当分段（3分段）和联络（闭式环网）架空线路分段原则CB1S1S2S3CB2CB1S1S2S3S4S5CB2CB1S1S2S3S4S5CB2S7S6不同分段数（不包括联络开关），故障时可保持供电线路的比例：二分段：50％；三分段：66.67%；四分段：75％建议：二到三分段三、配网自动化系统的层次结构配电主站子站远方终端远方终端远方终端远方终端。。。。。。。。。管理信息系统负荷管理系统用电管理系统其它系统变电站自动化系统。。。四、配网自动化站端设备FTU—各类柱上开关及环网柜控制器DTU—配电站、开闭所控制器子站—采集远方终端信号转送给配网主站FTU（NSA3100HF）主要功能16路开关量变位遥信，开关量输入为24V光电隔离输入；2组三相交流电压和1组三相交流电流模拟量输入(供保护和测量使用)，其基本内容有电压、电流、频率、功率及功率因数；2路直流量变送器输入和一组蓄电池启动及停止活化遥控输出；4路无源空节点遥控输出；遥测越限告警及上传；馈线停电自动识别并上传停电时刻负荷数据；遥测定时保存功能，保存周期可设置；装置告警、遥控操作、参数修改事件记录及事件SOE；可就地、远方操作；多种通讯规约可供选择：如101、104、DNP3.0等。配置多种接口，如：串口RS232、RS485及10/100M以太网通讯口。FTU（NSA3100HF）硬件结构本装置主要包括：电源板：装置电源输入、2路直流量变送器输入和一组蓄电池启动及停止活化遥控输出；管理板：RS232、RS485及10/100M以太网通讯口；保护测控板：6路交流电压3路交流电流输入、1路零序电流输入、16路遥信输入、4路遥控输出；通讯板：蓝牙、GPRS模块(两种模块可选配)。配置原则：全部插件标配，外加蓄电池、充放电模块、空开、灯装在不锈钢柜子中。FTU（NSA3100HF）DTU（NSA3100HD）主要功能通过配置最多可配置96路开关量变位遥信，开关量输入为24V(可选110V、220V)光电隔离输入；通过配置最多可配置6组三相交流电压和6组三相交流电流模拟量输入，其基本内容有电压、电流、频率、功率及功率因数；可以配置6路直流量变送器输入，此时需相应减少交流模拟量输入个数；通过配置最多可配置24路无源空节点遥控输出；遥测越限告警及上传；馈线停电自动识别并上传停电时刻负荷数据；遥测定时保存功能，保存周期可设置；装置告警、遥控操作、参数修改事件记录及事件SOE；多种通讯规约可供选择：如101、104、DNP3.0等。配置多种接口，如：串口RS232、RS485及10/100M以太网通讯口。DTU（NSA3100HD）硬件结构本装置主要包括：电源板：装置电源输入；管理板：RS232、RS485及10/100M以太网通讯口；交流采样板：3路交流电压3路交流电流输入、16路遥信输入、4路遥控输出；直流采集板：6路直流量输入、13路遥信输入、4路遥控输出；通讯板：蓝牙、GPRS模块(两种模块可选配)。配置原则：电源板、管理板和通讯板必配，交流采集板和直流采集板按需配置，最多可配6块。DTU（NSA3100HD）子站（NSA3100HR）主要功能多种通讯规约可供选择：如IEC101、104、DNP3.0等。配置多种接口，如：串口RS232、RS485及10/100M以太网通讯口。配置有GPRS和蓝牙通讯模块。硬件结构本装置主要包括：电源板：装置电源输入；管理板：RS232、RS485及10/100M以太网通讯口；通讯板：蓝牙、GPRS模块(两种模块可选配)。一般配置在变电所或变电站组屏或散件安装。子站（NSA3100HR）特点功能完善配网自动化各类FTU、DTU、RTU站端馈线自动化功能可靠性高电磁兼容达到国家最高标准，多年恶劣环境的运行经验适用性强可与各种开关设备配合使用，支持多种通信方式和通信协议使用方便模块式结构，点阵液晶显示汉字或发光二极管点灯指示五、配网自动化的通信系统主站（子站）采用标准的以太网通信设备；主站（子站）与站端（FTU、DTU）的通信使用较多的是光纤自愈环网和光纤以太网方式；常用的光纤自愈环网和FSK总线组网示意图有线通信网络光端机光端机光端机光端机光端机光端机光端机光端机两芯自愈环光纤通道(运行串行通信协议)RS-232RS-232RS-232RS-232RS-232RS-232RS-232RS-232FTUFTUFTUFTUFTUTTU主站（子站）光端机FTUTTUTTU用户表用户表用户表集抄器电力线路载波六、以故障处理为主要目的的馈线自动化方案集中控制装置、通信、主站计算机系统同步建立适应复杂网络对主站和通信依赖性强分布式智能控制—不依赖上级命令的自动控制网络式保护和控制分布式智能控制网络式保护原理—解决故障时谁先跳闸问题传统电流保护的问题：短线路、多开关串联，短路电流差别小，保护的电流定值配合困难。用时间配合，会造成出口保护的动作时间太长网络式保护原理：故障时上下级联的多级开关互相通讯根据级联关系，在感受到故障电流的开关中进行仲裁，让离故障点最近的开关速断跳闸，其余开关转为后备仲裁是基于各保护的“启动状态”，因此只需要简单的数字通讯，对纵向级联的各保护的“启动状态”进行逻辑比较介绍分布式智能和网络式保护相结合的控制为主、集中式控制为辅的方案当没有通信通道时，各配电终端独立工作。依靠分布式智能，自动确定故障位置，隔离故障区段，恢复非故障段的供电。该方式经济、灵活、有效，综合检测电压和电流，开关动作次数少、处理时间短；当有通信通道时，配电终端之间可以进行信息交换，从而更有效地对故障进行隔离和实现非故障段的转移供电（不需要试合闸，没有多余的开关动作）：配电终端与断路器配合使用时，在多级开关串联的环网中，故障时自动实现配电线路的上下级保护配合，可以让离故障点最近的电源侧开关速断跳闸，不需上级和变电站出口跳闸，保证了保护的快速性和选择性，使得故障点前的负荷不受故障影响；配电终端与负荷开关配合使用时，在多级开关串联的环网中，在变电站出口开关因故障跳闸后，可让离故障点最近的电源侧负荷开关快速跳闸，隔离故障，保证变电站出口开关0.3秒内重合成功，故障点前的负荷基本不受故障影响。当有主站存在时，根据需要可使用集中控制与分布式智能相结合的故障后网络重构方案，分布式智能与集中控制互为备用，网络重构方案的可靠性大大提高。1、断路器（重合器）开关构成的“手拉手”环网供电网络（无通信或通信系统故障）F1故障点。QF1延时0.3秒保护跳闸并闭锁，S1和S2失电延时100ms分闸，S3单侧失压延时10s合闸成功，S2得电延时2秒合闸成功，S1不整定负荷侧得电合闸功能，保持分闸状态，将故障隔离，转移供电结束。F2故障点。S1速断保护动作跳闸，QF1保护延时未到，自动返回。S2失电延时100