配電自動化系統(tǒng)中開閉所RTU研制

1、配電自動化系統(tǒng)中開閉所rtu研制【摘要】在充分調(diào)研配電自動化技術(shù)的發(fā)展和用戶要求的 基礎(chǔ)上，根據(jù)開閉所的結(jié)構(gòu)特點和運行方式，確定了開閉所 rtu的功能需求，以及開閉所主控單元的邏輯功能。利用 lonworks現(xiàn)場總線技術(shù)，將開閉所rtu進(jìn)行分散分布式安裝 的總體設(shè)計方案?，F(xiàn)場運行表明，該方案在短時間內(nèi)實現(xiàn)了 開閉所的故障檢測、隔離和快速恢復(fù)健康線路的供電?！娟P(guān)鍵詞】配電自動化；rtu； lonworks【中圖分類號】tm76； tm63【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】a【文章編號】16725158 (2012) 10-0185-020引言近幾年來，隨著配電自動化技術(shù)在我國電力系統(tǒng)的廣泛 應(yīng)用，對提高供電質(zhì)量和供

2、電可靠性提出了更高的要求，對 開閉所的監(jiān)控也顯得越來越緊迫。采用rtu ( remote terminal unit)對開閉所進(jìn)行監(jiān)控是配電自動化系統(tǒng)的一 種選擇方向。在配電系統(tǒng)中，rtu正在向綜合性的微機(jī)化自動裝置發(fā) 展，除了完成“上傳下達(dá)”任務(wù)外，還能夠不依賴于主站完 成當(dāng)?shù)刈詣涌刂?，如備用電源自投等功能，以及與主站通信, 完成rtu所具有的數(shù)據(jù)采集、控制功能。開閉所rtu在配電 自動化系統(tǒng)中不但負(fù)責(zé)監(jiān)測一次系統(tǒng)的運行工況，而且還可 以通過自身設(shè)定的邏輯功能或接收主站的遙控命令，控制一 次設(shè)備的運行或退出?，F(xiàn)在城區(qū)配電所的面積小，沒有為集中組屏式rtu預(yù)留 空間，只能采用分散分布安裝方式的

3、rtu；另外，現(xiàn)在生產(chǎn) 的開關(guān)柜一般都預(yù)留安裝配電裝置的空間，為實現(xiàn)開閉所 rtu的分散分布式安裝提供了可能。采用分散分布式的rtu 的優(yōu)點是：施工、調(diào)試、維護(hù)方便；成本低。在設(shè)計中，充分考慮了開閉所的特點采用了分布式安裝 方式，通過lonworks現(xiàn)場總線聯(lián)網(wǎng)的總體設(shè)計方案。本文 重點闡述了開閉所rtu的過電流保護(hù)、失壓保護(hù)、過電流失 壓保護(hù)的判斷方法和程序流程，以及主控單元實現(xiàn)邏輯功能 的條件。1開閉所結(jié)構(gòu)特點及功能1. 1結(jié)構(gòu)特點開閉所是為提高供電網(wǎng)絡(luò)的可靠性和不同電源聯(lián)絡(luò)問 題而建設(shè)的輻射型供電網(wǎng)絡(luò)，出線較多，進(jìn)線一般采用斷路 器，出線一般采用負(fù)荷開關(guān)，也有配備斷路器的，大多采用 雙進(jìn)

4、線、單母線分段運行方式，如圖1所示，其中mf為母 分?jǐn)嗦菲鳎琷x1、jx2為進(jìn)線斷路器，cx1cx4為出線斷路 器（或負(fù)荷開關(guān)），進(jìn)線外側(cè)安裝有電壓互感器（或電壓傳 感器），進(jìn)線開關(guān)和出線開關(guān)安裝有電流互感器（或者電流 傳感器），為簡便起見，這里只畫出4條出線。1.2功能要求根據(jù)開閉所的設(shè)備配置、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能要求，開閉所 rtu完成的主要功能有：scada功能：遙測、遙信和遙控功能；故障檢測功能： 短路故障和單相接地故障；保護(hù)功能：過電流保護(hù)、失壓保 護(hù)、過電流失壓保護(hù)、后加速保護(hù)、備自投功能、重合閘功 能等；自動邏輯控制功能：完成故障狀態(tài)下，開閉所故障隔 離、恢復(fù)供電的邏輯功能，包括開閉所

5、進(jìn)線重合和母聯(lián)開關(guān) 的備投；聯(lián)網(wǎng)功能：提供lonworks現(xiàn)場總線，用于開閉所 rtu之間的互聯(lián)。2開閉所功能模塊設(shè)計2. 1保護(hù)功能開閉所rtu完成保護(hù)類型狀態(tài)字的設(shè)置以及保護(hù)類型的 判斷，然后分別啟動不同的保護(hù)任務(wù)，在任務(wù)內(nèi)完成保護(hù)的 確認(rèn)、延時、動作和保護(hù)信息的發(fā)送等。根據(jù)開閉所rtu的類型（母聯(lián)、進(jìn)線或出線單元），配 置不同的保護(hù)功能，參見表1。開閉所內(nèi)根據(jù)rtu監(jiān)控開關(guān)類型的不同（斷路器或負(fù)荷 開關(guān)），需要配置不同類型的保護(hù)任務(wù)。（1）過電流保護(hù)功能當(dāng)監(jiān)控單元根據(jù)設(shè)定的電流定值檢測到過電流故障后， 延時設(shè)定的時間，在此時間內(nèi)如故障電流消失，則保護(hù)返回, 只報告故障記錄；如果在延時結(jié)束

6、后，過電流信號仍然存在, 則保護(hù)動作，報告保護(hù)信息和故障記錄。如果在用戶方式字內(nèi)后加速保護(hù)投入，就判斷是否滿足 后加速條件，即手動合閘到故障、重合到故障、備投到故障 和遙控合閘到故障，如果條件滿足，則直接進(jìn)入后加速保護(hù) 動作過程。如果是正常故障，程序進(jìn)入過電流保護(hù)和過電流失壓保 護(hù)判斷過程。母線或出線發(fā)生過電流故障時，進(jìn)線監(jiān)控單元也能檢測 到故障并且很難區(qū)分，所以可以通過保護(hù)延時來區(qū)分兩類故 障。在定值和延遲時間的設(shè)定上要考慮與上級變電站（或開 閉所）出線的配合問題。在過電流保護(hù)程序里，保護(hù)任務(wù)起 動前和保護(hù)動作前，都要對電流值進(jìn)行判斷，確保動作的正 確性。（2）失壓保護(hù)功能對于進(jìn)線故障，為了

7、與上級變電站（或開閉所）出線的 配合，在其重合閘之后隔離進(jìn)線故障，需要設(shè)置失壓保護(hù)功 能，并且考慮與母聯(lián)監(jiān)控單元的備自投功能配合，即在進(jìn)線 開關(guān)分開之后，備自投才能動作。失壓保護(hù)任務(wù)起動的判斷條件（條件2）：1失壓保護(hù)功能是否投入；2斷路器開關(guān)在合位。保護(hù)延遲時間到后，重新判斷條件2,成立，則失壓保 護(hù)動作，并發(fā)送保護(hù)信息。（3）過電流失壓保護(hù)功能在實際運行過程中，開關(guān)設(shè)備有可能是負(fù)荷開關(guān)，或者 為了邏輯關(guān)系的需要，特設(shè)置過電流失壓保護(hù)功能。當(dāng)監(jiān)控單元監(jiān)測到過電流信號后，進(jìn)入程序循環(huán)，等待 電壓的狀態(tài)變化，如果監(jiān)測到?jīng)]有電壓，則延遲設(shè)定的時間, 同時檢測沒有電流，保護(hù)動作，否則循環(huán)等待一定的設(shè)

8、定時 間，自動退出電壓檢測過程。2.2自動邏輯控制功能自動邏輯控制功能在主控單元內(nèi)實現(xiàn)，主控單元通過 lonworks總線，負(fù)責(zé)收集從控單元的信息（遙測數(shù)據(jù)、遙信 數(shù)據(jù)、保護(hù)信息、故障信息），根據(jù)設(shè)計的邏輯關(guān)系控制從 控單元重合或本身的備投；從控單元負(fù)責(zé)采集信息并傳輸給 主控單元，根據(jù)自己的邏輯關(guān)系完成過電流保護(hù)、失壓保護(hù)、 過電流失壓保護(hù)和后加速保護(hù)功能，參見圖2自動邏輯控制 功能的程序流程。自動邏輯功能啟動條件是接收到從控單元 保護(hù)信息。2.3自動邏輯功能的判斷條件多臺開閉所rtu組成開閉所的監(jiān)控系統(tǒng)，主控單元負(fù)責(zé) 自動邏輯控制功能的實現(xiàn)。1進(jìn)線重合閘條件（參見圖3）2出線重合閘條件（參見

9、圖4）1備自投（參見圖5）2備自投（參見圖6）2.4自動邏輯功能的動作延時主控單元的動作邏輯依 據(jù)從控單元的開關(guān)狀態(tài)、保護(hù)信息和電壓值，為了動作的可 靠性，主控單元需要延時收集所有從控單元的信息，由于通 過lonworks網(wǎng)絡(luò)傳遞信息，延遲時間具有不確定性。在邏輯判斷的每個基本狀態(tài)下，主控單元合閘命令的延 遲時間都是由固定延時和彈性延時組成，這些基本狀態(tài)包 括：進(jìn)線合閘判斷狀態(tài)、出線合閘判斷狀態(tài)、進(jìn)線重構(gòu)判斷 狀態(tài)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)備投判斷狀態(tài)。固定延時一般用于主控單元長時間等待從控單元的模 擬量、保護(hù)信息和遙信狀態(tài)，防止重合功能的誤動作；彈性 延時一般用于在一定的時間范圍內(nèi)判斷特定的狀態(tài)時，按照 一

10、定的時間間隔（即基本延時單位）循環(huán)檢測，滿足條件后 終止延時，進(jìn)行下一步的操作。其中，固定延遲時間在開閉 所rtu配套的用戶方式字配置工具內(nèi)設(shè)定。3結(jié)語經(jīng)過3000多臺rut現(xiàn)場運行試驗證明，裝置配置靈活, 運行穩(wěn)定可靠，故障處理時間較以前大大縮短，故障隔離準(zhǔn) 確可靠，故障信息記錄詳細(xì)精確，在當(dāng)?shù)睾椭髡静樵兌际?方便，為用戶提供了寶貴的運行數(shù)據(jù)，并且提高了供電質(zhì)量,減少了停電時間。由于邏輯關(guān)系復(fù)雜，對數(shù)據(jù)的傳輸要求極 高，所以采用lonworks總線來完成開閉所rtu的信息傳輸, 保證了在短時間內(nèi)實現(xiàn)開閉所的故障檢測、隔離和快速恢復(fù) 健康線路供電，能夠滿足開閉所實現(xiàn)自動化的要求。參考文獻(xiàn)1 王明俊，于爾鏗，劉廣一 配電系統(tǒng)自動化及其發(fā)展. 北京：中國電力出版社，19982 徐丙垠配電自動化遠(yuǎn)方終端技術(shù)，電力系統(tǒng)自動化.1999, 23 (5)： 41443 周英樹，毛傳洲，劉東，等（配