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2018年3月馈线自动化（一）输配电系统研究所•基于重合器的馈线自动化•基于FTU的馈线自动化系统•馈线自动化的电源问题主要内容馈线自动化的概念：指利用自动化装置及系统，监视配电线路（馈线）的运行状况，及时发现故障，迅速诊断故障区间并实现隔离，并及时恢复非故障区间的供电。作用：在正常状态下，实时监视馈线分段开关与联络开关的状态和馈线电流、电压情况，实现线路开关的远方或就地合闸与分闸操作；在故障时，获得故障记录，并能自动判断和隔离馈线故障区段，迅速恢复非故障区域供电。分类：1）基于自动化开关设备的馈线自动化系统；2）基于RTU、通信网络、SCADA计算机系统的配网自动化系统基于自动化开关的馈线自动化一、概念：指利用配电自动化开关设备的相互配合关系，不需要建设通信通道，就能够达到隔离故障区域和恢复健全区域供电功能的系统。二、配电自动化的开关设备（复习）1、重合器：具备控制及保护功能的开关设备，能按预定的程序自动检测故障电流，并进行开断和重合操作。5功能：在线路正常运行时起到断路器的作用，闭合状态。在线路故障时，如果重合器经历了超过设定值的故障电流，则重合器跳闸，并按预先整定的动作顺序做若干次合、分闸的循环操作。若重合成功则自动终止后续的动作，并经一段时间后恢复到预先的整定状态，为下一次故障做好准备。若重合失败则闭锁在分闸状态，只有通过手动复位才能解除闭锁。•操作顺序7分类：重合器按绝缘介质和灭弧介质分类电子控制油真空SF6液压控制电子液压混合控制单相三相柱上地面地下按相数分类按控制装置分类按安装方式分类分立元件控制电路集成电路控制电路微处理器控制电路2、分段器：用来隔离线路区段的自动开关装置（属于负荷开关）。不能用于开断故障电流，只能开断负荷电流。必须和电源侧前级主保护开关相配合使用。功能：在电路发生永久性故障时，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了，则其保持在合闸状态，并经一定时间后恢复到预先的整定状态。分段器的分类：根据判断故障方式的不同可分为电压—时间型分段器和过流脉冲计数型分段器两类。基于重合器的馈线自动化基于重合器的馈线自动化我们首先来看：电压—时间型分段器：是凭借加压、失压的时间长短来控制其动作的，失压后分闸，加压后合闸或闭锁。其既可以用于辐射状网和树状网，又可以用于环形网。11电压—时间型分段器12基于重合器的馈线自动化基于重合器的馈线自动化电压-时间型分段器有两个重要参数需要整定，一个称为X时限，另一个称为Y时限。•X时限：处于分闸位置的分段器，从合闸回路通电起到所有接触头都接触瞬间为止的持续时间称为合闸时间。13Y时限：又称为故障检测时间，是指分段器合闸后在未超过Y时限的时间内又失压，则该分段器分闸并被闭锁在分闸状态，等到下一次再得电时也不自动闭合。作用是：当分段器关合后，如果在Y时限内一直可检测到电压，即使Y时限之后发生失压分闸，分段器不闭锁，重新来电时会合闸；如果在Y时限内检测不到电压，则分段器将发生分闸闭锁，即断开后来电也不再闭合。基于重合器的馈线自动化基于重合器的馈线自动化•X时限及Y时限15重合器与分段器配合实现故障区段隔离1、重合器与电压—时间型分段器配合例1：辐射状网故障区段隔离ABCDEabecd(1)代表重合器合闸状态代表重合器断开状态代表分段器合闸状态代表分段器断开状态代表分段器闭锁状态基于重合器的馈线自动化ABCDEabecd(2)ABCDEabecd(3)15s基于重合器的馈线自动化ABCDEabecd(4)7s15sABCDEabecd7s15s7s（5）基于重合器的馈线自动化ABCDEabecd7s15s7s闭锁（6）14sABCDEabecd7s5s7s闭锁14s（7）基于重合器的馈线自动化EDCBA例2：环状网开环运行时的故障区段隔离ABCDEFabecdf联络开关（1）代表重合器合闸状态代表重合器断开状态代表分段器合闸状态代表分段器断开状态代表分段器闭锁状态代表联络开关断开状态代表联络开关合闸状态基于重合器的馈线自动化ABCDEFabecdf联络开关（2）ABCDEFabecdf联络开关（3）15s基于重合器的馈线自动化ABCDEFabecdf联络开关（4）7s15sABCDEFabecdf联络开关（5）15s7s7s基于重合器的馈线自动化ABCDEFabecdf联络开关（6）5s7s7sABCDEFabecdf联络开关（7）5s7s7s45s基于重合器的馈线自动化ABCDEFabecdf联络开关（8）5s7s7s45sABCDEFabecdf联络开关（9）5s7s7s45s基于重合器的馈线自动化基于重合器的馈线自动化ABCDEFabecdf联络开关（1）26ABCDEFabecdf联络开关（2）ABCDEFabecdf联络开关（3）15sABCDEFabecdf联络开关（4）7s15sABCDEFabecdf联络开关（5）15s7s7sABCDEFabecdf联络开关（6）5s7s7sABCDEFabecdf联络开关（7）5s7s7s45sABCDEFabecdf联络开关（8）5s7s7s45sABCDEFabecdf联络开关（9）5s7s7s45s过流脉冲计数型分段器：通常与前级的重合器或断路器配合使用，在一段时间内，记录前级开关设备开断故障电流动作次数，在达到预定的记录次数后，在前级的重合器或断路器将线路从电网中短时切除的无电流间隙内，分段器分闸，达到隔离故障区段的目的，若前级开关设备未达到预定的动作次数，则分段器在一定的复位时间后会清零并恢复到预选整定的初始状态，为下一次故障做准备。基于重合器的馈线自动化过流脉冲计数型分段器使用的基本原则•1）分段器总是与电源侧的断路器或重合器配合使用•2）分段器必须串联使用于重合器(或断路器)的负荷侧。•3）分段器断开前计数次数的整定应该比重合器保护装置在闭锁前的总操作次数少一次。当几个分段器串联时，分段器的计数次数沿电源侧依次递减，如图所示，n为重合器的总操作次数。28分段器与重合器的配合基于重合器的馈线自动化2、重合器与过流脉冲计数器型分段器配合例1：重合器与过流脉冲计数器型分段器配合隔离永久性故障区域代表重合器合闸状态代表重合器断开状态代表分段器合闸状态代表分段器断开状态代表分段器闭锁状态ABCabc（1）ABCabc（2）ABCabc（3）ABCabc（4）ABCabc（5）32例2：重合器与过流脉冲计数器型分段器配合处理暂时性故障区域代表重合器合闸状态代表重合器断开状态代表分段器合闸状态代表分段器断开状态代表分段器闭锁状态ABCabc（1）ABCabc（2）ABCabc（3）重合器与电压—时间型分段器配合的时间整定方法原则：重合器与电压—时间型分段器配合方式的整定的关键条件是不能在同一时刻有两台以上的分段开关同时合闸，只有这样才能判断出故障区域，避免对故障的误判。要求：X时限Y时限t（重合器检测到故障并跳闸的时间）整定步骤◆分段器的整定：▲分段器的Y时限一般统一选为5s。▲分段器X时限的整定：第一步：确定分段器合闸时间间隔，并从联络开关处将配电网分割成若干以重合器为根的树状配电子网络。第二步：定义沿着潮流的方向，从某个开关节点到电源节点所途径的开关数目加1为该开关节点的层数，依此原则对各个配电子网进行分层，并从第一层依次向外将各子网中的分段器排序。第三步：在各配电子网络中，以电源节点合闸为时间起点（即认为重合器的绝对合闸延时时间为0），分别确定各个分段器的绝对合闸延时时间并进行标注。计算方法是：按照各分段器所排顺序，确定分段开关合闸时间间隔依次递增。注意不能在任何时刻有一台以上的分段开关同时合闸。第四步：某台分段器的X时限等于该开关的绝对合闸延时时间减去其同一条馈线上的上一层（父节点）分段器的绝对合闸延时时间。•例：图示配电网S1、S2、S3代表变电站出口断路器，B、C、D、E、F、G、H、M代表分段开关，实心符号代表开关处于合闸状态，空心符号代表开关处于分闸状态，试对图中各分段开关进行定值整定38S1BCDEFabecdf联络开关S2S3GHMmg联络开关hX时限整定：第一步：确定分段器开关合闸时间间隔为7s，并从联络开关处将配电网分割成三个辐射状配电子网络：1）S1、B、C、D、E、G、H；2）S2、F、E；3）S3、M、H。•第二步：对于子网络S1、B、C、D、E、G、H，其各台分段器的绝对合闸延时时间分别为：Xa(B)=7s，Xa(c)=14s，Xa(D)=21s，Xa(G)=28s；40同理，对于子网络S2、F、E有Xa(F)=7s；对于子网络S3、M、H有Xa(M)=7s.第三步：某台分段器的X时限等于该开关的绝对合闸延时时间减去作为其父节点的分段器的绝对合闸延时时间，于是有：X(B)=Xa(B)-0=7s，X(c)=Xa(c)-Xa(B)=14-7=7s，X(D)=Xa(D)-Xa(c)=21-14=7s，X(G)=Xa(G)-Xa(c)=28-14=14s，X(F)=Xa(F)-0=7s，X(M)=Xa(M)-0=7s42◆联络开关的XL时限的确定整定原则：“分段”闭锁后，“联络”再合闸联络开关的时限整定可分为两种情况讨论：1）只有一台联络开关参与故障处理时：分别计算出假设该联络开关两侧与该开关相连接的区域故障时，从故障发生到与故障区域相连的分段器闭锁在分闸状态所需的延时时间tmax（左）和tmax（右）取其中较大的一个记作tmax，则XL时限设置应大于tmax。•范例下图所示为典型环状网络，说明联络开关W时限的确定方法44•2）多台联络开关的情形45•范例•说明联络开关E、H时限的确定方法46•基于重合器的馈线自动化的优点1）没有复杂的继电保护整定配合；2）不需要建设通信系统和主站（子站）；3）投资较省47基于重合器的馈线自动化的不足1、采用重合器或断路器与电压—时间型分段器配合，当线路故障时，分段开关不能立即分断，而要依靠重合器或断路器的保护跳闸，在馈线失压后，分段开关才能分断。采用重合器或断路器与过流脉冲计数型分段器配合时，也要依靠重合器或断路器的保护跳闸，导致馈线失压后，分段开关才能分断。2、基于重合器的馈线自动化系统只能在线路发生故障时发挥作用，而不能在远方通过遥控完成正常的倒闸操作。（仅面向故障恢复之用）3、基于重合器的馈线自动化系统不能实时监视线路的负荷，因此，无法掌握用户用电规律，也难于改进运行方式，当故障区域隔离后，在恢复健全区域供电，进行配电网重构时，也无法确定最优方案。基于FTU的馈线自动化系统一、基于FTU的馈线自动化系统的组成配电网自动化中心计算机网络（SCADA）区域工作站RTURTU区域工作站区域工作站馈线控制线通信线FTU分段开关联络开关断路器51二、FTU:是一种具有数据采集和通信功能的柱上开关控制器。作用：各个FTU分别采集相应柱上开关的运行情况，如负荷、电压、功率和开关当前的位置、贮能完成情况等，并将上述信息由通信网络发给配电网的控制中心；接收配电网自动控制中心的命令进行相应的倒闸操作；故障时记录下故障前和故障时的重要信息，如最大故障电流和故障前的负荷电流、最大故障功率等，并将上述信息发送给控制中心，经计算机系统分析后确定故障区段和最佳供电恢复方案，最终以遥控方式隔离故障区段、恢复健全区段供电。基于FTU的馈线自动化系统FTU的性能：遥信功能—对柱上开关的当前位置、通信是否正常、贮能完成情况等状态量进行采集。遥测功能—采集线路的电压、开关经历的负荷电流、有功和无功功率的等模拟量，监视电源电压和蓄电池剩余容量等。遥控功能—接收远方命令控制柱上开关合闸和分闸，以及启动贮能过程等。统计功能—对开关的动作次数、动作时间和累计切断电流的水平进行监视。对时功能—接受主系统的对时指令，以便和系统时钟保持一致基于FTU的馈线自动化系统事件顺序记录—记录状态量发生变化的时刻和先后顺序。事故记录—记录事故发生时的最大故障电流和事故前一段时间的平