2022年配电自动化 .pdf

一、概述1、配电网组成及特点组成：馈线（架空线或电缆）、降压变、断路器、各种开关（也包括继保、自动装置、测量、计量仪表、通信、控制设备）。配电网特点：1）负荷集中 (深入城市、居民点)、传输功率较小、距离较短、用户类型要求变化大；2）中性点不直接接地。2、配电网的体系结构2010-10-16配电网的体系结构环状网（手拉手）网格式接线辐射网树状网3、配电自动化的目的、意义配电自动化是电力系统自动化发展必然趋势意义：正常时，监视配网运行工况，优化配网运行方式；故障时，快速发现故障和异常，快速隔离故障区段， 恢复非故障区域供电，减少停电时间，减小停电面积；根据配网电压合理控制无功负荷、电压水平，改善电压质量；合理控制负荷，提高设备利用率；自动抄表计费，保证抄表计费及时准确，提高效率；减少人力，避免大量重复性工作。目的：提高供电可靠性和供电质量；减少停电时间、面积；使调度员根据监视情况，在控制中心通过遥控、遥调实现明智、必要的操作；降低运行费用；实现配电管理现代化。4、配电管理系统的组成配电 SCADA 系统（ Supervisory control and data acquisition, SCADA ）地理信息系统（Geographic Information System,GIS ）需方管理系统（Demand Side Management,DSM ）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - 网络分析和优化（Network Analysis, NA ）工作管理系统（Work Management System ，WMS ）调度员培训模拟系统（Dispatcher Training System, DTS ）5、配电自动化的基本功能三个基本功能：配电网安全监视、控制、保护。安全监视功能：通过采集配电网上状态量、模拟量、电度量，实现对配网运行状况监视。控制功能：远方控制开关的合闸、跳闸、有载调压设备调节。保护功能：检测、判断故障区段，隔离故障区段，恢复正常区域供电。6、实现配电自动化的难点分析1.配电自动化较输电自动化复杂，规模大，投资大，同时引起重视程度不够。2.要监测、控制的站点多，DSM 主机计算机要求高，设备的可靠性和可维护性要求高；3.环境（温度、湿度等）恶劣，要考虑防雷、防雨、散热等问题；4.通信系统复杂，站端设备多，通信规约不一致；5.控制电源与工作电源难以获取，用蓄电池的方法时间、容量难以满足，充放电难以控制；6.许多开关需改造（加装互感器、开关操作机构改造），以满足跳闸、控制要求。二、配电自动化通信系统通信系统是建设配电自动化系统的关键技术，通信系统的好坏很大程度决定了自动化系统的优劣。1、配电自动化通信系统的种类（书上）有线通信方式：电力线：高压、低压的载波通信。电话线：电话专线、拨号电话等。CATV 通道：有线电视网。光纤通信：多模光缆，2Mbps，5km ，单模光缆，2Mbps，50km 双绞线：现场总线、RS-485 无线通信方式：调幅广播：自由空间，1200bps，50km 调频广播：自由空间，1200bps，50km VHF 电台：自由空间，128Kbps，50km UHF 电台：自由空间，128Kbps，50km 多址微波：自由空间，128Kbps，50km 卫星：自由空间，300bps) ，必须满足实时性要求。4.双向通信能力： 保证数据上传、 控制命令下发， 要具有半双工或全双工能力。5.不受停电影响：保证通过通信系统对停电区开关的操作，停电区FTU 等要有备用电源(电池等 )。6.使用和维护的方便性：选择通用性、标准化程度高的通信设备。三、开闭所自动化1、远动装置RTU 的结构分类触点远动装置：第一代远动装置，功能弱，精度低，速度慢、可靠性差。集中式微机远动装置：单CPU 结构的 RTU 装置，功能弱、可靠性差。分布式微机远动装置：每个CPU 分别完成一定的任务，提高了速度、可靠性，同时广泛采用交流采样技术。多CPU 结构的分布式微机远动装置成为主流。2、远动装置RTU 的四遥量含义1）遥信 (YX) ：对应开关量。测量开关位置、保护动作信号、设备运行状态信号，调压变压器分接头位置。一般用无源接点，有变位时立即上传。2）遥测 (YC) ：对应模拟量。对U、I、P、Q、 f、功率因数、温度、压力、流量等所有模拟信号的采集，并将采集信号上传。3）遥控 (YK) ：远方控制断路器分合，电容器、电抗器的投切等。一般也用无源接点，要求动作准确率大于99.99% 。4）遥调 (YT) ：用于有载变压器分抽头的升降调节等，也采用无源接点，要求准确率大于99.99% 。3、事件顺序记录（SOE）的作用和影响因素SOE：自动记录事件状态变化的时间。对事故时各种开关、继电保护、自动装置的状态变化信号按时间顺序排队。作用：用于事故分析。输入信号：取继电器动作出口信号（不取信号继电器接点）、断路器辅助接点（受分散性、不同步影响)。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - SOE 分辨率影响因素：站内： RTU 时钟精度；站间：系统时钟、通道延时、CPU 处理速度。4、直流采样和交流采样的优缺点直流采样：直接对变送器直流输出（直流电压或电流）进行采样。特点：简单，但数据稳定性、实时性差，变送器故障几率较高、维护工作量较大；造价大。交流采样：直接采样各相电流电压，根据算法实时计算电流电压等量。1）单一通道采样方式异步采样： 也称定时采样，采样间隔周期固定不变，系统基频变化时精度不高。同步采样：采样周期跟踪系统基频而变化，保持fs/f1=N 为不变整数。2）多通道采样方式同时采样：同时采样，同时或依次A/D 转换。顺序采样：顺序采样，用于同时性要求不高的场合。3）分组同时采样所有输入通道分若干组，组内各通道同时采样，组间顺序采样。5、变电站综合自动化系统的功能特点与结构形式功能：保护功能： 包括各种常规保护设备所能完成的各种功能。如距离、变压器、母线、发动机、电容器、电抗器的主保护、后备保护。控制功能：近距离控制(就地 )、远距离控制(遥控 )。测量功能：遥测、遥信。通信：与调动系统通信。诊断功能：自检、自诊断，断路器动作次数、故障电流大小等。故障录波功能：故障时各种参数波形记录。结构形式 ：集中式、分布式、分散与集中相结合、全分散式。6、防跳跃意义与措施防跳跃意义：出现跳跃时，断路器将无谓的连续多次合、分短路或故障电流，造成触头严重烧损甚至引起爆炸事故。因此对于非手动操作的操动机构必须具有防止跳跃的能力，使得断路器关合短路而又自动分闸后，即使合闸命令尚未解除，也不会再次合闸。防跳跃措施：在分闸命令和合闸命令同时施加的情况下，防跳跃继电器使分闸优先。防跳跃继电器由分闸命令直接启动，并通过合闸继电器的触点保持在得电位置，它们的触点完全切断合闸线圈回路，使断路器不能实现合闸，直到合闸信号完全解除。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - 四、馈线自动化1、重合器与电压 -时间型分段器完成故障区段隔离过程的示意图、各开关的动作时序图、文字说明故障隔离的过程、实现故障区段隔离、恢复健全区段供电的总时间。2、基于重合器的馈线自动化系统与基于FTU 的馈线自动化系统的对比。基于重合器开关设备配合的馈线自动化系统基于 FTU 和通信网络的馈线自动化系统主要优点1)结构简单。2)建设费用低。3)不需建通信网络。4)无电源提取问题。1)故障时隔离故障区域，正常时监控配网运行，可优化运行方式，实现安全经济运行。2)适应灵活的运行方式。3)恢复健全区域供电时，可采取安全和最佳措施。4)可与 MIS 、 GIS 等联网，实现全局信息化。主要缺点1)仅故障时起作用,正常运行时无监控作用，不能优化运行方式。2)调整运行方式后,需到现场修改定值。3)恢复健全区域供电时，无法采取安全、最佳措施。4)需多次重合 ,对设备冲击大。1)结构复杂。2)建设费高。3)需通信网络。4)存在电源提取问题。主要设备重合器、分段器等FTU 、通信网络、区域工作站、计算机系统。适用范围农网、负荷密度小的偏远地区、供电途径少于两条的电网。城网、 负荷密度大的地区、重要工业园区、供电途径多的网格状配网、供电可靠性要求高的区域。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - 2010-10-16开环运行的多电源环状网两种系统比较1)基于重合器的馈线自动化系统若为使网上负荷均衡化，将联络开关从G调整到 D，则 G和D均应重新到现场整定。b区发生永久性故障时，分段开关B、C分闸后，联络开关G、E究竟合哪个，无法选择。2)基于 FTU 的馈线自动化系统：可很方便地解决以上问题。AHGFEDCBacgfedbJIhII II I I3、基于 FTU 馈线自动化的基本原理。系统特点：配网实时信息通过就地FTU 采集，传送到区域集控或变电站集中，上报配电调度中心。配电调度中心控制命令通过区域集控或变电站转发给FTU 执行。FTU采集柱上开关运行情况，将信息上传到配网控制中心，或接受控制中心命令进行远方操作。故障时， FTU 将记录的故障电流、时间等上报，供分析使用。区域工作站： 通道集中器和转发装置，并将各单元通信规约转换为标准远动规约。配 电 网 自 动 化 控 制 中 心 计 算 机 网 络 （ S CA DA）RTURTUFTU联 络 开 关分 段 开 关断 路 器区 域 工 作 站区 域 工 作 站区 域 工 作 站名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - 4、FTU 的电源获取方式。1.操作电源和工作电源均取自馈线2.操作电源和工作电源取自蓄电池3.操作电源取自馈线，工作电源取自蓄电池五、SCADA 系统与抄表计费1、SCADA 系统包括哪几部分SCADADASGISDMS电源进线监控开闭所与变电站自动化（SA）配电系统馈线自动化 (FA)变压器巡检与无功补偿配电自动化系统地理信息系统（）负荷监控与管理（ LCM ）需方管理远方抄表与计费自动化（AMR ）配电管理系统网络拓扑网络分析（潮流计算）高级应用网络优化（负荷均衡化、降低线损的网络重构、无功/ 电压优化）短路电流计算调度员培 训模拟系统（ DTS ）客户呼叫服务系统（TCS ）工作管理系统（ WMS ）2、构造配电SCADA 系统应进行的工作1）10kV 线路的分段、联络开关能具备电动分合闸，并分别装设FTU 单元；2）10kV 配变应装设TTU 单元；3）开闭所与配电变电站内应装设RTU ，或微机综合保护测控装置；4）10kV 进线监控由地调或区调转发；5）市区供电局设置基于计算机网络的配电SCADA 系统；6）合理选择通信方式，满足实时性数据传输的要求；7）对分散的测控点，可设置区域工作站。3、电子式电能表类型4、抄表方式分类名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - 5、远程自动抄表电能计费系统的组成及系统结构六、负控系统与GIS 1、负荷控制系统的组成及目标组成：负荷控制中心（主控站）、负荷控制终端（被控端，在用户端，受电力负荷控制中心监视和控制）。电力负荷管理目标：通过削峰填谷使负荷曲线尽可能变得平坦；确保供用电的平衡，保障电网安全经济运行。2、基本结构市 （ 地 ） 调 度 中 心中 小 用 户计 划 用 电 管 理 部 门市 ( 地 ) 负 荷 控 制 中 心县 ( 区 ) 负 荷 控 制 中 心中 小 用 户变 电 站大 用 户一般以市（地）为基础构建负荷控制系统，规模不大时，可省去县（区）负荷控制中心。3、负控原理1）降压减负荷根据 P=U2/R ，电压的变化对负荷影响较大，若电压降低5% ，负荷将减少近 10% ；电网电压允许在10% 额定范围内变化，可通过暂时降低线路电压减轻系统总负荷。可采用线路电压调整器VRC（Voltage Reduction Controller ）接收控制中心命令调节分接头动作，一般分 5 步调整：1.5% 、 3% 、 4.5% 、 6% 、 7.5% 。这种负荷控制方式不涉及用户负荷的拉闸限电问题，但投资较大。2）用户可控负荷周期控制对用户可控负荷(空调、热水器、储热系统、冷藏库、冷热水泵等)灵活、有效的一负荷种控制方式。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - 一般通过可寻址的智能电能表实现，根据其峰、 平、谷三个不同时段的电能对负荷进行控制。此电能表要求具双向通信功能。3）切除用户可控负荷最简单的一种减负荷措施，由单向通信的负荷管理终端完成，通过简单的“ 合闸 ” 、“ 分闸 ” 命令控制负荷。根据电网实际情况，将三种负荷控制方式有机组合起来，实现最佳负荷控制。4、GIS 组成组成：包括硬件、软件、数据。硬件：数字化仪、解析绘图仪、扫描仪、测绘仪器、计算机、存储器、打机、绘图仪等。5、GIS 软件构成软件：操作系统 （ Windows 系列、 Linux） 、数据库管理系统 （SQLServer 、Sybase 、Oracle 、Informix ） 、 GIS 开发平台（美国：环境系统研究所公司 ESRI 公司的 ArcGIS 、MapInfo ，中国 GROW 、 ） 、开发工具（ VC+ 、VB） 、GIS 应用软件。随着 Internet 技术广泛应用，目前的发展趋势为开发基于Web 技术的组件式 GIS 系统6、配电网GIS 功能一、数据预处理功能图形数据的录入、转换和编辑属性数据的录入、转换和编辑属性数据与图形数据的挂接与配电网SCADA 系统的实时数据接口及图形转换二、图形操作与制图输出三、站内自动化子系统的地理信息管理四、馈线自动化子系统的地理信息管理五、负荷控制与管理子系统的地理信息管理六、用户抄表与自动计费子系统的地理信息管理七、辅助设计功能七、建设一个城市的配电自动化系统，说明设计思路、系统组成、各子系统结构框图及通信类型选择。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - -