智能电器7教材

智能电器（七）邹积岩教授大连理工大学电气工程与应用电子技术系七配电自动化---智能电器应用之一7.1配电自动化的基本概念与模式7.2重合器与分段器7.3FTU与主站7.4配电自动化的通讯7.5典型案例7.1配电自动化的基本概念与模式

基本概念：配电网----输电系统经降压后经电缆或架空线分配到各用电中心的网络，一般为10kV和35kV系统。配电自动化系统----利用现代电子计算机及网络通讯技术，将配电网的在线和离线数据、本电网和用户数据以及电网结构和对应的地理信息进行集成，构成完整的自动化系统。其功能包括：配电网及其设备的检测、保护、控制和管理。

DA(DistributionAutomation）或DMS（DistributionManagementSystem)

配电自动化的模式： 1）重合器、分段器、自动配电开关； 2）断路器、自动配电开关+RTU+中央主站； 3）重合器、分段器+智能控制器+中央主站，就地智能化与上级管理并存。三种模式：

1）重合器、分段器、自动配电开关；

电压-时间型重合/分段器

电压—时间型分段器是根据加压或失压时间的长短来控制其动作，失压后分闸，加压后延时合闸或闭锁。 X时限---分段器加压后的延时合闸时间； Y时限---若分段器合闸后在未超过Y时限的时间内又失压，则该分段器分闸并被闭锁在分闸状态，待下一次再得电时也不再自动合闸。CB1CB2S1S2S3S4S5L1L2L3L4L5L6变电站A变电站B断路器或重合器，常闭分段器，常开分段器馈线A馈线B

永久性故障情况下动作顺序1）设在L2区段发生永久性短路故障，CB1跳闸，S1、S2由于失压自动分闸；CB1第一次重合，分段器S1检测到电压信号后延时X时间合闸，由于短路故障没有消除，CB1再次跳闸，同时S1因在小于Y时间内检测到失压，则在分闸后自动闭锁；CB1第二次重合，恢复对L1区段的供电。2）联络开关S3在系统正常运行情况下，两侧均有电压，当一侧供电电源失去后，S3开始计时，在XL时延后自动合闸，向L3区段供电；S2检测到电压信号后延时合闸，由于短路故障没有消失，CB2跳闸；S5、S4、S3、S2因失压而自动分闸，其中，S2因在小于Y时间内失压，还执行自动闭锁功能。3）CB2重合，S5、S4、S3分别延时X时间依次合闸，由变电站B对L3区段恢复供电。

x时限、y时限，闭锁（第四区段永久故障）2）RTU(RemoteTerminalUnit)模式配电自动化开关（分段器）带RTU，把网络状态实时报告主站，由主站发指令，在断路器分闸后由分段器执行隔离故障任务。 ----特点：有“四遥”功能（遥信、遥测、遥控、遥调），全计算机控制，可一次完成隔离故障、恢复健康区段供电。 ----不足：对通讯依赖太强，可靠性代价高。 3）重合器、分段器+智能控制器+中央主站。 就地智能化，可独立完成隔离故障的任务，也可按上级指令行事；结合二者优点，可靠性高。可分步实施，符合中国特色！7.2重合器与分段器(Recloser&Sectionalizer)1重合器的结构与原理高参数断路器+智能控制器+自具电源，按程序设定动作（两快+两慢）或闭锁。任务：分断故障电流，快速重合与再分断，闭锁隔离。一般选真空开关控制器有简单型和计算机控制型。2分段器的结构与原理高参数负荷开关+智能控制器+自具电源，按程序设定动作。任务：在重合器分闸时动作隔离故障，可以重合短路电流。一般也选真空开关作为一次元件；控制器与重合器类似，有高压操动机构（自具）和储能机构。重合器与分段器的智能控制器 智能控制器是重合器与分段器的控制中心,以高性能工业控制计算机作为中央控制单元。工控机抗干扰能力强,连续工作制。 智能控制器的具体性能特点如下:a)自具式不间断电源;b)高灵敏度接地电流检测;c)根据预定的时间程序或安秒曲线处理瞬时故障；d)

“预伏”故障自动判断，禁止重合闸；e)良好的人机对话功能和软件功能，并具有手动/自动转换功能;f)简单快捷地编程和易扩充功能;g)有通讯接口;h)精确地电磁兼容和可靠性设计。7.3FTU与主站 配电自动化实际上有两部分组成：变电站自动化和馈线自动化。鉴于前者已基本完成，目前主要做馈线自动化工作，并就称之配电自动化。

FTU(FeederTerminalUnit)馈线自动化终端的主要功能：

a)四遥，b)故障信息采集与处理，c)电能质量监测，d)断路器在线监测，e)PLC，f)数据转发等。

线路对FTU的特殊要求： a)环境恶劣，b)体积小、易安装，c)功耗要小，自带电源。主站服务器：长期工作制，冗余和双机互为备份等。SCADA集中控制模式

从站（二级主站）CB1CB2FTUL1L2L3L4L5L6变电站A变电站B断路器常闭开关常开开关FTUFTUFTUFTUS1S2S3S4S5

配调中心（主站）区域性控制站1区域性控制站mFTUnFTU2FTU1FTUnFTU2FTU1《配电系统自动化规划设计导则》中FTU具体要求：1)采集并发送状态量，遥信变位主动上报；2)交流采样并发送遥测量；3)过电流识别(相间短路、单相接地、过流和浪涌)；4)故障区段的自动隔离和恢复；5)与主站通讯,接受、执行遥控指令、参数可远程下载；6)被测量跨越死区传送；7)越限告警和本体故障告警；8)自带UPS或蓄电池；9)交流电源失电开关仍能进行合分操作；程序可自恢复。配电自动化的主站系统 配电自动化主站应满足以下要求：

1)标准化、开放性、可扩充性；2)实时性，可记录性；3)可维护性。

主站的基本功能： 1)采集并保存现场送来的实时数据以及反映电网、设备及用户情况的数据； 2)运行DA/DMS软件，处理实时数据、下发控制指令，故障录波以及媒体输出等； 3)提供基于GIS的图形用户界面以及与其他系统如企业管理信息系统MIS等接口。配电自动化的主站的软硬件配置 硬件：前置机（实时数据库，双冗余），局域网（共享或交换式以太网），数据库服务器，图形服务器，管理工作站。 软件：操作系统（UNIX或WindowsNT），网络协议，数据库，人机 界面， 系统接口 高级应 用软件。7.4配电自动化的通讯1特点与要求终端接点数量大、分散，通讯距离相对短，数据量较小。首先，要求适应苛刻的运行条件又有极高的可靠性；在电网故障时仍要保证通讯正常；还要考虑经济性和维护方便。2通讯方案的选择光纤通信：高代价，高质量；无线电通信：经济、方便，但资源有限，有被干扰的可能；载波：受电网结构限制。专用线（含租用电话线）：距离短，抗干扰不强。3通信协议：国家规定使用IEC870.5通信规约；以前曾用过DNP3.0规约，与IEC870.5基本兼容。电力系统通信协议体系UCA（美国，1991）7.5典型案例

--浙江省海宁市红闸线、广福线配电自动化实施方案

1总体模式 选择“重合器+分段器”的模式,加装一般通讯手段完成“三遥”，实现电力调度和管理，但又不依赖于通讯，适合于占我国电网大多数的农村电网和供电要求不是很高的城市和市郊电网。2开关与控制器的选型 断路器和负荷开关为我们开发的干式柱上真空开关，无油、无气，耐污秽等级为四级，其电气性能通过了42kV/1min的工频耐压试验、耐污秽试验及淋雨试验；采用永磁操动机构，可靠性高；总体性能指标和参数高于目前广泛使用的其他柱上开关。

浙江省海宁市红闸线、广福线配电自动化实施方案

智能控制器采用国外高性能工业控制计算机作为本控制器的中央控制单元。该工控机适用于工业过程控制，抗干扰能力强,可连续工作，寿命长达十五年。智能控制器的具体性能特点如下: a)自具式不间断电源;b)高灵敏度接地电流检测; c)瞬时故障的处理；d)避免“合环”事故的发生； e)“预伏”故障自动判断，禁止重合闸； f)良好的人机对话功能和手动/自动转换功能; g)能简单快捷地编程，带有易扩充功能的接口和通讯接口; h)精确地可靠性设计。

浙江省海宁市红闸线、广福线配电自动化实施方案

浙江省海宁市红闸线、广福线配电自动化实施方案

当电站出线侧的重合器信号引入电站后，根据延时重合的时间，可确定故障区段。故障定位器在重合器第一个切除瞬时故障的分合后开始计时，每计一个X时间故障区段位置向前加一。例如在出线后第三个分段器后发生了永久性故障，则故障定位器计数到第三个X时间时重合器分闸，反映了第三段至第四段有故障。故障定位只需重合器的合、分闸信号，另加计时与显示单元即可。 出线重合器与变电站之间的通讯可以根据变电站的具体实际情况而定。小于1km可以直接用双绞线通过485接口通讯。组合式自动重合器/分段器结构框图CT开关本体操动机构PT1可编程控制器A/D模块电流信号检测电路驱动电路电源模块控制面板状态显示变电站PC控制器显示修改参数模块电