第5章配电自动化

第5章配电自动化配电自动化及管理系统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。电力系统由各种设施、设备组成的电能生产和消费系统将自然界的一次能源通过发电转化为电能，经过输电和配电将电能供应到用户发电、输电、变电、配电、用电电力网(电网)电力系统中，各级电压的电力线路及其联系的变电所组成的统一体输电、变电、配电目录A一般配电网络结构B配网自动化的几点认识C配网自动化的层次D满足自动化要求的一次设备E配网自动化站端设备F配网自动化的通信系统G以故障处理为目的馈线自动化方案H配网自动化的主站系统A一般配电网络结构常见配电网络结构①单电源辐射接线②双电源拉手环网接线③电缆系统双电源拉手环④三电源拉手环网接线⑤四电源拉手环网接线⑥4×6网络接线⑦多回路平行式接线（开闭所接线）②双电源拉手网络分段分段分段分段联络设备利用率50%，可靠性N-1A、一般配电网络结构③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设备利用率50%，可靠性N-1A、一般配电网络结构④三电源拉手网络分段分段分段分段联络分段分段联络联络设备利用率67%，可靠性N-1A、一般配电网络结构⑤四电源＃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设备利用率67%，可靠性N-1A、一般配电网络结构⑥4×6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设备利用率75%，可靠性N-2A、一般配电网络结构⑦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A、一般配电网络结构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）A、一般配电网络结构架空线路分段原则: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A、一般配电网络结构B配网自动化的几点认识原则：简单、可靠、实用、经济与先进性相结合真正的需求，不搞大而全。通信是瓶颈问题适当的故障处理的控制原则配网自动化的实用性问题配网SCADA和GIS统一设计、分步实施B、配网自动化的几点认识C配网自动化系统的层次结构C、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。。。C、配网自动化系统的层次结构。。。。终端采集服务器配电子站配电子站配电主站开闭所DTUTTUTTUTTUTTU柱上FTUTTUTTU环网柜FTU。。。。。。。。。光纤环网光端机光端机光端机光端机主站层子站层终端层1、不同层面执行不同的功能主站功能包括：中、低压配电网运行状态的监视控制、跨子站区域的故障处理、配电网络分析等功能。子站层完成配电SCADA数据的采集和转发。终端层完成信息的采集、数据转发。2、不同层面相互协调三层之间通过通讯介质进行信息交换，协调工作，形成一个有机的整体，共同完成配电自动化任务。系统采用分层的体系结构，具有以下特点：配电自动化系统典型网络结构图D满足自动化要求的一次设备BDACE开关可电动合分闸操作，即遥控接口；开关带3相CT和1-3相PT信号输出，即遥测接口；断路器（重合器）还是负荷开关？开关位置有辅助触点输出，即遥信接口；在电源测（辐射线路）和开关两侧（环网线路）安装一次PT，以提供装置电源和驱动电源，也可提供PT信号。D、满足自动化要求的一次设备E配网自动化站端设备E、配网自动化站端设备RTU及变电站自动化系统FTU:各类柱上开关及环网柜控制器DTU:配电站、开闭所控制器TTU:配变监测装置及无功补偿控制器FTU:各类柱上开关及环网柜控制器E、配网自动化站端设备DTU:配电站、开闭所控制器E、配网自动化站端设备TTU:配变监测装置及无功补偿控制器E、配网自动化站端设备E、配网自动化站端设备配网自动化各类FTU、DTU、RTU、TTU站端馈线自动化功能功能完善多CPU并行、多级看门狗电磁兼容达到国家最高标准，多年恶劣环境的运行经验.可靠性高特点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适用性强模块式结构，点阵液晶显示汉字.使用方便F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；主站（子站）与TTU（或多功能电度表）的通信可采用GPRS或采用FSK总线方式组网进行通信。F、配网自动化的通信系统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G配网自动化的通信系统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G、以故障处理为主要目的的馈线自动化方案网络式保护原理—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”进行逻辑比较配网自动化的通信系统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；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）；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。2019/7/31基于重合器的馈线自动化原理：无需通信，根据短路时出现的短路电流，靠多次重合闸找出故障区段并进行隔离，主要用在辐射线路。实现模式：重合器与重合器配合模式、重合器与电压-时间型分段器配合模式、重合器与过流脉冲计数型分段器配合模式。2019/7/31a.重合器(Recloser)分类和功能定义：集断路器、继电保护、操动机构为一体，具有控制和保护功能的开关，能按预定开断、重合顺序自动操作，并可自动复位、闭锁。2019/7/31b.分段器(Sectionalizer)分类和功能定义：与电源侧前级开关配合，失压或无电流时自动分闸的开关设备。功能：永久故障时，分合预定次数后闭锁在分闸状，隔离故障区段；若未完成预定分合次数，故障已被其他设备切除，则保持在合闸状（经一段延时后恢复到预定状态，为下次故障作准备）。要求：一般不能开断短路故障电流。关键部件：故障检测继电器（FDR:FaultDetectingRelay）。根据判断故障方式的不同分类：电压－时间型，过流脉冲记数型。1.1、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100ms分闸。S1延时1秒重合到故障上再次跳闸并闭锁；同时S2检测到残压脉冲并闭锁（处于分位），将故障隔离，S3单侧失压延时10s合闸成功，转移供电结束。1.1、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）F3故障点。S1速断保护动作跳闸，QF1保护返回。S2失电延时100ms分闸。S1延时1秒重合成功，启动短时10秒闭锁继电保护功能。S2得电延时2秒合闸到故障立即跳闸并闭锁，将故障隔离，此时S1短时闭锁了保护，不会动作，QF1保护返回,同时S3检测到残压脉冲并闭锁（处于分位），恢复供电结束。1.1、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失电延时100ms分闸，将故障隔离，S3单侧失压延时10s合闸成功，转移供电结束。1.2、断路器（重合器）开关构成的“手拉手”环网供电网络（光纤通信并设置专用通道）F2故障点。S1跳闸，QF1保护返回，（S1根据需要可以设置一次重合闸，重合闸不成功后分闸闭锁）；S2通过通信知道故障在自己的上方，自动分闸闭锁，隔离故障，S3单侧失压延时10s合闸成功，转移供电结束。1.2、断路器（重合器）开关构成的“手拉手”环网供电网络（光纤通信并设置专用通道）F3故障点。通过信息交互，已知故障点在S2下方，S2跳闸，将故障隔离，QF1、S1保护返回，S3通过通信知道故障在自己的上方，中止“失压延时合闸”功能，不再合闸转移供电，恢复供电结束。1.2、断路器（重合器）开关构成的“手拉手”环网供电网络（光纤通信并设置专用通道）F1故障点。QF1保护跳闸，S1、S2失电延时分闸，QF1重合，如瞬时性故障则QF1重合成功，S1得电延时5s合闸成功，S2得电延时5s合闸成功，S3“单侧失压延时合闸”功能因延时未到复归，处理过程结束。如果是永久性故障则QF1重合闸失败并闭锁，S1检测到残压脉冲并闭锁（处于分位）将故障隔离，S3单侧失压延时10s合闸成功，S2得电延时5s合闸成功，转移供电结束。2、负荷开关构成的“手拉手”环网供电网络（无通信或通信系统故障）F2故障点。QF1保护跳闸，S1、S2失电延时分闸，QF1重合成功，S1得电延时5s合闸，如瞬时性故障则合闸成功，同时“短时闭锁失电分闸”功能启动，S2得电延时5s合闸成功，S3“单侧失压延时合闸”功能因延时未到复归，处理过程结束。如果是永久性故障，QF1再次跳闸，S1因Ty时间未到即电压再次消失，合闸不成功，再次分闸并闭锁，同时S2检测到残压脉冲并闭锁（处于分位）将故障隔离，QF1可再次试送电成功（人工送电或设置二次重合闸），S3单侧失压延时10s合闸成功，恢复和转移供电结束。2、负荷开关构成的“手拉手”环网供电网络（无通信或通信系统故障）F3故障点。QF1保护跳闸，S1、S2失电延时分闸，QF1重合成功，S1得电延时5s合闸，同时“短时闭锁失电分闸”功能启动，S1合闸后电压正常时间超过Ty时间，S1“短时闭锁失电分闸”功能执行，S2得电延时5s合闸，如瞬时性故障则合闸成功，S3“单侧失压延时合闸”功能因延时未到复归，恢复供电结束。如果是永久性故障，QF1再次跳闸，S2因Ty时间未到即电压再次消失，合闸不成功，再次分闸并闭锁，将故障隔离；由于S1执行“短时闭锁失电分闸”功能，不再分闸，S3检测到残压脉冲并闭锁（处于分位），QF1可再次试送电