配网自动化系统概述

配网自动化系统配电是电力系统发电、输电、供电和用电中直接面向电力用户的环节配电网一般是指110kV及110kV以下电压等级的电网配电系统由馈线、降压变压器、断路器、继电保护装置、测量和计量仪表以及通信和控制设备等构成1.1配电网电压等级配电网电压等级可分为：（1）高压配电网——35kV,110kV（2）中压配电网——10kV,6kV（3）低压配电网——0.38kV,0.22kV（4）高压输电网——220kV及其以上（5）超高压输电网——500kV（6）特高压输电网——750kV以上我国目前建设特高压1000KV较多1.2.1架空线电力线路的结构分架空线路结构和电缆线路结构两类。架空线路是将导线架设在电杆上。一般采用放射式供电形式。成本低、投资少、施工周期短、容易维护及检修、容易查找故障。如果判断电压等级?1.2.1架空线架空线的接线方式(供电模式)可分为:放射型接线：单点源模式、双电源模式环型接线：手拉手、三回馈线环网网型接线：分段联络接线分类单回路放射式双回路放射式树枝式放射式网络式多分段多联络两分段两联络三分段两联络三分段三联络四分段三联络五分段三联络六分段三联络“2-1”手拉手接线“3-1”接线“4-1”接线“N-1”接线环式4x6接线一、放射式接线图2-2单回路放射式接线图2-3双回路放射式接线10kV图2-4树枝式接线10kV10kV每个电杆上都架有两回线路，每个客户都能由两路供电，即常说的双“T”接线单侧电源多分段单辐射母线1线路1线路2母线2双电源（双T接线）线路利用率100%投资少，可靠性低应用于城市非重要负荷、农村线路利用率50%可靠性较高应用于供电可靠性要求较高且专用户较多，以及允许架空线路供电的工业开发区、产业区等区域母线线路二、环式接线--“N—1”接线N—1”接线一般都是有N条线工作，有一条线备用，所有线路的末端通过联络开关连接，线路的平均负载率是（N-1）/N。N越大，负载率越高，但运行操作复杂，一般N最大取5。（一）“N—1”接线（一）“N—1”接线1.“2—1”手拉手接线2.“3—1”接线图2-7有备用线的“3—1”环网接线图2-6手拉手接线T1T2QF1QF2T1主供线路1主供线路2备用线路QF1QF3QF2T2T3当有一个电源故障时，与故障电源相连的分段开关打开，联络开关闭合，负荷转移到另外一个电源上。2条线路的设备满负荷运行，备用线路的设备又要求空载运行，并不是一种合理的运行方式。（1）有备用线的环网接线母线1母线2线路1联络线路2母线1线路1联络母线2联络母线3线路2线路3线路利用率50%可靠性较高开环运行比较适用于负荷密度不高，如南方电网D、E、F类供电区域线路利用率50%经济性较差，可靠性较高比较适用于负荷密度不高，用电增长速度较快，配电网管理水平较低的配电网络，如南方电网C、D类供电区域双侧电源多分段单联络三回馈线的环网接线T1T4T2T3电源切换柜QF1QF2QF3QF4电源切换柜将三个回路的末端接入，并引一条线路接至附近变电站作三个回路的备用电源T4实现环网。一般情况下，各同方向环网末端用户间的距离远小于到变电站的距离。3.“4—1”接线T1T2T3T4QF4QF3QF1QF2该接线有4个电源点，6条手拉手线路组成，任何两个电源点间都存在联络或可转供通道。当任意两个元件发生故障仍能保证正常供电。三、“4×6”接线方式四、网格式接线网格接线目前在欧美大城市负荷密集区的低压配电网用得比较多。根据负荷情况，在网格中的适当位置引入一定数量电源，每个用户都可以从多个方向获得电源。所有0.4kV低压配电线路沿街布置，在街口连接起来，构成一个个的格子。1.2.2电缆电缆线路的接线方式(供电模式)可分为:放射型接线：单点源模式、双电源模式环型接线：单环模式、双环模式网型接线：双“П”模式、“N-1”主备供电模式、互为备用的主备供电模式电缆敷设方式：1）直接埋在地下的直埋式;2）专用的电缆沟敷设3）排管敷设4）隧道敷设5）水下敷设电缆线路主要指直接埋设地下的配电线路。与架空线路相比，其受外界的因素影响较小。但成本高，投资费用大，故障地点较难确定，有时造成用户较长时间停电。1.2.3配电变压器配电变压器通常是指电压为35kV及以下、容量为2500kVA以下、直接向终端用户供电的电力变压器。按照应用场合来分，配电变压器分成公用变压器（简称“公变”）和专用变压器（简称“专变”）。（1）公变由电力部门投资、管理，比如安装在居民小区的变压器、小型修理应用等；（2）专变一般是业主投资，电力部门代管，只给投资的业主自己使用，比如安装在大中型企业的变压器等。1.2.4断路器断路器具有可靠的灭弧装置，它不仅能通断正常的负荷电流，而且能接通和承担一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。图2-15真空断路器外形图负荷开关在10~35kV供电系统中应用，可作为独立的设备使用，也可安装于环网柜等设备中。可手动或电动操作，用于开断负荷电流，关合、承载额定短路电流。图2-18真空式负荷开关1.2.5负荷开关隔离开关无灭弧能力，不允许带负荷拉闸或合闸，但其断开时可以形成可见的明显开断点和安全距离，保证停电检修工作的人身安全。主要安装在高压配电线路的出线杆、联络点、分段处，以及不同单位维护的线路的分界点处。1.2.6隔离开关熔断器依靠熔体或熔丝的特性，在电路出现短路电流或不被允许的大电流时，由电流流过熔体或熔丝产生的热量将熔体或熔丝熔断，使电路开断，保护电气设备。图2-19户外式跌落式熔断器限流式熔断器具有安装使用方便，价格低，限流性能好等优点。在环网柜和箱式变中被广泛采用。限流式熔断器可在10ms内开断电路，较断路器动作时间60ms（内含继电器保护动作时间）更快。1.2.7熔断器1.2.8开闭所图2-20开闭所常见接线方式a）单母线接线b）单母线分段接线c）双母线接线开闭所是变电站10kV母线的延伸，是母线和开关的组合体。当负荷离变电站较远，采用直供方式需要比较长的线路时，可在这些负荷附近建设一个开闭所，然后由开闭所出线来保证这些负荷的正常供电。开闭所承担着接受和重新分配10kV出线，减少了高压变电所的10kV出线间隔和出线走廊，从而使发生故障的概率相对较低，可用作配电线路间的联络枢纽，还可为重要用户提供双电源。1.2.8开闭所一、环网柜环网柜是环网运行方式的重要设备，是将一组高压开关设备安装于铠装结构柜体内或做成拼装间隔式环网供电单元的电气设备。图2-21双侧电源环网供电图T1T2环网柜QF1QF2环网柜环网柜1.2.9环网柜和电缆分支箱（一）环网柜的基本组成单元柜（壳）体母线负荷开关熔断器（或负荷开关—熔断器组合电器）断路器隔离开关电缆插接件二次控制部件等（二）环网柜配电单元组成结构一般由3个间隔组成，包括两个进出线间隔和变压器间隔，进出线间隔主要用于故障线路的隔离，以及通过调整电源方向来恢复正常供电；变压器间隔则通过组合电器来对变压器内部短路故障进行快速切除。ABCF在1989年国际配电网会议上，从理论上阐述了负荷开关—限流熔断器组合电器对小型变压器的有效保护作用，欧洲一些电力公司还从实践说明了这点，认为其比断路器更有效。（三）实例应用图2-23环网供电系统一次接线图a）正常运行T1QF1QF2ABCDEFGF1F2F3F1F2F3F1F2F3F4F1F2F1F2F1F2F3F3F3F3F1F2T2图2-23环网供电系统一次接线图b）故障隔离后T1QF1QF2ABCDEFGF1F2F3F1F2F3F1F2F3F4F1F2F1F2F1F2F3F3F3F3F1F2T2X（三）实例应用电缆分支箱（又称“电缆分接箱”）是完成配电系统中电缆线路的汇集和分接功能的专用电气连接设备。图2-2410kV环网柜—电缆分支箱组成的电缆环网结构图T1环网柜1电缆分支箱环网柜2环网柜3环网柜6环网柜5环网柜4电缆分支箱箱变馈线电缆分支箱变压器或PT箱变T2可以和环网柜配合使用，构成电缆环网结构二、电缆分支箱10kV配电站是指将一路或两路10kV电源变成0.4kV，送至各建筑物给用电设备供电。配电站由配电变压器、高压开关柜、低压开关柜、母线及其辅助设备组成，起到变换电压和分配电能作用。1.2.10配电站和箱式变压器一、配电站箱式变压器（又称“箱式变电站”、“预装式变电站”）是一种将变压器、高低压开关按照一定的结构和接线方式组合起来的一种预装式配电装置。二、箱式变压器变压器、高压开关、铠装母线、进出线、避雷器、电流互感器等电气单元。1.3配电系统管理模式配电网是电力系统的重要组成部分，投资占整个电力企业投资的60-80%;配电系统销售电能占电力企业销售电能的60%左右;---配电管理对对电力企业可持续发展有其极为重要的地位。1.3我国配电系统管理模式根据电力企业生产管理、营销管理等特点，在我国，由于电网企业长期受计划经济和行业自然垄断特征的影响，配电系统仍采用传统的企业组织结构，各部门按职能划分，从高层到低层形成多级管理的直线职能制组织形式，这种直线职能制的组织形式保持了集中统一指挥的优点，同时又具有职能分工专业化的长处。市供电局办公室人事部财务部市场及客户服务部计划发展部工程建设部生产技术部安全监察部监察审计部信息部政工部物流中心输电部变电部调度中心计量部通信中心区供电局农电发展总公司变电部路灯管理所电力设计院1.3我国配电系统管理模式办公自动化系统电力营销系统配电网运行管理配电自动化系统.......1.4配电自动化系统的定义利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术，将配电网实时信息、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。摘自：DL/T814-2002《配电自动化系统功能规范》管理范围配电自动化系统涉及的范围一般是从变电站的主变低压侧和低压母线开始，直至电力用户为止的配电网络。主变主变低压侧开关出线开关刀闸刀闸馈线段分段开关母线侧刀闸主变侧刀闸10KV母线配变涉及对象、名称1）一次设备：出线开关、柱上开关、环网柜、开闭所（开关站）、配电变压器；2）自动化系统：主站/计算机系统（DAS）、馈线监控终端（FTU、DTU）、配变监测终端（TTU）、通讯设备（光M）等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1.4.2配电网自动化的结构配电主站系统子站（变电站）通信主干网DTU通信接入网FTU网架及一次设备TTU大脑神经躯干手脚1.4.3配电网自动化的基本功能1.按基础功能划分（1）配电网运行自动化：指配电网实时监控、自动故障隔离及恢复供电、自动读表等功能。①数据采集与监控SCADA是配电自动化系统的基础功能，是远动四遥（遥测、遥信、遥控、遥调）功能的深化与扩展，使得调度人员能够从主站系统计算机界面上，实时监视配电网设备运行状态，并进行远程操作和调节。实时信息：EMS、DSCADA、DA、PLMS……准实时信息：客户报修电话（TCM）、外勤巡视汇报（MC）非实时信息：基础资料（电网模型、设备信息、客户信息、人员信息）、停电计划、操作票、气象数据等SCADA配电调度外勤巡视配电数据库操作票客户报修工作计划排除故障恢复送电事故处理DA（FA,SA）正常操作AM/FM/GIS配电自动化系统的信息来源②故障自动隔离及恢复供电国内外中压配电网广泛采用“手拉手”环网供电方式，并利用分段开关将线路分段。在线路发生永久性故障后，配电自动化系统自动定位线路故障点，跳开两端的分段开关，隔离故障区段，恢复非故障线路的供电，以缩小故障停电范围，加快故障抢修速度，减少停电时间，提高供电可靠性。1.电压型就地控制馈线自动化的实现方式故障隔离和自动恢复送电由开关自身完成，不需要主站控制，因此在故障处理时对通信系统没有要求，所以投资省见效快；馈线自动化采用就地、集中两种方式实现。其中，支线、幅