第8章 配电网自动化

电力系统自动化1第8章配电网自动化8.1变电站综合自动化8.2配电网自动化8.3馈线自动化电力系统自动化28.1变电站综合自动化8.1.1变电站综合自动化系统的研究内容8.1.2变电站综合自动化的现状与发展趋势8.1.3变电站综合自动化系统的功能8.1.4变电站综合自动化系统结构电力系统自动化38.1.1变电站综合自动化系统的研究内容变电站综合自动化是将变电站的二次设备经过功能的组合和优化设计，利用计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护以及与调度通信等综合性的自动化功能。变电站综合自动化的内容包括电气量的采集和电气设备的状态监视、控制和调节。电力系统自动化48.1.2变电站综合自动化的现状与发展趋势变电站综合自动化的实施方法有两种：一种是站内监控以远动(RTU)为数据采集和控制的基础，相应的设备也是以电网调度自动化为基础，“保护”则相对独立。另一种是站内监控以保护(微机保护)为数据采集和控制的基础，将保护与控制、测量结合在一起。今后变电站综合自动化的运行模式将从无人值班、有人值守逐步向无人值守过渡。电力系统自动化58.1.3变电站综合自动化系统的功能变电站综合自动化系统的基本功能体现在下述五个方监控微机保护电压、无功综合控制低频减负荷控制备用电源自动投入控制电力系统自动化68.1.4变电站综合自动化系统结构变电站综合自动化系统结构有以下四种：集中式电力系统自动化7图8.1集中式结构的综合自动化系统框图电力系统自动化8图8.2分层分布式系统集中组屏结构的综合自动化系统框图(一)分布式系统集中组屏电力系统自动化9图8.3分层分布式系统集中组屏结构的综合自动化系统框图(二)电力系统自动化10图8.4分散与集中相结合的变电站综合自动化系统框图分散式与集中相结合电力系统自动化11全分散全分散式的结构是今后的发展方向。电力系统自动化128.2配电网自动化8.2.1概述8.2.2配电自动化的现状8.2.3配电自动化系统的功能8.2.4配电自动化系统的组成电力系统自动化138.2.1概述配电网由配电变电站和配电线路组成。通过各种电力元件可以将配电网连成不同结构。配电网分为放射式和网式两大类型。配电网的特点:点多、面广、分散；配电线路、开关电器和变压器结合在一起。配电自动化是电力系统实现现代化的必然趋势，配电自动化在人力尽量少介入的情况下完成大量的重复性的工作，尽量减少停电面积和缩短停电时间。电力系统自动化148.2.2配电自动化的现状国内:城市电网以环网供电方式为主；重合断路器与自动配电开关配合；农网重合器、断路器和分段器配合使用；跌落式分段器与断路器配合。国外:配电自动化从各种单项自动化林立，向开放式、一体化和集成化的综合自动化方向发展。电力系统自动化158.2.3配电自动化系统的功能安全监视功能控制功能保护功能电力系统自动化168.2.4配电自动化系统的组成SCADA进线监视10kV开闭所、变电站自动化配电系统馈线自动化变压器巡检与无功补偿配电自动化地理信息系统负荷监控与管理需方管理远方抄表与计费自动化电力系统自动化178.3馈线自动化8.3.1概述8.3.2自动重合器8.3.3分段器8.3.4馈线智能终端设备FTU8.3.5馈电线路故障隔离与自动恢复原理电力系统自动化188.3.1概述馈线自动化就是监视馈线的运行方式和负荷，当故障发生后，及时准确地确定故障区段，迅速隔离故障区段并恢复健全区段供电。电力系统自动化198.3.2自动重合器重合器是一种自具控制及保护功能的开关设备，它能按预定的开断和重合顺序自动进行开断和重合操作，并在其后自动复位或闭锁。重合器的动作特性可以分为瞬动和延时动作特性两种。重合器的分类如下：电力系统自动化206油按绝缘介质和灭弧介质分类真空液压控制分立元件控制电路按控制装置分类电子控制集成电路控制电路微处理机控制电路重合器电子液压混合控制单相按相数分类三相柱上按安装方式分类地面地下SF电力系统自动化218.3.3分段器分段器是一种与电源侧前级开关配合，在失压或无电流的情况下自动分闸的开关设备。当发生永久性故障时，分段器在预定次数的分合操作后闭锁于分闸状态，从而达到隔离故障线路区段的目的。若分段器未完成预定次数的分合操作，故障就被其他设备切除，其将保持在合闸状态，并经一段延时后恢复到预先的整定状态，为下一次故障作好准备。分段器可分为电压-时间型和过流脉冲计数型两类。电力系统自动化22图8.5典型电压-时间型分段器原理图电力系统自动化238.3.4馈线智能终端设备FTUFTU是基于FTU的馈线自动化系统的核心设备，其功能强大，抗干扰能力强，具有自检和自恢复功能，工作可靠性高。电力系统自动化24图8.6一种馈线RTU(FTU)的结构电力系统自动化258.3.5馈电线路故障隔离与自动恢复原理基于重合器和分段器的故障区段隔离重合器与电压-时间型分段器配合:工作过程见图8.7、图8.9。图8.7中，A采用重合器，整定为一慢一快，即第一次重合时间为15s，第二次重合时间为5s。B、D和E采用电压-时间型分段器，其X时限均整定为7s；C亦采用电压-时间型分段器，其X时限整定为14s，Y时限整定为5s。分段器均设置在第一套功能。图8.9中，A代表重合器，整定为一慢一快，即第一次重合时间为15s，第二次重合时间为5s。B、C和D代表电压-时间型分段器并且设置在第一套功能中，它们的X时限均整定为7s，Y时限均整定为5s；E亦代表电压-时间型分段器，但设置在第二套功能中，其XL时限整定为45s，Y时限整定为5s。电力系统自动化26图8.7辐射状网故障区段隔离的过程电力系统自动化27电力系统自动化28电力系统自动化29图8.9环状网开环运行时故障区段隔离的过程电力系统自动化30电力系统自动化31电力系统自动化32重合器与过流脉冲计数型分段器配合:见图8.11。图8.11中，A代表重合器，B和C代表过流脉冲计数型分段器，它们的计数次数均整定为两次。电力系统自动化33图8.11重合器与过流脉冲计数型分段器配合隔离永久性故障区段的过程电力系统自动化34基于FTU的故障区段隔离故障区段的判断和隔离可以采用统一的矩阵算法实现。依据配电网的结构构造一个网络描述矩阵D。当馈线发生故障时，系统生成一个故障信息矩阵G，通过网络描述矩阵和故障信息矩阵的运算，得到一个故障判断矩阵P，根据故障判断矩阵就可准确地判断和隔离故障区段。