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1第五章电力系统调度自动化通常把电力系统中二次降压变电所低压侧直接或降压后向用户供电的网络，称为配电网，包括馈线、降压变压器、断路器、各种开关等设备。23整个配电系统由配电网、继电保护、自动装置、测量和计量仪表以及通信和控制设备等构成，按照一定的规则运行，以高质量的电能持续地满足电力用户的需求。配电是电力系统发电、输电和配电（有时也称供电和用电）中直接面向电力用户的环节。目前配电自动化所涉及的主要是10kV及其以下的电网，包括10kV中压和0.4kV级低压，其中最主要的又是10kV中压系统。4其范围一般是从变电站的主变低压10kV母线开始，直至电力用户为止。除馈线、开关等一次设备外，还包括保护、监控终端装置（FTU、TTU）等附加的二次设备。5主变主变侧刀闸低压侧开关母线侧刀闸母线侧刀闸出线开关出线刀闸10kV母线分段开关出线开关1母线馈线配变不同点1：◦EMS：发电和输电；◦DMS：供电和用电；6不同点2：EMS：用于大区级电网和省级调度中心；DMS：用于地区级；不同点3：EMS：管理对象为电厂和高压网络，相对集中；DMS：管理对象为低压网络，相对分散；7不同点1：输电：为多环网结构；配电：为辐射型或少环网结构；5、输电系统与配电系统的不同不同点2：输电：开关、刀闸、电容器等设备多集中在变电站；配电：设备沿线分散配置；不同点3：输电：远程终端数量少但数据采集量大，总体小；配电：远程终端数量大但数据采集量小，总体大；8不同点4：输电：设备多为远程操作；配电：野外设备多为人工操作；不同点5：输电：非预想接线方式少；配电：网络结构复杂，非预想接线方式多；SCADA是配电管理系统的基础；9较EMS中的SCADA系统，配电SCADA功能更加复杂，主要包括以下几个方面：（1）监控对象的数据量比输电系统多一个数量级，数据分散、点多面广，采集信息困难；（2）配电网操作频度和故障频度远比输电网要多，配电SCADA系统除了采集配电网静态数据外，还必须故障发生时的动态数据；10（3）鉴于对数据实时性的要求，配电SCADA系统对远动通信规约具有特殊要求；（4）配电系统为三相不平衡系统，数据采集、计算和显示更加复杂；（5）配电系统直接面向用户，改动频繁，对可维护性要求更高。EMS多采用一个厂、一个所的RTU占用一个通道的组织方式；主站ABCBBBBBDDD图6-2配电SCADA系统的体系结构A－二次集结区域子站；B－次集结区域子站；C－开闭所RTU;D－柱上开关FTU11DMS多采用将分散在户外的分段开关控制数据集结在若干点（区域子站），然后再上传至控制中心；数据采集和监视（SCADA）及其配套的高级应用（如网络拓扑、状态估计、负荷预报、潮流分析等）---减少线损，改善电压质量。12用电管理（包括负荷管理、报装扩容等）根据用户的用电量、分时电价、天气预报以及建筑物内的供暖特性等进行综合分析，确定最优运行和负荷控制计划，对集中负荷及部分工厂用电负荷进行监视、管理和控制，并通过合理的电价结构引导用户转移负荷，平滑负荷曲线。自动绘图、设备管理、故障投诉管理等◦自动绘图（ＡＭ）要求直接反映电气设备的图形特征及整个电力网络的实际部设。◦设备管理（FM）是对电气设备进行台帐、资产管理，设置一些通用的双向查询统计工具，既可从图查询电气设备属性，也可从设备属性查图。◦故障投诉管理（TCM－TroubleCallMangement）,又叫停电呼叫系统13DA主要包括馈线自动化和变电站自动化：14（1）运行状态监测和控制；（2）故障定位和隔离；（3）无故障区自动恢复供电及网络重构；（4）无功功率控制和电压调整；（5）需方管理、负荷监控管理；（6）远方抄表与计费自动化；馈线自动化(FA)15馈线自动化（FA）是配电线路的自动化◦正常时，实时监视馈线分段开关和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和分闸操作；◦故障时，获得故障记录，并能自动判别和隔离馈线故障区段，迅速对非故障区域恢复供电。16配电远方终端FTU(FeederTerminalUnit)，馈线远方终端；TTU(TransformerTerminalUnit),配电变压器远方终端；RTU(RemoteTerminalUnit),变电站远方终端较EMS而言，更加复杂功能更加复杂：◦“四遥”基本功能;故障电流检测、低周减载、备用电源自投，过流保护等原来属于继电保护的功能，智能化程度更高，实时性要求也更高，实现的难度也就更大。17安装位置不同：传统的RTU往往安装在环境相对较好的户内；配电远方终端更多安装在电线杆上、马路边的环网柜内等环境非常恶劣的户外。对配电远方终端设备的抗震、抗雷击、低功耗、耐高低温等性能要求比传统RTU要高得多。分为就地控制和远方控制两种类型◦就地控制：依靠馈线上安装的重合器和分段器自身的功能来消除瞬时性故障和隔离永久性故障，不需要和控制中心通信即可完成故障隔离和恢复供电；◦远方控制：由FTU采集到故障前后的各种信息并传送至控制中心，由分析软件分析后确定故障区域和最佳供电恢复方案，最后以遥控方式隔离故障区域，恢复正常区域供电。18就地控制对通信要求低，投资省；只适应网络简单且结构较固定的系统；多次重合对系统冲击大；远方控制对通信要求高，投资大；方式适应能力强，故障定位准确，开关动作次数少，对系统冲击小；自动重合器是一种能够检测故障电流、在给定时间内断开故障电流并能进行给定次数重合的一种有“自具”能力的控制开关。19自具：本身具有故障电流检测和操作顺序控制与执行的能力，无需附加继电保护装置和另外的操作电源，也不需要与外界通信。工作原理：如果重合成功，重合器则自动中止后续动作，并经一段延时后恢复到预先的整定状态，为下一次故障做好准备。如果故障是永久性的，则重合器经过预先整定的重合次数后，就不再进行重合，即闭锁于开断状态，从而将故障线段与供电源隔离开来。20重合器与普通断路器区别◦开断性能：与普通断路器相似，但比普通断路器有多次重合闸的功能；◦保护控制特性：能自身完成故障检测、判断电流性质、执行开合功能；并能记忆动作次数、恢复初始状态、完成合闸闭锁等。其典型的四次分段三次重合的操作顺序为122ttt分合分合分合分分段器必须与电源侧前级主保护开关（断路器或重合器）配合，无压时自动分闸。21分段器可开断负荷电流、关合短路电流，但不能开断短路电流，因此不能单独作为主保护开关使用。电压－时间型分段器两种运行模式第一种是在正常运行时闭合的分段开关；第二种是正常运行时断开的分段开关。两个参数：时限X和Y◦时限X是指从分段器电源侧加压开始，到该分段器合闸的时间，也称为合闸时间。◦时限Y称为故障检测时间：当分段器关合后，如果在时间Y之后发生失压分闸，分段器不闭锁，当重新来电时还会合闸（经时限）；如果在时间Y内失压，则分段器闭锁，即断开后来电也不再闭合。◦XY22工作原理失压后自动分闸；加压后经过一定延时（X秒，合闸时间）自动闭合；随后可能产生3种情况:(1)一直不失压，则一直闭合；(2)在Y秒(检测时间)内失压，分闸后不重合；(3)在Y秒后失压，则仍可重合；23AEDCBadcbe(a)AEDCBadcbe(b)AaEDCBdcb(c)15sAaEDCBdcb(d)15s7sAaEDCBdcb(e)15s7s7sAEDCBadcb(f)15s7s7s14s闭锁AaB15s7sEDCdcb(g)7s14s闭锁图6-6辐射状网故障区域隔离的过程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5、就地控制馈线自动化图6-10典型的基于FTU的馈线自动化组成示意图馈线；控制线；通信线；FTU;分段开关；联络开关；断路器配电网自动化控制中心计算机网络（SCADA）RTURTU区域工作站区域工作站区域工作站2425传统的人工抄表方式；26现代电子技术、通讯技术、计算机以及网络的发展，使自动抄表成为可能；自动抄表系统提高了用电管理的现代化水平节约大量人力资源；提高抄表的准确性；提高管理水平；四部分构成：27电能表抄表集中器抄表交换机中央信息处理机脉冲电能表◦输出与转盘数成正比的脉冲串；◦电压型脉冲和电流型脉冲电能表两种；28特点：技术简单；容易发生丢脉冲或多脉冲现象；不可以重发，易导致计量不准；功能单一，只能输送电能信息，难以获得最大需量、电压、电流功率因数等多项数据；29智能电子表通过串口或载波方式发送电量信息；功能复杂，能计算处理多种信息；特点：技术实现复杂；通过串口或载波进行远方通信；可重复发送；功能复杂；抄表集中器是将远程自动抄表系统中的电能表的数据进行一次集中的装置；30抄表集中器能处理脉冲电能表的输出脉冲信号，也能通过RS-485方式将读取智能电子表的数据和上传；抄表交换机是远程抄表系统的数据二次集中设备；通过公网与中心计算机相连；远程抄表计算机系统公用电话网1号变台抄表交换机3号变台抄表交换机2号变台抄表交换机低压配电线载波低压配电线载波低压配电线载波抄表集中器抄表集中器…脉冲电能表智能电能表RS-485图6-15总线式远程自动抄表系统框图31远程抄表计算机系统公用电话网集中器/交换机配电线载波集中器/交换机集中器/交换机……RS－485…智能电度表脉冲电度表智能电度表图6-16采用三级网络的远程自动抄表系统32主数传电台远程抄表计算机系统2号变台数传电台低压配电线载波抄表集中器抄表集中器RS-485…智能电能表RS-485…智能电能表1号变台数传电台低压配电线载波抄表集中器抄表集中器RS-485…智能电能表RS-485…智能电能表3号变台数传电台低压配电线载波图6-17采用无线电台的远程自动抄表系统33