南京电研-配网自动化讲座

1、配网自动化系统介绍南京电研电力自动化股份有限公司2011/3/20配电自动动化及管管理系统统是利用用现代电电子技术术、通讯讯技术、计算机机及网络络技术，将配电电网实时信息息和离线线信息、用户信信息、电电网结构构参数、地理信信息进行集成成，构成成完整的的自动化化管理系系统，实实现配电电系统正正常运行行及事故故情况下下的监测测、保护护、控制制和配电电管理。它是实实时的配配电自动动化与配配电管理理系统集集成为一一体的系系统。配电自动动化及管管理系统统主要内容容一、配网网自动化化的几点点认识二、一般般配电网网络结构构三、配网网自动化化的层次次结构四、配网网自动化化站端设设备五、配网网自动化化的通信信系

2、统六、以故故障处理理为目的的馈线自自动化方方案一、配网网自动化化的几点点认识配电自动动化面向向对象系统结构构实施配电电系统自自动化的的意义配电系统统自动化化实施前前提配电网改改造的原原则和基基本要求求开关类型型(包含开闭闭所与环环网内的的开关）对10kV开关的基基本要求求故障处理理模式配电自动动化面向向对象配电系统统自动化化涉及范范围主要要是指10kV中压系统统，一般般是从变变电站的的主变低低压侧和和低压母母线开始始，直至至电力用用户为止止。配电电自动化化主要处处理此中中压网的的一次设设备（开开闭所、环网柜柜、柱上上开关、变压器器）的监监测与控控制。主变主变低压侧开关出线开关母线侧刀闸出线刀闸

3、馈线段馈线分段开关母线侧刀闸主变侧刀闸10KV母线系统结构构系统一般般由下列列层次组组成：配网主站站配电子站站（常设设在变电电站内，可选配配。）配电远方方终端（FTU、DTU等）通信网络络配网自动动化结构构图配网主站站FTU/DTU子站子站FTUDTUFTUDTU实施配电电系统自自动化的的意义提高供电电可靠性性，缩短短故障判判别、隔隔离及非非故障段段恢复供供电时间间；减少了因因电网故故障造成成的巨大大损失。改善电能质量量，把最优优质的电电能提供供给用户户。改善用户户服务水水平提高配电电网运行行的经济济性，提提高设备备利用率率（减少少备用容容量）；降低配配电网运运行维护护费用，降低线线损，最最大

4、限度度地提高高企业经经济效益益。配电系统统自动化化技术的的飞速发发展，推推动了配配电网一一次设施施的科学学合理规规划，保保证了配配电系统统的长期期最优可可持续发发展。配电系统统自动化化实施前前提需要强壮壮的配电电网结构构合理分配配负荷，按照线线路供电电半径合合理规划划供电区区域，避避免供电电区域重重叠；线路留有有适当的的备用容容量，满满足故障障情况下下负荷转转移的要要求。根据配电电系统自自动化的的要求，对配电电网进行行改造，并根据据负荷转移移的要求求，规划设设计新线线路。良好的一一次设备备。配电系统统自动化化实施前前提(续)基础数据据的收集集和整理理需收集较较详细的的一次设设备属性性。统计配电

5、电线路内内负荷，预测用用户用电电需求。收集配电电线路相相关数据据（电压压、电流流、保护护配置及及定值等等）。较完善的的配电网网一次线线路图（现状）。配电网改改造的原原则和基基本要求求在配网自自动化实实施的前前提中最最主要的的一条就就是具有有强壮的的一次配配电网架架结构。这个具具体要求求可以参参考城市中低低压配电电网改造造技术导导则，但主要要要求有有以下几几个方面面：首先应合合理分配配负荷，按照线线路供电电半径合合理规划划供电区区域，避避免供电电区域重重叠；线路留有有适当的的备用容容量，满满足故障障情况下下负荷转转移的要要求；根据配电电系统自自动化的的要求，对配电电网进行行改造，并根据据负荷转转

6、移的要要求，规规划设计计新线路路；良好的一一次设备备；配电网改改造的原原则和基基本要求求(续)实现环网网供电、开环运运行；.线路供电电半径小小于3公里；导线截面面选择满满足10年负荷发发展需要要；线路容载载比满足足负荷转转移的要要求，具具体要求求如下：线路装接接总容量量不超过过13000kva中，这个个数值根根据变电电站出线线开关容容量的不不同而不不同；每段装接接容量不不超过2500kva；实施无功功就地补补偿。实实施此功功能是降降低网损损，提高高线路供供电能力力，及提提高电能能质量的的有效措措施。开关类型型(包含开闭闭所与环环网内的的开关）1、电流型型就地保保护功能能（断路路器）能检测故故障

7、电流流、具有有灭弧能能力，可可以拉开开、重合合故障电电流，造造价很高高2、电压型型（重合合器）具有重合合故障电电流的能能力。3、普通负负荷开关关不具有拉拉弧能力力（不具具有开断断故障电电流的能能力，但但允许特特殊情况况下开断断负荷电电流）对10kV开关的基基本要求求具有自动动化接口口，能够够采集电电压、电电流及开开关状态态电动操作作机构为为直流24V，以保证证在线路路停电时时能由备备用电池池供电完完成对开开关的遥遥控操作作，开闭闭所（环环网柜）内可以以由220VAC供电，但但要保证证有备用用电源点点提供双双电源输输入。优先选用用负荷开开关，不不要选用用重合器器故障处理理模式1、就地控控制的馈馈

8、线自动动化电压型就就地隔离离故障（重合器器）电流型就就地故障障隔离（断路器器）2、具有通通信集中中控制的的配电自自动化配电主站站参与的的故障处处理（普普通负荷荷开关）二、一般般配电网网络结构构常见配电电网络结结构单电源辐辐射接线线双电源拉拉手环网网接线三电源拉拉手环网网接线四电源拉拉手环网网接线46网络接线线多回路平平行式接接线（开开闭所接接线）双电源拉拉手网络络分段分段分段分段联络三电源拉拉手网络络分段分段分段分段联络分段分段联络联络四电源字供电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46网络接线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联络联络电缆系统

9、统双电源源拉手环环变电站变电站配电室配电室配电室配电室多路平行行供电变电站进线开关变电站进线开关联络开关用 户中压架空空线网络络接线接线方式式可采用用双电源源手拉手手环网接接线、三三电源拉拉手环网网接线、四电源源拉手环环网接线线可采用柱柱上负荷荷开关(或断路器器)将线路进进行适当当分段（3分段）和和联络（闭式环环网）架空线路路分段原原则 CB1 S1 S2 S3CB2 CB1 S1 S2 S3S4 S5CB2 CB1 S1S2 S3S4S5CB2S7 S6 不同分段段数（不不包括联联络开关关），故故障时可可保持供供电线路路的比例例：二分段：50；三分分段：66.67%；四分段段：75建议：二二

10、到三分分段三、配网网自动化化系统的的层次结结构配电主站 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。四、配网网自动化化站端设设备FTU各类柱上上开关及及环网柜柜控制器器DTU配电站、开闭所所控制器器子站采集远方方终端信信号转送送给配网网主站FTU（NSA3100HF）主要功能能16路开关量量变位遥遥信，开开关量输输入为24V光电隔离离输入；2组三相交交流电压压和1组三相交交流电流流模拟量量输入(供保护和和测量使使用)，其基本本内容有有电压、电流、频率、功率及及功率因因数；2路直流量量变送器器输入和和一组蓄蓄电池启启动及停停止活化化遥控输

11、输出；4路无源空空节点遥遥控输出出；遥测越限限告警及及上传；馈线停电电自动识识别并上上传停电电时刻负负荷数据据；遥测定时时保存功功能，保保存周期期可设置置；装置告警警、遥控控操作、参数修修改事件件记录及及事件SOE；可就地、远方操操作；多种通讯讯规约可可供选择择：如101、104、DNP3.0等。配置多种种接口，如：串串口RS232、RS485及10/100M以太网通通讯口。FTU（NSA3100HF）硬件结构构本装置主主要包括括：电源板：装置电电源输入入、2路直流量量变送器器输入和和一组蓄蓄电池启启动及停停止活化化遥控输输出；管理板：RS232、RS485及10/100M以太网通通讯口；保护

12、测控控板：6路交流电电压3路交流电电流输入入、1路零序电电流输入入、16路遥信输输入、4路遥控输输出；通讯板：蓝牙、GPRS模块(两种模块块可选配配)。配置原则则：全部部插件标标配，外外加蓄电电池、充充放电模模块、空空开、灯灯装在不不锈钢柜柜子中。FTU（NSA3100HF）DTU（NSA3100HD）主要功能能通过配置置最多可可配置96路开关量量变位遥遥信，开开关量输输入为24V(可选110V、220V)光电隔离离输入；通过配置置最多可可配置6组三相交交流电压压和6组三相交交流电流流模拟量量输入，其基本本内容有有电压、电流、频率、功率及及功率因因数；可以配置置6路直流量量变送器器输入，此时需

13、需相应减减少交流流模拟量量输入个个数；通过配置置最多可可配置24路无源空空节点遥遥控输出出；遥测越限限告警及及上传；馈线停电电自动识识别并上上传停电电时刻负负荷数据据；遥测定时时保存功功能，保保存周期期可设置置；装置告警警、遥控控操作、参数修修改事件件记录及及事件SOE；多种通讯讯规约可可供选择择：如101、104、DNP3.0等。配置多种种接口，如：串串口RS232、RS485及10/100M以太网通通讯口。DTU（NSA3100HD）硬件结构构本装置主主要包括括：电源板：装置电电源输入入；管理板：RS232、RS485及10/100M以太网通通讯口；交流采样样板：3路交流电电压3路交流电电

14、流输入入、16路遥信输输入、4路遥控输输出；直流采集集板：6路直流量量输入、13路遥信输输入、4路遥控输输出；通讯板：蓝牙、GPRS模块(两种模块块可选配配)。配置原则则：电源源板、管管理板和和通讯板板必配，交流采采集板和和直流采采集板按按需配置置，最多多可配6块。DTU（NSA3100HD）子站（NSA3100HR）主要功能能多种通讯讯规约可可供选择择：如IEC101、104、DNP3.0等。配置多种种接口，如：串串口RS232、RS485及10/100M以太网通通讯口。配置有GPRS和蓝牙通通讯模块块。硬件结构构本装置主主要包括括：电源板：装置电电源输入入；管理板：RS232、RS485及

15、10/100M以太网通通讯口；通讯板：蓝牙、GPRS模块(两种模块块可选配配)。一般配置置在变电电所或变变电站组组屏或散散件安装装。子站（NSA3100HR）特点功能完善善配网自动动化各类类FTU、DTU、RTU站端馈线线自动化化功能可靠性高高电磁兼容容达到国国家最高高标准，多年恶恶劣环境境的运行行经验适用性强强可与各种种开关设设备配合合使用，支持多多种通信信方式和和通信协协议使用方便便模块式结结构，点点阵液晶晶显示汉汉字或发发光二极极管点灯灯指示五、配网网自动化化的通信信系统主站（子子站）采采用标准准的以太太网通信信设备；主站（子子站）与与站端（FTU、DTU）的通信信使用较较多的是是光纤自

16、自愈环网网和光纤纤以太网网方式；常用的光光纤自愈愈环网和和FSK总线组网网示意图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) 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六、以故故障处理理为主要要目的的的馈线线自动化化方案集中控制制装置、通通信、主主站计算算机系统统同步建建立适应复杂杂网络对主站和和通信依依赖性强强分布式智智能控制制不依赖上上级命令令

17、的自动动控制网络式保保护和控控制分布式智智能控制制网络式保保护原理理解决故障障时谁先先跳闸问问题传统电流流保护的的问题：短线路、多开关关串联，短路电电流差别别小，保保护的电电流定值值配合困困难。用用时间配配合，会会造成出出口保护护的动作作时间太太长网络式保保护原理理：故障时上上下级联联的多级级开关互互相通讯讯根据级联联关系，在感受受到故障障电流的的开关中中进行仲仲裁，让让离故障障点最近近的开关关速断跳跳闸，其其余开关关转为后后备仲裁是基基于各保保护的“启动状态态”，因此只只需要简简单的数数字通讯讯，对纵纵向级联联的各保保护的“启动状态态”进行逻辑辑比较介绍分布布式智能能和网络络式保护护相结合合

18、的控制制为主、集中式式控制为为辅的方方案当没有通通信通道道时，各各配电终终端独立立工作。依靠分分布式智智能，自自动确定定故障位位置，隔隔离故障障区段，恢复非非故障段段的供电电。该方方式经济济、灵活活、有效效，综合合检测电电压和电电流，开开关动作作次数少少、处理理时间短短；当有通信信通道时时，配电电终端之之间可以以进行信信息交换换，从而而更有效效地对故故障进行行隔离和和实现非非故障段段的转移移供电（不需要要试合闸闸，没有有多余的的开关动动作）：配电终端端与断路路器配合合使用时时，在多多级开关关串联的的环网中中，故障障时自动动实现配配电线路路的上下下级保护护配合，可以让让离故障障点最近近的电源源侧

19、开关关速断跳跳闸，不不需上级级和变电电站出口口跳闸，保证了了保护的的快速性性和选择择性，使使得故障障点前的的负荷不不受故障障影响；配电终端端与负荷荷开关配配合使用用时，在在多级开开关串联联的环网网中，在在变电站站出口开开关因故故障跳闸闸后，可可让离故故障点最最近的电电源侧负负荷开关关快速跳跳闸，隔隔离故障障，保证证变电站站出口开开关0.3秒内重合合成功，故障点点前的负负荷基本本不受故故障影响响。当有主站站存在时时，根据据需要可可使用集集中控制制与分布布式智能能相结合合的故障障后网络络重构方方案，分分布式智智能与集集中控制制互为备备用，网网络重构构方案的的可靠性性大大提提高。1、断路器器（重合合

20、器）开开关构成成的“手手拉手”环网供供电网络络（无通通信或通通信系统统故障）F1故障点。QF1延时0.3秒保护跳跳闸并闭闭锁，S1和S2失电延时时100ms分闸，S3单侧失压压延时10s合闸成功功，S2得电延时时2秒合闸成成功，S1不整定负负荷侧得得电合闸闸功能，保持分分闸状态态，将故故障隔离离，转移移供电结结束。F2故障点。S1速断保护护动作跳跳闸，QF1保护延时时未到，自动返返回。S2失电延时时100ms分闸。S1延时1秒重合到到故障上上再次跳跳闸并闭闭锁；同同时S2检测到残残压脉冲冲并闭锁锁（处于于分位），将故故障隔离离，S3单侧失压压延时10s合闸成功功，转移移供电结结束。F3故障点。

21、S1速断保护护动作跳跳闸，QF1保护返回回。S2失电延时时100ms分闸。S1延时1秒重合成成功，启启动短时时10秒闭锁继继电保护护功能。S2得电延时时2秒合闸到到故障立立即跳闸闸并闭锁锁，将故故障隔离离，此时时S1短时闭锁锁了保护护，不会会动作，QF1保护返回回,同时S3检测到残残压脉冲冲并闭锁锁（处于于分位），恢复复供电结结束。断路器（重合器器）开关关构成的的“手拉拉手”环环网供电电网络（光纤通通信并设设置专用用通道）F1故障点。QF1延时0.3秒保护跳跳闸并闭闭锁，S1失电延时时100ms分闸，将将故障隔隔离，S3单侧失压压延时10s合闸成功功，转移移供电结结束。F2故障点。S1跳闸，Q

22、F1保护返回回，（S1根据需要要可以设设置一次次重合闸闸，重合合闸不成成功后分分闸闭锁锁）；S2通过通信信知道故故障在自自己的上上方，自自动分闸闸闭锁，隔离故故障，S3单侧失压压延时10s合闸成功功，转移移供电结结束。F3故障点。通过信信息交互互，已知知故障点点在S2下方，S2跳闸，将将故障隔隔离，QF1、S1保护返回回，S3通过通信信知道故故障在自自己的上上方，中中止“失失压延时时合闸”功能，不再合合闸转移移供电，恢复供供电结束束。2、负荷开开关构成成的“手手拉手”环网供供电网络络（无通通信或通通信系统统故障）F1故障点。QF1保护跳闸闸，S1、S2失电延时时分闸，QF1重合，如如瞬时性性故

23、障则则QF1重合成功功，S1得电延时时5s合闸成功功，S2得电延时时5s合闸成功功，S3“单侧失压压延时合合闸”功功能因延延时未到到复归，处理过过程结束束。如果果是永久久性故障障则QF1重合闸失失败并闭闭锁，S1检测到残残压脉冲冲并闭锁锁（处于于分位）将故障障隔离，S3单侧失压压延时10s合闸成功功，S2得电延时时5s合闸成功功，转移移供电结结束。F2故障点。QF1保护跳闸闸，S1、S2失电延时时分闸，QF1重合成功功，S1得电延时时5s合闸，如如瞬时性性故障则则合闸成成功，同同时“短短时闭锁锁失电分分闸”功功能启动动，S2得电延时时5s合闸成功功，S3“单侧失压压延时合合闸”功功能因延延时未到到复归，处理过过程结束束。如果果是永久久性故障障，QF1再次跳闸闸，S1因Ty时间未到到即电压压再次消消失，合合闸不成成功，再再次分闸闸并闭锁锁，同时时S2检测到残残压脉冲冲并闭锁锁（处于于分位）将故障障隔离，QF1可再次试试送电成成功（人人工送电电或设置置二次重重合闸），S3单侧失压压延时10s