配网自动化系统

1、配网自动化系统介绍中国电力科学研究院北京科锐配电自动化股份有限企业/8/15配网自动化系统第1页 配电自动化及管理系统是利用当代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术，将配电网实时信息和离线信息、用户信息、电网结构参数、地理信息进行集成，组成完整自动化管理系统，实现配电系统正常运行及事故情况下监测、保护、控制和配电管理。它是实时配电自动化与配电管理系统集成为一体系统。配电自动化及管理系统配网自动化系统第2页主要内容一、普通配电网络结构二、配网自动化几点认识三、配网自动化层次结构四、满足自动化要求一次设备五、配网自动化站端设备六、配网自动化通信系统七、以故障处理为目标馈线自动化方案八、配网自动化主

2、站系统配网自动化系统第3页一、普通配电网络结构配网自动化系统第4页常见配电网络结构单电源辐射接线双电源拉手环网接线三电源拉手环网接线四电源拉手环网接线46网络接线多回路平行式接线（开闭所接线）配网自动化系统第5页双电源拉手网络 分段分段分段分段联络设备利用率50% ，可靠性N-1配网自动化系统第6页三电源拉手网络 分段分段分段分段联络分段分段联络联络设备利用率67% ，可靠性N-1配网自动化系统第7页四电源字供电网络 分段分段分段分段联络分段分段分段分段联络联络联络设备利用率67% ，可靠性N-1配网自动化系统第8页46网络接线 分段分段联络联络分段分段分段分段联络联络分段分段分段分段分段分段

3、联络联络设备利用率75% ，可靠性N-2配网自动化系统第9页电缆系统双电源拉手环 变电站变电站配电室配电室配电室配电室设备利用率50% ，可靠性N-1配网自动化系统第10页多路平行供电 变电站进线开关变电站进线开关联络开关用 户配网自动化系统第11页中压架空线网络接线 接线方式可采取双电源手拉手环网接线、三电源拉手环网接线、四电源拉手环网接线可采取柱上负荷开关(或断路器)将线路进行适当分段（3分段）和联络（闭式环网）配网自动化系统第12页架空线路分段标准 CB1 S1 S2 S3CB2 CB1 S1 S2 S3S4 S5CB2 CB1 S1 S2 S3S4 S5CB2 S7 S6 不一样分段数

4、（不包含联络开关），故障时可保持供电线路百分比：二分段：50；三分段：66.67%；四分段：75提议：二到三分段配网自动化系统第13页二、配网自动化几点认识标准：简单、可靠、实用、经济与先进性相结合真正需求，不搞大而全。通信是瓶颈问题适当故障处理控制标准配网自动化实用性问题配网SCADA和GIS统一设计、分步实施配网自动化系统第14页在满足必要功效要求情况下，不推荐大而全复杂系统大而全系统往往投资很高、经济性差。结构复杂也会造成可靠性低、同时维护困难，也与大多数供电局配网运行人员水平不相适应。有些功效设计理论上就有问题。配网自动化系统第15页必须重视处理通讯瓶颈问题过去已经有配电自动化系统中，

5、通信是瓶颈，往往因为通信通道故障，造成使已经有系统运行结果不理想，甚至瘫痪。所以故障处理不能依赖于通信，应能够就地自动完成。中国大多数配网是简单手拉手环网，很轻易实现故障就地处理。只在主环网和关键位置自动化装置处装设通信监控设备，不需要也没有必要全部实现通信、全部远程可控。处理问题重点在于管理。配网自动化系统第16页适当故障处理控制标准停电范围最小、停电时间最短 可用网络式保护实现分布式控制-可靠性高、实施简单 就地完成局部处理（一个电气环内开关自己相互协调）集中控制和分布式控制相结合配网自动化系统第17页单一主站集中式控制方式处理故障运行结果不理想90以上系统投运一年后集中式自动控制功效失效

6、通信系统可能不正常或局部不正常配电网络经常发生改变，但主站网络拓扑结构来不及及时更新技术和管理上原因影响网络拓扑更新主站系统软件和硬件系统运行不正常对策：采取以分布式智能为基础控制方案配网自动化系统第18页配网自动化实用性问题配网SCADA馈线自动化配电GIS配网自动化系统第19页配网SCADA和GIS两个系统相互独立带来问题一体化平台非常适合县级配网自动化系统配电GIS实施要注意问题配网自动化系统第20页三、配网自动化系统层次结构配电主站 子站 远方终端远方终端远方终端远方终端。管理信息系统负荷管理系统用电管理系统其它系统变电站自动化系统。配网自动化系统第21页四、满足自动化要求一次设备开关

7、可电动合分闸操作，即遥控接口； 开关位置有辅助触点输出，即遥信接口； 开关带3相CT和13相PT信号输出，即遥测接口； 在电源测（辐射线路）和开关两侧（环网线路）安装一次PT，以提供装置电源和驱动电源，也可提供PT信号。断路器（重合器）还是负荷开关？ 配网自动化系统第22页五、配网自动化站端设备FTU 各类柱上开关及环网柜控制器DTU 配电站、开闭所控制器TTU 配变监测装置及无功赔偿控制器RTU及变电站自动化系统配网自动化系统第23页FTU配网自动化系统第24页DTU配网自动化系统第25页TTU配网自动化系统第26页特点功效完善配网自动化各类FTU、DTU、RTU、TTU站端馈线自动化功效可

8、靠性高多CPU并行、多级看门狗电磁兼容到达国家最高标准，多年恶劣环境运行经验适用性强可与各种开关设备配合使用，支持各种通信方式和通信协议使用方便模块式结构，点阵液晶显示汉字配网自动化系统第27页六、配网自动化通信系统主站（子站）采取标准以太网通信设备； 主站（子站）与站端（FTU、DTU）通信使用较多是光纤自愈环网和光纤以太网方式；主站（子站）与TTU（或多功效电度表）通信可采取GPRS或采取FSK总线方式组网进行通信。 配网自动化系统第28页惯用光纤自愈环网和FSK总线组网示意图有线通信网络光端机 光端机 光端机 光端机 光端机 光端机 光端机 光端机 两芯自愈环光纤通道(运行串行通信协议)

9、 RS-232RS-232RS-232RS-232RS-232RS-232RS-232RS-232 FTU FTU FTU FTU FTU TTU主站（子站）光端机 FTU TTUTTU用户表用户表用户表集抄器电力线路载波配网自动化系统第29页七、以故障处理为主要目标馈线自动化方案集中控制装置、通信、主站计算机系统同时建立适应复杂网络对主站和通信依赖性强分布式智能控制不依赖上级命令自动控制网络式保护和控制分布式智能控制配网自动化系统第30页网络式保护原理处理故障时谁先跳闸问题传统电流保护问题：短线路、多开关串联，短路电流差异小，保护电流定值配合困难。用时间配合，会造成出口保护动作时间太长网络式

10、保护原理：故障时上下级联多级开关相互通讯依据级联关系，在感受到故障电流开关中进行仲裁，让离故障点最近开关速断跳闸，其余开关转为后备仲裁是基于各保护“开启状态”，所以只需要简单数字通讯，对纵向级联各保护“开启状态”进行逻辑比较配网自动化系统第31页介绍分布式智能和网络式保护相结合控制为主、集中式控制为辅方案 当没有通信通道时，各配电终端独立工作。依靠分布式智能，自动确定故障位置，隔离故障区段，恢复非故障段供电。该方式经济、灵活、有效，综合检测电压和电流，开关动作次数少、处理时间短；当有通信通道时，配电终端之间能够进行信息交换，从而更有效地对故障进行隔离和实现非故障段转移供电（不需要试合闸，没有多

11、出开关动作）：配电终端与断路器配合使用时，在多级开关串联环网中，故障时自动实现配电线路上下级保护配合，能够让离故障点最近电源侧开关速断跳闸，不需上级和变电站出口跳闸，确保了保护快速性和选择性，使得故障点前负荷不受故障影响；配电终端与负荷开关配合使用时，在多级开关串联环网中，在变电站出口开关因故障跳闸后，可让离故障点最近电源侧负荷开关快速跳闸，隔离故障，确保变电站出口开关0.3秒内重合成功，故障点前负荷基本不受故障影响。当有主站存在时，依据需要可使用集中控制与分布式智能相结合故障后网络重构方案，分布式智能与集中控制互为备用，网络重构方案可靠性大大提升。 配网自动化系统第32页1、断路器（重合器）

12、开关组成“手拉手”环网供电网络（无通信或通信系统故障） F1故障点。QF1延时0.3秒保护跳闸并闭锁，S1和S2失电延时100ms分闸，S3单侧失压延时10s合闸成功，S2得电延时2秒合闸成功，S1不整定负荷侧得电合闸功效，保持分闸状态，将故障隔离，转移供电结束。F2故障点。S1速断保护动作跳闸，QF1保护延时未到，自动返回。S2失电延时100ms分闸。S1延时1秒重合到故障上再次跳闸并闭锁；同时S2检测到残压脉冲并闭锁（处于分位），将故障隔离，S3单侧失压延时10s合闸成功，转移供电结束。F3故障点。S1速断保护动作跳闸，QF1保护返回。S2失电延时100ms分闸。S1延时1秒重合成功，开启

13、短时10秒闭锁继电保护功效。S2得电延时2秒合闸到故障马上跳闸并闭锁，将故障隔离，此时S1短时闭锁了保护，不会动作，QF1保护返回, 同时S3检测到残压脉冲并闭锁（处于分位），恢复供电结束。 配网自动化系统第33页断路器（重合器）开关组成“手拉手”环网供电网络（光纤通信并设置专用通道） F1故障点。QF1延时0.3秒保护跳闸并闭锁，S1失电延时100ms分闸，将故障隔离，S3单侧失压延时10s合闸成功，转移供电结束。 F2故障点。S1跳闸，QF1保护返回，（S1依据需要能够设置一次重合闸，重合闸不成功后分闸闭锁）；S2经过通信知道故障在自己上方，自动分闸闭锁，隔离故障，S3单侧失压延时10s合

14、闸成功，转移供电结束。 F3故障点。经过信息交互，已知故障点在S2下方，S2跳闸，将故障隔离，QF1、S1保护返回，S3经过通信知道故障在自己上方，中止“失压延时合闸”功效，不再合闸转移供电，恢复供电结束。 配网自动化系统第34页2、负荷开关组成“手拉手”环网供电网络（无通信或通信系统故障） F1故障点。QF1保护跳闸，S1、S2失电延时分闸，QF1重合，如瞬时性故障则QF1重合成功，S1得电延时5s合闸成功，S2得电延时5s合闸成功，S3“单侧失压延时合闸”功效因延时未到复归，处理过程结束。假如是永久性故障则QF1重合闸失败并闭锁，S1检测到残压脉冲并闭锁（处于分位）将故障隔离，S3单侧失压

15、延时10s合闸成功，S2得电延时5s合闸成功，转移供电结束。 F2故障点。QF1保护跳闸，S1、S2失电延时分闸，QF1重合成功，S1得电延时5s合闸，如瞬时性故障则合闸成功，同时“短时闭锁失电分闸”功效开启，S2得电延时5s合闸成功，S3“单侧失压延时合闸”功效因延时未到复归，处理过程结束。假如是永久性故障，QF1再次跳闸，S1因Ty时间未到即电压再次消失，合闸不成功，再次分闸并闭锁，同时S2检测到残压脉冲并闭锁（处于分位）将故障隔离，QF1可再次试送电成功（人工送电或设置二次重合闸），S3单侧失压延时10s合闸成功，恢复和转移供电结束。 F3故障点。QF1保护跳闸，S1、S2失电延时分闸，

16、QF1重合成功，S1得电延时5s合闸，同时“短时闭锁失电分闸”功效开启，S1合闸后电压正常时间超出Ty时间，S1“短时闭锁失电分闸”功效执行，S2得电延时5s合闸，如瞬时性故障则合闸成功，S3“单侧失压延时合闸”功效因延时未到复归，恢复供电结束。假如是永久性故障，QF1再次跳闸，S2因Ty时间未到即电压再次消失，合闸不成功，再次分闸并闭锁，将故障隔离；因为S1执行“短时闭锁失电分闸”功效，不再分闸，S3检测到残压脉冲并闭锁（处于分位），QF1可再次试送电成功，恢复和转移供电结束。 配网自动化系统第35页负荷开关组成“手拉手”环网供电网络（光纤通信并设置专用通道） F1故障点。QF1保护跳闸，S

17、1失电延时分闸，QF1重合，如瞬时性故障则QF1重合成功，S1得电延时5s合闸，S3“单侧失压延时合闸”功效因延时未到复归，恢复供电结束。假如是永久性故障则QF1重合闸失败并闭锁，S1检测到残压脉冲并闭锁（处于分位）将故障隔离，S3单侧失压延时10s合闸成功，转移供电结束。 F2故障点。QF1保护跳闸，经过信息交互，已知故障点在S1下方，在无电状态下，S1跳闸闭锁，S2分闸闭锁，将故障隔离，QF1重合成功，S3单侧失压延时10s合闸成功，恢复和转移供电结束。 F3故障点。QF1保护跳闸，经过信息交互，已知故障点在S2下方，在无电状态下，S2跳闸闭锁将故障隔离，S3分位闭锁，QF1重合成功，恢复

18、供电结束。 配网自动化系统第36页八、配网自动化主站系统主站配置支撑平台调度SCADA馈线自动化（FA）配电管理系统（AM/FM/GIS）计算机系统互连配电高级分析软件配网自动化系统第37页主站硬件系统配置示意图（配置较全）配网自动化系统第38页主站硬件系统配置示意图（配置较简单）配网自动化系统第39页主站平台结构硬件平台/软件平台历史数据库实时数据库GIS数据库信息一体化平台(CR6000)SCADA配网模型馈线自动化配电管理配电运行管理（DOM）配网自动化系统第40页前置数据采集数据处理控制和调整事件次序统计（SOE）报警处理人机交互式操作实时数据库系统时钟历史数据库和报表配调SCADA配网自动化系统第41页故障定位故障隔离恢复上游失电区域供电形成需要转供负荷单元形成最正确转供方案执行转供主站FA故障处理功效配网自动化系统第42页 支持各种协议 与调度SCADA通信 与MIS系统等通信 WEB 浏览计算机系统互连配网自动化系统第43页配电自动化主站与变电站RTU通信，直接对变电站进行监控；配电自动化主站经过调度SCADA系统