电力自动化,配电系统自动化,课件

1、2021-11-51主主 要要 内内 容容什么是配电系统自动化？什么是配电系统自动化？1配电系统自动化包括哪些内容？配电系统自动化包括哪些内容？2配电系统自动化实现的结构？配电系统自动化实现的结构？3馈线自动化系统如何实现？馈线自动化系统如何实现？42021-11-52一、什么是配电系统自动化？一、什么是配电系统自动化？ 中国电机工程学会城市供电专业委员会起草的配电系统自动化规划设计导则明确定义： 利用现代电子、计算机、通信及网络技术，将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、控制

2、、用电和配电管理的现代化（综合自动化系统）配电系统自动化的概念配电系统自动化的概念2021-11-53一、什么是配电系统自动化？一、什么是配电系统自动化？ 发生故障时，缩短停电时间、减小停电面积发生故障时，缩短停电时间、减小停电面积,提高供提高供 电可靠性电可靠性 配电变压器事故处理配电变压器事故处理（日本九州电力公司） 自动操作需5min，人工操作需30min(83%) 由其他变压器和变电所送电：自动化系统15min，人工120min(88%) 变电所全停电，负荷转移：自动化系统15min，人工150min(90%) 配电线路故障事故处理配电线路故障事故处理 非故障区域恢复供电：自动化系统需

3、3min，人工操作需55min(95%) 处理故障恢复正常运行：自动化系统60min，人工90min(33%)配电自动化系统的意义配电自动化系统的意义2021-11-54一、什么是配电系统自动化？一、什么是配电系统自动化？ 正常运行时，扩大供电能力、降低线路损耗，提高供电正常运行时，扩大供电能力、降低线路损耗，提高供电质量，确保供电安全质量，确保供电安全 每条馈线上峰值负荷出现的时间不同，导致配网中负荷分布不均匀，降低了设备和线路的利用率，导致线损较高，通过过负荷转移，可有效提高馈线负荷率，增强供电能力。 降低损耗，配电网重构（优化现存网络结构、改善潮流分布）、安装补偿电容器配电自动化系统的意

4、义配电自动化系统的意义2021-11-55一、什么是配电系统自动化？一、什么是配电系统自动化？(7) 28(2) 12(4) 0(5) 129(8) 81(1) 45(6) 0(3) 28(9) 64(10)4836151528361216 每条线路额定负荷100， 开关5的线路过负荷 负荷监控与管理系统处理2021-11-56一、什么是配电系统自动化？一、什么是配电系统自动化？ 合上联络开关4，将开关1、4、6区域的负荷转移到由电源开关7发出的馈线上。 (7) 73(2) 57(4) 45(5) 84(8) 36(1) 45(6) 0(3) 28(9) 64(10)4836151528361

5、2162021-11-57一、什么是配电系统自动化？一、什么是配电系统自动化？ 降低劳动强度；降低劳动强度； 提高管理水平和服务质量；提高管理水平和服务质量； 提高供电经济性提高供电经济性 1995 ：china网损率8.77%,发达国家35% 以城区供电为例：年售电量8亿kWh，将1%，节省300万元/年 .配电自动化系统的意义配电自动化系统的意义2021-11-58配电系统自动化配电系统自动化覆盖变、配、用覆盖变、配、用馈线自动化馈线自动化用户自动化用户自动化WAN变电所自动化变电所自动化TCS配电GIS供电企业信息集成SCADA/DA二、配电系统自动化的内容二、配电系统自动化的内容SCA

6、DA/EMSLCMAMR2021-11-59）工作票管理系统（）客户呼叫服务系统（）调度员仿真调度系统（短路电流计算电压优化）、无功、降低线损的网络重构网络优化（负荷均衡化网络分析（潮流计算）网络拓扑高级应用）（远方抄表与计费自动化）负荷监控与管理（需方管理）配电地理信息系统（变压器巡检与无功补偿）馈线自动化（开闭所、变电站自动化进线监控系统配电网配电自动化配电管理系统WOMTCSDTSAMRLCMGISFASCADADASDMS/)()(二、配电系统自动化的内容二、配电系统自动化的内容2021-11-510三、配电系统自动化的结构三、配电系统自动化的结构通信网通信网2021-11-511三、

7、配电系统自动化的结构三、配电系统自动化的结构设备层设备层-配电自动化终端（四遥）配电自动化终端（四遥） 站控终端RTU： 变电所内 馈线终端FTU： 户外柱上开关处 变压器终端TTU： 配电变压器（兼有无功补偿功能） 开闭所终端DTU：开闭所、环网柜、小型变电站、 箱式变电站（兼有备自投功能）2021-11-512三、配电系统自动化的结构三、配电系统自动化的结构2021-11-513 FTU，实现柱上开关测控的专门设备，实现柱上开关测控的专门设备三、配电系统自动化的结构三、配电系统自动化的结构2021-11-514三、配电系统自动化的结构三、配电系统自动化的结构2021-11-515第第 一一

8、 阶阶 段段第第 二二 阶阶 段段第第 三三 阶阶 段段主主 要要 特特 征征基基于于自自动动化化开开关关设设备备相相互互配配合合基基于于 FTU和和通通信信网网络络高高级级应应用用主主 要要 功功 能能故故障障隔隔离离和和健健全全区区域域恢恢复复供供电电远远方方监监控控配配电电管管理理系系统统和和人人工工智智能能主主 要要 设设 备备重重合合器器、分分段段器器FTU、通通信信网网络络、配配电电自自动动化化计计算算机机系系统统FTU、通通信信网网络络、配配电电自自动动化化计计算算机机系系统统、高高级级应应用用软软件件配电自动化系统的发展阶段配电自动化系统的发展阶段2021-11-516四、馈线

9、自动化系统四、馈线自动化系统 馈线自动化（馈线自动化（Feeder Automation,FA） 是配电自动化的基础，配电系统自动化是从实施馈线自动化开始的；p 是提高配电网可靠性的关键技术之一；p 馈线自动化的对象是中低压配电网中的馈电线路；p 主要功能：馈线运行数据的采集与监控 故障定位、隔离及自动恢复供电 无功补偿调节p 实现方式：采用智能开关设备相互配合的馈线自动化 基于FTU的馈线自动化2021-11-517基于智能开关相互配合的馈线自动化基于智能开关相互配合的馈线自动化第第1阶段的配电自动化阶段的配电自动化2021-11-518四、馈线自动化系统四、馈线自动化系统 1、智能开关设备

10、：重合器、分段器智能开关设备：重合器、分段器 重合器（Recloser） 能够检测故障电流、在给定时间内断开故障电流并能按照预先整定的动作顺序进行给定次数重合的一种“自具自具”能力的控制开关。 “自具自具”：重合器本身具有故障电流检测和操作顺序控制与执行能力，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。 2021-11-519真空重合器安装于电杆上真空重合器安装于电杆上2021-11-5202021-11-521真空重合器参数设置真空重合器参数设置2021-11-522四、馈线自动化系统四、馈线自动化系统 分段器（分段器（Sectionalizer）-智能负荷开关智能负荷开关p

11、不能遮断故障电流，只能遮断负荷电流，在失压或无流情况下自动分闸，必须与电源侧前级主开关配合，不能单独作为主保护开关使用p 隔离故障区段隔离故障区段 2021-11-523四、馈线自动化系统四、馈线自动化系统p 工作原理工作原理：永久性故障时，在预定次数的分合操作后闭锁于分闸状态；瞬时性故障，未完成预定次数的分合操作，保持在分闸状态，一段延时后恢复到整定状态。p 安装安装：重合器之后或重合器与熔断器之间 p 类型类型：电压-时间型分段器 电流-时间型分段器2021-11-524四、馈线自动化系统四、馈线自动化系统(1) 电压电压-时间型分段器时间型分段器p 根据加压、失压时间长短来控制动作，失压

12、分闸，加压根据加压、失压时间长短来控制动作，失压分闸，加压 合闸或闭锁；合闸或闭锁；p 两个重要参数两个重要参数: 合闸时限X： 从分段器电源侧加压开始，到分段器合闸的时间； 故障检测时限Y：当分段器关合后，在Y时间内一直可检测到电压， 则Y时间后发生失压分闸，分段器不闭锁；当重新 来电后，经X时限，还会合闸； 在Y时间内检测不到电压（或分段器分闸后在没有 超过Y时间内又失压），则Y 时间后分闸，分段器 闭锁，再来电也不闭合。2021-11-525示例示例2021-11-526四、馈线自动化系统四、馈线自动化系统(2) 电流电流-时间型分段器时间型分段器(电流脉冲计数型分段器电流脉冲计数型分段

13、器)p 根据线路电流控制动作；p 不能开断短路电流，可“记忆”前级开关开断故障电流动作次数（即流过自身过电流脉冲次数），在预定记录次数后，永久分闸；未达到预定记录次数，保持合闸状态，延时一定时间后恢复到初始状态。 永久性故障时，重合器分闸，失电期间，分段器分闸，并开始计数，当分闸次数达到整定次数时，即自动永久分闸，重合器重合后，就可隔离该故障段； 瞬时性故障时，分段器的分闸次数还未达到预定的次数，瞬时性故障已经消除，线路可恢复正常供电，分段器在一段时间后自动复零，为下一次故障做好准备。2021-11-527四、馈线自动化系统四、馈线自动化系统(2) 电流电流-时间型分段器时间型分段器(电流脉冲

14、计数型分段器电流脉冲计数型分段器) p 记忆次数:1、2、3 英美地域广阔，辐射线路多，在半个多世纪前就采用基于智能开关配合的馈线自动化提高供电可靠性，我国农网1987年引进。 2021-11-528辐射状网的故障处理过程辐射状网的故障处理过程2021-11-529ABCDEabcde d区发生暂时性故障区发生暂时性故障隔离故障、恢复健全隔离故障、恢复健全 区域的时间？区域的时间？v 重合器A：一慢一快，第一次重合时间15秒，第二次重合时间为5秒；v 电压-时间型分段器B、D ：X时限均整定为7秒；v 电压-时间型分段器C、E ，X时限均整定为14秒；v Y时限均整定为5秒；v 分段器均设置在

15、第一套功能。2021-11-530d区暂时性故障区暂时性故障故障后故障后0秒秒v 重合器A：一慢一快，第一次重合时间15秒，第二次重合时间为5秒；v 电压-时间型分段器B、D ：X时限均整定为7秒；v 电压-时间型分段器C、E ，X时限均整定为14秒；v Y时限均整定为5秒；2021-11-531 A B C D E a b c d e d区暂时性故障区暂时性故障故障后故障后0+秒秒v 重合器A：一慢一快，第一次重合时间15秒，第二次重合时间为5秒；v 电压-时间型分段器B、D ：X时限均整定为7秒；v 电压-时间型分段器C、E ，X时限均整定为14秒；v Y时限均整定为5秒；2021-11-

16、532 A B C D E a b c d e d区暂时性故障区暂时性故障故障后故障后15秒秒v 重合器A：一慢一快，第一次重合时间15秒，第二次重合时间为5秒；v 电压-时间型分段器B、D ：X时限均整定为7秒；v 电压-时间型分段器C、E ，X时限均整定为14秒；v Y时限均整定为5秒；2021-11-533 A B C D E a b c d e d区暂时性故障区暂时性故障故障后故障后22秒秒v 重合器A：一慢一快，第一次重合时间15秒，第二次重合时间为5秒；v 电压-时间型分段器B、D ：X时限均整定为7秒；v 电压-时间型分段器C、E ，X时限均整定为14秒；v Y时限均整定为5秒；

17、2021-11-534 A B C D E a b c d e d区暂时性故障区暂时性故障故障后故障后43秒恢复供电秒恢复供电v 重合器A：一慢一快，第一次重合时间15秒，第二次重合时间为5秒；v 电压-时间型分段器B、D ：X时限均整定为7秒；v 电压-时间型分段器C、E ，X时限均整定为14秒；v Y时限均整定为5秒；2021-11-535ABCDEabcde d区发生永久性故障区发生永久性故障隔离故障、恢复健全隔离故障、恢复健全 区域的时间？区域的时间？v 重合器A：一慢一快，第一次重合时间15秒，第二次重合时间为5秒；v 电压-时间型分段器B、D ：X时限均整定为7秒；v 电压-时间型

18、分段器C、E ，X时限均整定为14秒；v Y时限均整定为5秒；2021-11-536 A B C D E a b c d e d区永久性故障区永久性故障故障后故障后55秒秒闭锁闭锁v 重合器A：一慢一快，第一次重合时间15秒，第二次重合时间为5秒；v 电压-时间型分段器B、D ：X时限均整定为7秒；v 电压-时间型分段器C、E ，X时限均整定为14秒；v Y时限均整定为5秒；2021-11-537ABCDEabcdeF联络开关 A采用重合器，第一次重合时间为 15秒，第二次重合时间为 5秒。 B、C和 D 采用电压-时间型分段器且为第一套功能，X 时限为 7秒，Y 时限为 5秒； E 亦采用电

19、压-时间型分段器，但为第二套功能，其 XL时限为 45秒，Y 时限为 5秒。 c区永久性故障区永久性故障隔离故障、恢复健全隔离故障、恢复健全 区域的时间？区域的时间？2021-11-538ABCDEabcdeF联络开关 A采用重合器，第一次重合时间为 15秒，第二次重合时间为 5秒。 B、C和 D 采用电压-时间型分段器且为第一套功能，X 时限为 7秒，Y 时限为 5秒； E 亦采用电压-时间型分段器，但为第二套功能，其 XL时限为 45秒，Y 时限为 5秒。 c区永久性故障区永久性故障故障后故障后52秒秒+对侧重合延时对侧重合延时闭锁闭锁闭锁闭锁对侧对侧线路线路恢复恢复2021-11-539

20、问题：问题：隔离故障区段时，造成对侧健全线路短隔离故障区段时，造成对侧健全线路短时停电时停电如何解决？如何解决？2021-11-540“残压闭锁残压闭锁” 当分段器一侧加电压后，若立即检测到其任何一侧出现当分段器一侧加电压后，若立即检测到其任何一侧出现高高于于额定电压额定电压30%的异常低电压的时间超过的异常低电压的时间超过150ms时，该分段器就闭锁。时，该分段器就闭锁。 开关开关D就会被闭锁，只要合上联络开关就会被闭锁，只要合上联络开关E就可完成故障隔离，而不会发就可完成故障隔离，而不会发生联络开关下面所有开关跳闸再顺序重合的过程。生联络开关下面所有开关跳闸再顺序重合的过程。日本东芝公司的

21、做法是：日本东芝公司的做法是：2021-11-541基于基于FTU的馈线自动化的馈线自动化第第1阶段的配电自动化阶段的配电自动化2021-11-542四、馈线自动化系统四、馈线自动化系统构成：构成：p 配电终端监控设备p 通信网络（可靠有效）p 配电控制中心的SCADA+高级处理软件功能：功能：p 正常运行：远方实时监视馈线开关状态、馈线电流，通过远方分、合闸操作进行配网优化充分发挥设备容量、降损p 故障时：通过故障信息，自动判别、隔离故障区段，恢复健全区段供电减小停电面积、缩短停电时间2021-11-543四、馈线自动化系统四、馈线自动化系统2021-11-544四、馈线自动化系统四、馈线自动化系统 各FTU分别采集相应柱上开关的运行状况：负荷