配网自动化及其实现方式(电压时间型、电流计数型工作原ppt课件

1、本章要求: 第三章 配网自动化及其实现方式了解与配电自动化相关的概念;了解各开关的特性;了解馈线自动化实现的根本原理;对各种馈线自动化实现原理睬做根本分析;1.2第三章 配网自动化及其实现方式3、1配网自动化的概念实施配电网自动化的目的：两方面：供电部门用户：提高供电企业管理程度和劳动消费率提高为用户效力程度和用户的称心程度提高电能质量和供电可靠率；降低线损，提高供电的经济性；提高电能质量和供电可靠率；.3配电系统自动化的概念配电系统自动化是利用现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术，将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网构造和地理图形进展信息集成，构成完好的自动化系统，实现

2、配电系统正常运转及事故情况下的监测、维护、控制、用电和配电管理的现代化。定义一：定义二：利用现代通讯和计算机技术，对电网在线运转的设备进展远方监视和控制的网络系统。.43.1.1配网自动化与配电系统自动化的关系3.1.2配网自动化与其它自动化的关系地理信息系统自动化的关系营业管理系统的关系电力负荷控制系统的关系低压集抄系统的关系.53.1.1配网自动化与配电系统自动化的关系1、配电系统自动化功能分析*SCADA功能*变电站自动化SA*馈线自动化FA*自动绘图/设备管理/地理信息系统AM/FM/GIS*配电系统高级运用软件DPAS*配电任务管理DWM*缺点赞扬TC*用户信息系统CIS*负荷管理L

3、M*远方抄表系统AMR配网自动化系统DAS配电需求侧管理DSM配电系统自动化DSA配电管理功能DMS由DA而来.6DSA和DMS的区别和联络DSA：是功能意义上的概念，它除了包括实现配电自动化功能的计算机信息系统和控制系统，还包括一次开关设备。DMS：是DSA功能的实现，偏重于计算机信息系统和控制系统，它是配电控制中心的一个计算机平台或者作为开放式的支撑环境。.7DMS各组成部分功能的概括*SCADA功能完成从为配电网供电网供电的110kV主变电站的10kV部分监视，到10kV馈线自动化以及10kV开闭所、配电变电所和配变的自动化，称为配电SCADA系统。 *SCADA功能的组成：1进线监视：

4、 2开闭所和配电变电站自动化： 3馈线自动化： 4变压器巡检与无功补偿 .8DMS各组成部分功能的概括*地理信息系统GIS是配电网的主要特点之一，由于配电网节点多，设备分散，其运转管理任务常与地理位置有关，将GIS与一些属性数据库结合起来，可以更加直观地进展运转管理。GIS在电力系统是以AM/FM/GIS的方式提出的， AM/FM/GIS称为自动化绘图/设备管理/地理信息系统。AM：要求直观反映电气设备的图形特征及整个电力网络的实践布设；FM：主要对电气设备进展台帐、资产管理，设置一些通用的双向查询统计工具；制定检修方案GIS：充分利用GIS的系统分析功能，利用GIS拓扑分析模型结合设备实践形

5、状可进展运转方式分析；利用GIS网络追踪模型，进展电源点追踪；利用GIS空间分析模型，对电网负荷密度进展多种方式分析；.9DMS各组成部分功能的概括*任务管理系统WMS是指对设备进展监测，并对采集的数据进展分析以确定设备实践磨损形状，并据此检修规划的顺序进展方案检修*配网高级运用DPAS包括潮流分析和网络拓扑优化，目的在于经过以上手段到达减少线损，改善电压质量等目的。此外，还包括降低运转本钱，提高供电质量所必需的分析等。.10DMS各组成部分功能的概括*缺点赞扬TC指接到停电赞扬后，GIS经过调用GIS和SCADA，迅速查明缺点地点和影响范围，选择合理的操作顺序和途径，显示处置过程中的进展，并

6、自动将有关信息转给用户赞扬应对系统*用户信息CIS借助于GIS，对大量用户信息，如用户称号、地址、帐号、用电量和负荷、供电优先级、停电记录等进展处置，便于迅速判别缺点的影响范围，而用电量和负荷统计信息还可以作为网络潮流分析的根据.11需求侧管理系统DSM功能概括*负荷控制系统LM根据用户的用电量、分时电价、天气预告以及建筑物内的供暖特性等进展综合分析，确定最优的运转和负荷控制方案，对集中负荷及部分工厂用电负荷进展监视、管理和控制，并经过合理的电价构造引导用户转移负荷，平坦负荷曲线包括：负荷控制系统LM和远方抄表系统AMR*远方抄表系统LM经过各种通讯手段读取远方用户电度数据，并将其传至控制中心

7、，自动生成电费报表和曲线等。.122、配电管理系统DMS与能量管理系统EMS的比较*组成*目的DMSEMS计算机硬件+SCADA+PAS计算机硬件+SCADA+DPAS+配电管理发电本钱输电损耗静、动态稳定性降低输电损耗隔离缺点并恢复供电改善与用户的关系*手段改动全网P、Q维护检修控制开关与用户接触.133.1.2配网自动化DAS与其它自动化的关系1、DAS与GIS的关系DASGIS支持GIS的实时化支持供电企业内部的其他管理过程.14采集信息、用户信息、地理信息的互相互补2、DAS与营业管理系统的关系DAS营业管理支持业扩报装等用电业务查询营业管理系统：3、DAS与LM的关系DASLM.15

8、 提供通讯信道，实现通讯资源共享相互提供信息调度自动化包含DAS4、DAS与低压集抄系统的关系DASAMR低压集抄系统AMR：3、DAS与调度自动化的关系DAS调度自动化.163、2配网自动化的实施实施范围10kV及以下配电系统，包括110kV变电站的10kV出现开关。实施对象配网改造根本完成、具备实施条件、用户反映剧烈、对供电单位产生最大效益的区域实施步骤区域式扩展，初步采用简易自动化方式.17DAS对配网改造的要求*10kV电源容量及分布点合理，满足N-1要求*10kV主网架已根本构成，主干线或主支线可相互联络*主干线或主支线供电才干可满足负荷增长和负荷转带的需求*线路参数和负荷资料等根本

9、齐全。.183、3变电站自动化SA实施SA的必要性1、提高变电站的可控性2、简化系统，信息共享，减少电缆等运用计算机技术、通讯技术等实现无人值班变电站、提高劳动消费率、减少误操作SA的概念：以数字信号处置为根底，将维护、自动重合闸、缺点录波等各种自动化安装以及丈量、控制等结合在一同的系统.193.国内变电站自动化技术第一阶段：在RTU的根底+当地监控系统.未涉及继电维护,控制仍保管.彩显微机(当地监控系统)打印机打印机鼠标RTUMODEM调度中心变压器分接头调理YCYXYMYK.20对第一阶段SA的评价2.各类安装之间功能覆盖,部件反复设置,耗用大量的衔接线和电缆.表如今计量，远动和当地监测系

10、统所用的变送器各自设置，加大了CT，PT负载，投资添加，并且还呵斥数据丈量的不一致性 1.由安装在大控制室内的各类仪表、中央信号屏及某些单项的自动化安装组成。.213.没有做到资源共享，添加了投资且使现场呵斥复杂性，影响系统的可靠性；远动安装和微机监测系一致个受制于调度所，一个是效力于当地监测 4.继电维护安装动作正确不能保证。整定以及缺点录波等由现场人工进展。对第一阶段SA的评价.22第二阶段：变电站控制室设置计算机系统，另设置一数据采集和控制部件。集中采集数据、集中计算与处置、再完成微机维护、监控和自动控制等。彩显微机(当地监控系统)打印机打印机鼠标数据采集及控制部件MODEM调度中心微机

11、维护管理单元YCYXYMYK.23.24对第二阶段SA的评价1.数据采集与控制部件是一个信息“瓶颈2.可靠性降低3.仍需铺设电缆，扩展功能困难。优点：*系统造价低、体积小、减少占地面积。缺陷：*综合自动化本身已具有对各采集量进展处置才干，取消变送器和常规丈量仪表，还搜集维护信息，所以不用另设RTU，与调度通讯。.25丈量方面的改良传统方式：模拟量CT、PT 变送器AD 转换器二进制码改良：模拟量CT、PT AD 转换器二进制码特点分析：改良后的丈量方式省去了变送器，直接经过A/D采集工频交流信号，经数据处置得到有效值。交流采样处理了采用传统变送器的呼应速度慢，稳定性差及工程造价高的问题。.26

12、第三阶段：*采用分散式系统，安装现场输入输出单元部件，完成维护和监控功能，构成智能化开关柜；*与变电站控制室内计算机系统通讯。采用串形口或网络技术。*按每个电网元件为对象。.27.28对第三阶段SA的评价1.可靠性提高，任一部分设备缺点只影响部分，即将危险分散优点：2.简化了变电站二次部分的配置及二次设备之间的互连, 节省占地面积和二次电缆的用量.3、减少了设备安装调试的工程量。 缺陷：1、抗电磁干扰、耐腐蚀和抗震动等的才干。 用极少量的通讯电缆来取代大量的长间隔信号电缆，用软件闭锁来取代或简化二次闭锁回路。 4、经过经常性的自检和提供多组整定值来提高系统的可靠性。.291、现场单元功能与性能

13、针对第三阶段变电站自动化现场单元功能监控功能维护功能*“四遥信息的采集与发送*关键芯片的定时自检*与维护单元的通讯*当地显示*接受后台机下发的维护定值的修正*自检功能*发送维护安装信息*维护安装复归、当地显示.303.4.1馈线自动化的实现方式1、配电网各种开关引见1交流高压断路器可以关合、承载、开断运转回路的正常电流，也可以在规定时间内关合、承载及开关规定过载包括短路电流开关特性:断路器的循环操作顺序常由规范一致规定如：分-0.5s-合分-180s-合分断路器所配继电维护有定时限和反时限之分.31断路器的定时限和反时限概念断路器常用的速断与过流维护，也有不同的开断时延，但这种时延只与维护范围

14、有关，一种缺点电流对应一种开断时间双时限:两种动作特性12It1:定时限特性,t不随I变化.2:反时限特性,t随I变化.运用于l随电流变化不明显场所,如较短线路.运用于I随电流变化明显场所,如较长线路.大小.32本身具有控制和维护功能的开关设备4重合器本质：*所谓自具：即本身具备缺点电流包括过流及接地电流检测和维护、操作顺序控制与执行功能，无需附加继电维护安装和提供操作电源。*自具功能指两个方面：1它自带控制和操作电源，如高效锂电池2操作不受外界继电控制，而由自带的微处置器控制。其“智能化程度比断路器要高得多.33重合器检测电流，假设为缺点电流，那么自动跳闸，并按预先整定动作，否那么重合胜利，

15、无须接受遥控命令原理：特点：可以切断短路电流能检测缺点电流，并按预先整定的分合操作次数自动完成分合操作，并在动作后自动复位或闭锁具有双时限和双时性.34t1t2重合器的开断特性分析双时性:对于同一缺点电流,有两个分闸动作延时.1tI1:快速动作曲线,通常有一条.2:慢速动作曲线,通常有多条.假设重合整定为一快二慢(曲线1.2)23时序分析:(假设为永久性缺点,发生在重合器后)t1合分t分闸闭锁t2t2(1)(2、3).35双时限:重合器的两种动作特性12It1:定时限特性,t不随I变化.2:反时限特性,t随I变化.运用I随电流变化不明显场所,如较短线路.运用I随电流变化明显场所,如较长线路.重

16、合器的开断特性分析.36重合器与断路器的比较重合器断路器构造功能动作方式开断特性安装地点由灭弧室.操动机构.控制系统和高压合闸线圈组成由灭弧室.操动机构.识别缺点.断开缺点电流.多次重合.分闸闭锁.断开缺点电流.电路分合闸本身具有检测缺点电流功能.自动分闸.再次重合.无需通讯通道和接受遥控命令.职能接受维护信号动作分闸和控制室遥控命令分合闸.具有双时限和双时性开断.重合由控制维护系统决议.变电站内或架空线路上普通安装于变电站内.372负荷开关1柱上负荷开关是指在架空线路上可以关合和开断负荷电流及过载电流，亦可用作关合和开断空载长线、空载变压器和电容器组的一种带有简单灭弧安装的配电开关电器。2柱

17、上负荷开关必需能接受其所在电路的短时和峰值耐受电流，同时要满足所在电路绝缘等要求3负荷开关不同于断路器，不能进展短路开断，只能进展负荷开断.382负荷开关负荷开关在构造上应能满足以下要求：1在分闸位置要有明显可见的间隙；2要可以耐受尽能够多的开断次数，而无需检修触头和互换灭弧室安装的组成元件；3负荷开关不要求开断短路电流，但要求可以关合短路电流，并能接受短路电流的动稳定性和热稳定性；.39分段器1过流脉冲计数型分段器-又名分段器智能化负荷开关，在控制器的作用下可以在维护区域内按照预定的程序自动分断线路*分段器按其识别缺点原理的不同，可分为：2电压-时间型分段器-又名重合式分段器概念：分类：特点

18、：*可以切断负荷电流，但不能开断短路电流*应能耐受短路电流的动、热效应。*无安秒特性,能与变电站断路器、线路上的重合器相配合.401到达整定次数后，在无缺点电流下分闸并闭锁于分闸形状2分段器原理：2未到达整定次数，坚持合闸形状。*通常与前级开关重合器或断路器配合运用，它不能开断短路电流，但具有记忆本开关设备流过缺点电流脉冲次数的才干有两种情况：.41*起动电流：=上级断路器或重合器最小分闸电流的80%。指分段器每次计数后，恢复到计数前初始形状所需的时间初次计数电流消逝至分段器完成整定的计数次数所需的时间2分段器的相关目的分段器开场计数的线路电流。*复位时间电子式：*累计时间：.42*分段器电压

19、Ufn系统最高电压*分段器电流UIn系统最大负荷电流*分段器热稳定电流USn运用回路最大短路电流*分段器热稳定时间TSn上级维护的开断时间*分段器整定次数n上级维护的分闸次数2分段器的运用条件.43重合分段器的构造T：电源变压器，检测电压FDR：缺点检测器。控制器：设置正常运转时的开合形状QFRS1RS2.44*线路有压时，延时X时限后自动合闸。合闸后，假设在Y时限内仍有压，那么坚持合闸，否那么分闸闭锁。3重合分段器自动配电开关-常闭型智能化负荷开关判别线路的电压有无决议开合形状本质：原理：*线路无压时，延时Z时限后自动分闸。特点：可以切断负荷电流，但不能开断短路电流应能耐受短路电流的动、热效

20、应.45重合式分段器的几个时限分析3X：重合式分段器在前级开关合闸而使其控制器变压器得压后延时合闸的时限4Y：重合式分段器合闸后启动的检测时限，假设此时限内检测到又失去电压，那么分段器闭锁在分闸形状2Z：失压后自动分闸的短暂时延1t：开关设备动作时间.46重合式分段器-常开型作为联络开关，正常为开形状1正常分段器检测两侧电压，假设两侧均有压，那么开关处于开；QFRS1LUK2假设检测到任一侧失压，那么经过时延X后闭合开关动作情况分析：.47依托熔体或熔丝的特性使电路开断。4熔断器原理：熔断过程：熔体被过电流加热熔体熔断产生电弧电弧熄灭熔断器分类:限流式:非限流式:在Id Idmax,将电弧熄灭

21、在Id第一次过零,将电弧熄灭.48分段器与其它开关的区别1分段器与重合器同样是一种自具功能的开关设备，与重合器最主要的区别是分段器没有短路开断才干2分段器较熔断器的优越之处在于排除缺点不需求改换熔管，因此恢复供电迅速；3无时间-电流特性，无前后级维护t-I特性曲线选择不当之处。4能关合短路电流，方便地识别缺点区段.49实现馈线自动化中开关的运用分析1采用重合器、分段器不需求配置通讯和主站系统，依托开关本身的功能进展线路缺点时的判别、隔离及恢复供电。2重合器配合环网柜以分散的环网柜结合美式箱变构成环形电缆配电网络.50实现馈线自动化中开关的运用分析4采用负荷开关+FTU运用在架空线构成的配电网中

22、。在实现“手拉手网络改造后，将开关改造为可遥控的负荷开关，每个开关配合FTU。3环网柜配负荷开关+FTU +配电自动化系统缺点时，主站或子站根据FTU送来的信息，经过软件运算定位缺点，向环网柜的负荷开关自动发遥控YK命令，运用在电缆网络中。改良：将环网柜中的负荷开关改成断路器，并加维护，这样可以防止非缺点段不停电。.513、1馈线自动化主要功能：在馈线发生缺点时，能自动进展缺点定位，实施缺点隔离和对非缺点段线路及早恢复供电。涉及要素：网络接线、用户对可靠性的要求、开关类型等。.523.4.1馈线自动化的实现方式1、当地控制方式：(a)电压型实现方式开关：重合器、重合分段器原理：馈线失压，分段器

23、依时间顺序试合，确定并隔离缺点区段、恢复非缺点段。评价：*RS经过一次重合隔离缺点,两次重合恢复供电*对系统有冲击.*衔接分段器数不受限制.53瞬时性缺点z实例分析:QFRS1RS2QFtRS1tRS2tXYtYX缺点发生时辰QF断开重合间隔时间在重合间隔时间内瞬时性缺点消除，所以重合器第一次重合后，分段器依次合闸后即可恢复供电，但是仍有一次短时停电.54永久性缺点z分闸闭锁实例分析:QFRS1RS2QFtRS1tRS2tXXYtYX可知：X()由于分段器可以反映缺点时的失压形状，所以可以用来和重合器配合判别缺点区段.55分闸闭锁缺点带有联络开关的电压型实现方式的分析z分闸闭锁QF1tRS1t

24、LUKttQF1RS1LUKQF2YQF2XXYt.56电压型实现方式的特点1判别缺点通常需求较长的时间2为判别缺点需求开关的多次重合与分断，对用户来讲冲击较大，普通适用于城郊区或乡村的配电网缺陷：优点：1配置简单，不需通讯及自动化系统即可实现馈线自动化，实施容易，投资节省.572、当地控制方式：(2)重合器配合开关：重合器原理：按重合器特性整定参数.58整定方法:1、t-I曲线一样，但动作次数不同；QF1QF2QF3QF4R1：5分4合R2：4分3合R3：3分2合R4：2分1合12t1t2It.59tR4tR3实例分析:R1tR2tt1QF1QF2QF3QF4t2分闸闭锁5分4合4分3合3分

25、2合2分1合.60R1R2ttttR3R4实例分析:t1t2QF1QF2QF3QF4.612、各重合器选用不同的起动电流IIq4 Iq3 Iq2Iq2Iq3IdIq4R4动作.假设缺点在F2, Iq1Iq2IdIq3R3动作.R1R2R3R4F1F3F2F4F4假设缺点在F3, Iq1IdIq2R2动作.假设缺点在F4, IdIq1R1动作.623、各重合器选用不同的t-I曲线R1R2R3R4 t1ItR1R4R1R4t4*动作电流一样,动作次数一样*在某一短路电流下,同时启动,但开断延时不同,决议此重合器最终能否断开.原理分析:*右图中t表示重合器断开延时时间.63ttttR1R2R3R4t

26、1t2R1R2R3R4F2t3t1 t2 t3.64采用重合器实现馈线自动化的评价评价：*在某些整定方法下,容易出现误动作.*某些情况下对系统有冲击.整定方法选择恰当的话,可以减少缺点处置时间.653.4.1馈线自动化的实现方式1、当地控制方式：(c)重合器和分段器配合方案开关：重合器、分段器原理：重合器切断缺点电流,分段器记忆重合器分合的次数.电流计数型.661、当地控制方式：(c)重合器和分段器配合方案整定原那么:1、分段器最大整定次数后级分段器整定次数3、分段器最小起动电流=重合器最小跳闸电流的80%4、重合器的总累计操作时间=分段器的存储时间5、分段器的相数必需和后备维护的断路器或重合

27、器的维护功能相一致.67计数2次tRS4S3S2S1分闸闭锁实例分析:tF1RS4S3S2S14次2次3次3次计数1次F1瞬时缺点S1S2S3S4RF1永久性缺点计数1次.68计数2次tRS4S3S2S1分闸闭锁实例分析:tF1RS4S3S2S14次2次3次3次计数1次F1瞬时缺点S1S2S3S4QFF1永久性缺点计数1次计数3次.69重合器和分段器配合需留意的问题 3分段器采用记忆复位附件，以缩短复位时间，使与重合器复位时间相当，以防因复位时间太长，在此时间本应复位，但又发生短路缺点，而继续累计次数而呵斥误动作1存在用户接受多次重合的能够2衔接分段器数受限制.3电子抑制的分段器还具有计数抑制

28、功能，能防止分段器在下级维护安装动作时进展计数.70分段器的抑制功能原理电压制制功能：*主要识别缺点电流的被切断终究是电源偏重合器所为，还是负荷偏重合器所为2假设电流由电源偏重合器切除，那么正常计数1假设电流由负荷偏重合器切除，那么闭锁计数由于：缺点由负荷偏重合器切除，阐明缺点在分段器的后面.71分段器电压制制功能分析QF1SQF2F1F2重合器QF1、QF2均整定为两快两慢，S计数3次F1缺点时：QF2先动作，QF1不动作。由于电源电压存在，因此S不计数QF1动作，S计数QF1开断缺点的次数并整定的次数动作，由于电源电压不存在了F2缺点时：.723.4.1馈线自动化的实现方式2、远方控制方式a以环网柜为例开关：负荷开关、FTU、重合器或断路器原理：以FTU进展缺点定位，负荷开关进展缺点隔离和恢复供电。评价：*缺点判别及隔离时间明显缩短*对通讯要求高*较经济.73A2-2A2-1A1-2A1-1A3-2A3-1A5-1A5-2A4-1A4-2FTU1FTU2FTU3FTU4FTU5RMU1RMU2RMU3RMU4RMU5QF1QF2缺点处置过程1、将各FTU缺点信息上报D