第8章電力工程基礎(chǔ)

電力工程基礎(chǔ)第八章配電網(wǎng)自動化河北科技大學(xué)電氣工程系2/1/20231河北科技大學(xué)電氣工程系第八章配電網(wǎng)自動化8.1配電網(wǎng)自動化概述8.2配電網(wǎng)自動化的通信8.3配電網(wǎng)的饋線自動化

8.4配電及用電管理自動化

2/1/20232河北科技大學(xué)電氣工程系8.1配電網(wǎng)自動化概述一、配電網(wǎng)自動化的產(chǎn)生我國電網(wǎng)現(xiàn)狀：前些年加大了發(fā)電廠及輸電網(wǎng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了輸電網(wǎng)自動化，當(dāng)前的主要矛盾出現(xiàn)在配電環(huán)節(jié)。我國配電網(wǎng)現(xiàn)狀：配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理，供電可靠性差、設(shè)備落后、自動化水平低。國家電力公司從1998年起對全國城鄉(xiāng)電網(wǎng)開始進(jìn)行大規(guī)模的建設(shè)與改造，并從總體上提出了明確目標(biāo)：提高供電的可靠性，使我國城市供電可靠性達(dá)到99.99%；提高供電質(zhì)量，使電壓合格率≥98%。要達(dá)到上述指標(biāo)，必須實(shí)施配電系統(tǒng)自動化。2/1/20233河北科技大學(xué)電氣工程系二、配電網(wǎng)自動化的定義配電網(wǎng)自動化是利用計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)和通信技術(shù)，將配電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和地理圖形進(jìn)行信息集成，構(gòu)成完整的自動化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)及其設(shè)備正常運(yùn)行及事故狀態(tài)下的監(jiān)測、保護(hù)、控制以及用電和配電管理的自動化，使配電網(wǎng)始終處于安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、高效的最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。8.1配電網(wǎng)自動化概述2/1/20234河北科技大學(xué)電氣工程系8.1配電網(wǎng)自動化概述三、配電網(wǎng)自動化的內(nèi)容遠(yuǎn)方抄表與計費(fèi)自動化（AMR）負(fù)荷監(jiān)控與管理（LCM）需方管理（DSM）配電自動化系統(tǒng)（DAS）地理信息系統(tǒng)（GIS）變壓器巡檢與無功補(bǔ)償配電SCADA系統(tǒng)進(jìn)線監(jiān)控饋線自動化（FA）10kV開閉所、變電站自動化配電自動化系統(tǒng)（DAS）是配電管理系統(tǒng)（DMS）中最主要的內(nèi)容，它是一種可以使配電企業(yè)在遠(yuǎn)方以實(shí)時方式監(jiān)視、協(xié)調(diào)和操作配電設(shè)備的自動化系統(tǒng)，包括以下內(nèi)容：2/1/20235河北科技大學(xué)電氣工程系1.配電SCADA系統(tǒng)（配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)）8.1配電網(wǎng)自動化概述

SCADA包括配電網(wǎng)進(jìn)線監(jiān)控、變配電站自動化、饋線自動化和配電變壓器巡檢及無功補(bǔ)償四個部分：配電網(wǎng)進(jìn)線監(jiān)控：對配電網(wǎng)進(jìn)線變電所開關(guān)位置、保護(hù)動作信號、母線電壓、線路電流、有功和無功功率以及電度量的監(jiān)視。配電SCADA系統(tǒng)采集安裝在各個配電設(shè)備處的終端單元上報的實(shí)時數(shù)據(jù)，并使調(diào)度員能夠在控制中心遙控現(xiàn)場設(shè)備，它一般包括數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、遠(yuǎn)方監(jiān)控、報警處理、歷史數(shù)據(jù)管理以及報表生成等功能。2/1/20236河北科技大學(xué)電氣工程系8.1配電網(wǎng)自動化概述饋線自動化（FA）：在正常情況下，遠(yuǎn)方實(shí)時監(jiān)視饋線分段開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)的狀態(tài)和饋線電流、電壓情況，并實(shí)現(xiàn)線路開關(guān)的遠(yuǎn)方合閘和分閘操作；在故障時獲取故障記錄，并自動判別和隔離饋線故障區(qū)段以及恢復(fù)對非故障區(qū)域供電。閉所和配電變電站自動化（SA）：對配電網(wǎng)中10kV開閉所和小區(qū)變的開關(guān)位置、保護(hù)動作信號、小電流接地選線情況、母線電壓、線路電流、有功和無功功率以及電度量的遠(yuǎn)方監(jiān)視、開關(guān)遠(yuǎn)方控制、變壓器遠(yuǎn)方有載調(diào)壓等。變壓器巡檢與無功補(bǔ)償：變壓器巡檢是指對配電網(wǎng)中變壓器、箱變的參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)視，無功補(bǔ)償是指對補(bǔ)償電容器進(jìn)行自動投切和遠(yuǎn)方投切等。2/1/20237河北科技大學(xué)電氣工程系8.1配電網(wǎng)自動化概述2.地理信息系統(tǒng)（GIS）配電自動化中的GIS主要包括設(shè)備管理、用戶信息系統(tǒng)、SCADA功能及故障信息顯示等。設(shè)備管理（FM）：將變電站、饋線、變壓器、開關(guān)、電桿等設(shè)備的技術(shù)數(shù)據(jù)反映在地理背景圖上，便于進(jìn)行設(shè)備及其靜態(tài)信息的查詢。地理信息系統(tǒng)是將配電網(wǎng)設(shè)備的地理位置與一些屬性數(shù)據(jù)庫（如用戶信息、需方管理上報的實(shí)時數(shù)據(jù)等）結(jié)合，以便操作和管理人員更加直觀地進(jìn)行配電網(wǎng)的動態(tài)分析和運(yùn)行管理。2/1/20238河北科技大學(xué)電氣工程系8.1配電網(wǎng)自動化概述用戶信息系統(tǒng)（CIS）：指借助GIS對大量用戶信息，如用戶名稱、地址、賬號、電話、用電量和負(fù)荷、供電優(yōu)先級、停電記錄等進(jìn)行處理，以便于迅速判斷故障的影響范圍，而用電量和負(fù)荷的統(tǒng)計信息還可作為網(wǎng)絡(luò)潮流分析的依據(jù)。SCADA功能及故障信息顯示：指GIS通過調(diào)用CIS和SCADA功能，迅速查明故障地點(diǎn)和影響范圍，選擇合理的操作順序和路徑，并自動顯示故障處理過程的進(jìn)展信息。3.需方管理（DSM）需方管理是指電力的供需雙方對用電市場進(jìn)行管理，以達(dá)到提高供電可靠性，減少能源消耗及供需雙方的費(fèi)用支出的目的。2/1/20239河北科技大學(xué)電氣工程系8.1配電網(wǎng)自動化概述負(fù)荷監(jiān)控與管理（LCM）：根據(jù)用戶情況進(jìn)行綜合分析，確定最優(yōu)運(yùn)行和負(fù)荷控制計劃，對集中負(fù)荷及部分工廠用電負(fù)荷繼續(xù)監(jiān)視、控制和管理，通過合理的電價結(jié)構(gòu)引導(dǎo)用戶轉(zhuǎn)移負(fù)荷，平坦負(fù)荷曲線，降低運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷均衡化。遠(yuǎn)方抄表與計費(fèi)自動化（AMR）：通過各種通信手段讀取遠(yuǎn)方用戶電表數(shù)據(jù)，并將其傳至控制中心，自動生成電費(fèi)報表或曲線等。它包括負(fù)荷監(jiān)控與管理和遠(yuǎn)方抄表與計費(fèi)自動化兩個方面內(nèi)容。2/1/202310河北科技大學(xué)電氣工程系四、實(shí)施配電網(wǎng)自動化的目的和意義當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生故障或異常運(yùn)行時，迅速查出故障區(qū)段及異常情況，快速隔離故障區(qū)段，及時恢復(fù)非故障區(qū)域用戶的供電，縮短對用戶的停電時間，減少停電面積。在正常運(yùn)行情況下，通過監(jiān)視配電網(wǎng)運(yùn)行工況，優(yōu)化配電網(wǎng)運(yùn)行方式；根據(jù)配電網(wǎng)電壓合理控制無功功率和電壓水平，改善供電質(zhì)量，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目的；合理控制用電負(fù)荷，提高設(shè)備利用率；自動抄表計費(fèi)，保證抄表計費(fèi)的及時和準(zhǔn)確，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和工作效率，降低勞動強(qiáng)度，達(dá)到減人增效的目的；提高管理現(xiàn)代化水平和服務(wù)質(zhì)量，并可為用戶提供自動化的用電信息服務(wù)等。8.1配電網(wǎng)自動化概述2/1/202311河北科技大學(xué)電氣工程系8.2配電網(wǎng)自動化的通信一、配電自動化通信系統(tǒng)的層次配電自動化通信系統(tǒng)一般可分為用戶級通信、主站級通信和現(xiàn)場設(shè)備級通信三個層次。用戶級通信：指配電控制中心或配電子站的各計算機(jī)之間的相互通信，一般通過局域網(wǎng)相連，本書不作討論。主站級通信：指配電自動化主站和子站間的通信、子站和現(xiàn)場監(jiān)控單元間的通信?，F(xiàn)場設(shè)備級通信：指各種遠(yuǎn)方監(jiān)控單元相互之間的通信，包括饋線遠(yuǎn)方終端FTU相互間的通信，配電變壓器遠(yuǎn)方終端TTU相互間的通信，以及FTU和TTU之間的通信。2/1/202312河北科技大學(xué)電氣工程系8.2配電網(wǎng)自動化的通信二、配電自動化對通信系統(tǒng)的要求配電自動化對通信系統(tǒng)的要求，取決于配電網(wǎng)的規(guī)模和要求實(shí)現(xiàn)的具體希望水平。選擇配電自動化系統(tǒng)的通信方式應(yīng)綜合考慮以下幾點(diǎn)：通信的可靠性；雙向通信的要求；通信速率的要求；通信不受停電的影響；通信系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用；使用和維護(hù)的方便性；可擴(kuò)充性。2/1/202313河北科技大學(xué)電氣工程系8.2配電網(wǎng)自動化的通信三、配電自動化的通信方式1.主站級通信方式有線通信：包括架空明線或電纜、配電線載波、郵電本地網(wǎng)、租用電話線、光纖、有線電視網(wǎng)（CATV）、專線等。配電線載波通信（DLC）：是在6～10kV配電線路上的載波通信，其載波頻率為5～40kHz。配電載波通信所用到的主要設(shè)備有：在主變電站安裝的多路載波機(jī)（稱主站設(shè)備）、在線路各測控對象處安放的配電線載波機(jī)（稱從站設(shè)備）和高頻通道。高頻通道主要由10kV配電線路、高頻阻波器（簡稱阻波器）、耦合電容器和結(jié)合濾波器組成。2/1/202314河北科技大學(xué)電氣工程系8.2配電網(wǎng)自動化的通信高頻阻波器的作用：防止高頻信號向不需要的方向傳輸；耦合電容器的作用：將載波設(shè)備與饋線上的高電壓、操作過電壓及雷電過電壓等隔開，以防止高電壓進(jìn)入通信設(shè)備，同時使高頻載波信號能順利地耦合到饋線上；結(jié)合濾波器的作用：與耦合電容器配合將載波信號耦合到饋線上，并抑制干擾進(jìn)入載波機(jī)。結(jié)合濾波器由接地刀閘QS、避雷器F、排流線圈L1、調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)C1、L2和匹配變壓器T組成，如圖8-1所示。圖8-1結(jié)合濾波器的組成2/1/202315河北科技大學(xué)電氣工程系8.2配電網(wǎng)自動化的通信光纖通信：是以光波作為信息載體，以光導(dǎo)纖維為傳輸媒介的一種嶄新的通信方式。優(yōu)點(diǎn)：傳輸頻帶寬、通信容量大、傳輸速率高、傳輸損耗小、誤碼率低、可靠性高、不受電磁干擾、組網(wǎng)靈活方便。優(yōu)點(diǎn)：配電載波機(jī)的傳輸率可達(dá)到150～300bit/s，可滿足雙向通信的要求，在配電網(wǎng)監(jiān)控、遠(yuǎn)方抄表和負(fù)荷控制等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。光纖通信系統(tǒng)由電端機(jī)、光端機(jī)、中繼器和光纜組成，如圖8-2所示。圖8-2光纖通信系統(tǒng)的組成2/1/202316河北科技大學(xué)電氣工程系8.2配電網(wǎng)自動化的通信電話線通信：分為租用電話專線和公用電話撥號兩種方式。租用電話專線方式：傳輸速率高，但租金較貴，成本高，適用于對通信速率要求較高的場所，如配電子站與主站之間的通信；公用電話網(wǎng)撥號方式：費(fèi)用較低，但撥號電話的連接時間長且有時接不通，因此只適用于對通信速率要求不高的場所，如遠(yuǎn)程抄表等。

電話線通信的缺點(diǎn)：電力部門無法完全掌握電話線通信的維護(hù)以確保其可靠運(yùn)行，而且還有許多電話線未能覆蓋到的區(qū)域。2/1/202317河北科技大學(xué)電氣工程系8.2配電網(wǎng)自動化的通信無線通信：包括調(diào)幅（AM）廣播、調(diào)頻（FM）廣播、無線尋呼網(wǎng)、高頻通信（HF）、無線擴(kuò)頻通信、微波通信、衛(wèi)星通信、數(shù)控電臺等。高頻通信：擴(kuò)頻通信的頻率范圍在150～800MHz。特點(diǎn)：通信速度不高，傳輸距離較短，但繞射能力較強(qiáng)，比較適合中小城市和大城市近郊及廣大農(nóng)村地區(qū)的配電自動化設(shè)備間的通信。擴(kuò)頻通信：擴(kuò)頻通信的頻率范圍為900～1000MHz。特點(diǎn)：傳輸速率高，發(fā)射功率小，抗干擾能力強(qiáng)，但要求通信兩端無阻擋，因此對位于高樓林立之中的城市配電網(wǎng)應(yīng)用效果不佳。用于通信點(diǎn)不多，通信速率要求較高的場合，例如子站與配電控制中心間的通信。微波通信（也稱視距通信）：微波通信是采用1GHz以上的頻率，外加特有的設(shè)備構(gòu)成的通信方式。特點(diǎn)：傳輸容量大，傳輸距離長，穩(wěn)定性能好，配置靈活。微波通信同光波一樣是直線傳播的，因而也稱視距通信

2/1/202318河北科技大學(xué)電氣工程系8.2配電網(wǎng)自動化的通信衛(wèi)星通信：衛(wèi)星通信是通過同步軌道上的通信衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)或發(fā)射無線電信號，在地面站間進(jìn)行通信的。優(yōu)點(diǎn)：不受地形和距離的限制，通信容量大，不受大氣層騷動的影響，通信可靠。2.現(xiàn)場設(shè)備級通信方式現(xiàn)場總線：是連接智能現(xiàn)場設(shè)備與控制系統(tǒng)和控制室之間的一種數(shù)字式、雙向、串行、多點(diǎn)通信的系統(tǒng)。其傳輸介質(zhì)主要采用雙絞線。優(yōu)點(diǎn)：可靠性高，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，通信速率高，造價低廉，維護(hù)成本低。在配電自動化系統(tǒng)中，LonWorks總線和CAN總線是較常用的兩種現(xiàn)場總線通信方式。2/1/202319河北科技大學(xué)電氣工程系8.2配電網(wǎng)自動化的通信LonWorks總線：LonWorks技術(shù)是由美國Echelon公司開發(fā)，并與Motorola和東芝公司共同倡導(dǎo)的現(xiàn)場總線技術(shù)。它采用了ISO/OSI開放系統(tǒng)互聯(lián)模型全部的七層協(xié)議結(jié)構(gòu)，是唯一提供全部服務(wù)的現(xiàn)場總線。CAN總線：CAN最早由德國Bosch公司推出，是一種具有很高可靠性、支持分布式實(shí)時控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。它是目前唯一被批準(zhǔn)為國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線。LonWorks支持雙絞線、電力線、同軸電纜和光纖等多種網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)并支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，組網(wǎng)方式靈活，其通信速率為78kbit/s/2700m、1.25Mbit/s/130m，節(jié)點(diǎn)數(shù)32000個。CAN可以采用點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播多種方式發(fā)送接收數(shù)據(jù)，可以多主方式工作。CAN總線采用雙絞線或光纖串行通信方式，其通信速率為5kbit/s/10kM、1Mbit/s/40m，節(jié)點(diǎn)數(shù)110個。2/1/202320河北科技大學(xué)電氣工程系8.2配電網(wǎng)自動化的通信RS-485標(biāo)準(zhǔn)接口：RS-485是一種改進(jìn)的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，其接口環(huán)節(jié)簡單且不含CPU。RS-485最多可支持64～256個發(fā)送/接收器對，最遠(yuǎn)傳輸距離為2.5km（≤9600bit/s），最高傳輸速率為2.4Mbit/s。用于一些對實(shí)時性要求不高的場合，比如遠(yuǎn)方自動抄表。四、配電自動化系統(tǒng)的通信方案配網(wǎng)自動化工程所使用的通信介質(zhì)主要有光纖、屏蔽雙絞線和配電線。配網(wǎng)自動化系統(tǒng)一般可分為主站層、子站層和饋線層三層，在不同的層次上應(yīng)采用不同的通信介質(zhì)。2/1/202321河北科技大學(xué)電氣工程系主站與子站之間：一般采用單模光纖通信。光纖通信的組網(wǎng)方式一般分為兩種：光纖以太網(wǎng)和光纖環(huán)網(wǎng)。子站與饋線之間：一般采用光纖、雙絞線、電力線載波、無線等多種通信手段混合的方式。低壓抄表系統(tǒng)：采用低壓配電線載波通信。8.2配電網(wǎng)自動化的通信

圖8-3為北京四方華能公司生產(chǎn)的CSDA2000配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖，各層之間采用的通信介質(zhì)如圖所示。2/1/202322河北科技大學(xué)電氣工程系圖8-3配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)2/1/202323河北科技大學(xué)電氣工程系8.3配電網(wǎng)的饋線自動化一、概述饋線自動化的實(shí)現(xiàn)方式有以下兩種：當(dāng)?shù)乜刂品绞剑阂揽恐悄芘潆婇_關(guān)設(shè)備（重合器和分段器等）間的相互配合來實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域自動隔離和健全區(qū)域自動恢復(fù)供電的功能；遠(yuǎn)方控制方式：通過通信網(wǎng)絡(luò)及配電子站把戶外分段開關(guān)處的柱上FTU和配電網(wǎng)控制中心的SCADA計算機(jī)系統(tǒng)連接起來，由計算機(jī)系統(tǒng)完成故障定位，然后以遙控方式隔離故障區(qū)域，恢復(fù)非故障區(qū)域供電。2/1/202324河北科技大學(xué)電氣工程系8.3配電網(wǎng)的饋線自動化二、當(dāng)?shù)乜刂品绞降酿伨€自動化

1.重合器與分段器重合器：是一種自身具有控制及保護(hù)功能的開關(guān)設(shè)備。它能進(jìn)行故障電流檢測和按預(yù)先整定的分合操作次數(shù)自動完成分合操作，并在動作后能自動復(fù)位或閉鎖。重合器的功能：當(dāng)線路發(fā)生故障后，重合器通過檢測確認(rèn)為故障電流時將自動跳閘，并按預(yù)先整定的動作順序及時間間隔進(jìn)行若干次合、分循環(huán)操作。重合器的時間—電流特性曲線TCC：指重合器的開斷時間與開斷電流之間的關(guān)系曲線。重合器一般有兩種t—I特性曲線，一種為快速動作t—I特性曲線，一般只有一條；另一種為慢速動作t—I特性曲線，可以有多條。2/1/202325河北科技大學(xué)電氣工程系8.3配電網(wǎng)的饋線自動化分段器：是一種與電源側(cè)前級開關(guān)（重合器或斷路器）配合，在失壓或無流的情況下自動分閘的開關(guān)設(shè)備。分段器與重合器的主要區(qū)別是不能開斷短路電流，但是能在線路短路時承受短路電流的力效應(yīng)和熱效應(yīng)。分段器的關(guān)鍵部件是故障檢測繼電器，根據(jù)判斷故障方式的不同，分段器可分為過流脈沖計數(shù)型分段器和電壓—時間型分段器兩類。過流脈沖計數(shù)型分段器：又稱自動分段器，它是以檢測線路電流來判斷故障并進(jìn)行分合閘操作的。電壓—時間型分段器：又稱自動配電開關(guān)或重合分段器，它是憑借加壓或失壓的時間長短來控制其動作的，失壓后分閘，加壓后合閘或閉鎖。2/1/202326河北科技大學(xué)電氣工程系8.3配電網(wǎng)的饋線自動化

2.重合器與其它元件的配合重合器與重合器的配合圖8-4所示是一個由五臺重合器配合隔離環(huán)網(wǎng)故障過程示意圖，每條線路設(shè)置一臺出線重合器和一臺中間重合器，兩條線路通過一個常開的聯(lián)絡(luò)重合器相連。這些重合器在線路發(fā)生過電流或低電壓時動作。圖8-4多個重合器配合隔離環(huán)網(wǎng)故障過程2/1/202327河北科技大學(xué)電氣工程系8.3配電網(wǎng)的饋線自動化重合器與過流脈沖計數(shù)型分段器配合圖8-5重合器與過流脈沖計數(shù)型分段器配合隔離永久性故障過程圖8-5為一樹狀網(wǎng)采用重合器與過流脈沖計數(shù)型分段器配合隔離永久性故障過程示意圖。圖中A采用重合器，B和C采用過流脈沖計數(shù)型分段器，它們的記數(shù)次數(shù)均整定為2次。2/1/202328河北科技大學(xué)電氣工程系8.3配電網(wǎng)的饋線自動化重合器與電壓—時間型分段器配合簡單輻射狀網(wǎng)的故障處理過程：圖8-6為一簡單輻射狀網(wǎng)采用重合器與電壓—時間型分段器配合隔離故障區(qū)段的過程示意圖。圖中A采用重合器，整定為一慢一快，即第一次重合時間為15s，第二次重合時間為5s。B、C、D和E均采用電壓—時間型分段器，其中B和D的X時限均整定為7s；C和E的X時限均整定為14s；它們的Y時限均整定為5s。分段器均設(shè)置在第一套功能。2/1/202329河北科技大學(xué)電氣工程系8.3配電網(wǎng)的饋線自動化圖8-6輻射狀網(wǎng)隔離故障區(qū)段的過程2/1/202330河北科技大學(xué)電氣工程系8.3配電網(wǎng)的饋線自動化圖8-7輻射網(wǎng)分隔故障區(qū)段的時間特性上述輻射網(wǎng)分隔故障區(qū)段過程的時間特性如圖8-7所示。2/1/202331河北科技大學(xué)電氣工程系8.3配電網(wǎng)的饋線自動化簡單環(huán)網(wǎng)的故障處理過程：圖8-8為一典型的開環(huán)運(yùn)行的環(huán)狀網(wǎng)采用重合器與電壓—時間型分段器配合隔離故障區(qū)段的過程示意圖。圖中A采用重合器，整定為一慢一快，即第一次重合時間為15s，第二次重合時間為5s。B、C和D采用電壓—時間型分段器并且設(shè)置在第一套功能，它們的X時限均整定為7s，Y時限均整定為5s；E也采用電壓—時間型分段器并且設(shè)置在第二套功能，它的XL時限均整定為45s，Y時限均整定為5s。2/1/202332河北科技大學(xué)電氣工程系8.3配電網(wǎng)的饋線自動化圖8-8環(huán)狀網(wǎng)開環(huán)運(yùn)行時隔離故障區(qū)段的過程2/1/202333河北科技大學(xué)電氣工程系上述輻射網(wǎng)分隔故障區(qū)段過程的時間特性如圖8-9所示。8.3配電網(wǎng)的饋線自動化圖8-9環(huán)網(wǎng)開環(huán)運(yùn)行時分隔故障區(qū)段的時間特性2/1/202334河北科技大學(xué)電氣工程系8.3配電網(wǎng)的饋線自動化三、遠(yuǎn)方控制方式的饋線自動化遠(yuǎn)方控制方式的饋線自動化系統(tǒng)是建立在計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，它所需用的主要設(shè)備是具有數(shù)據(jù)采集和通信能力的饋線遠(yuǎn)方終端單元（FTU）。它的功能有：在正常情況下，遠(yuǎn)方實(shí)時監(jiān)視饋線開關(guān)的狀態(tài)和饋線電流、電壓情況，實(shí)現(xiàn)線路開關(guān)的遠(yuǎn)方合閘和分閘操作；在負(fù)荷不均勻時，通過負(fù)荷均衡化達(dá)到優(yōu)化運(yùn)行方式的目的；在故障時獲取故障記錄，并自動判別和隔離饋線故障區(qū)段以及恢復(fù)對非故障區(qū)段的供電。2/1/202335河北科技大學(xué)電氣工程系8.3配電網(wǎng)的饋線自動化1.FTU的基本功能和性能FTU的基本功能：遙信功能；遙測功能；遙控功能；統(tǒng)計功能；對時功能；事件順序記錄（SOE）；事故記錄；定值遠(yuǎn)方修改和召喚定值；自檢和自恢復(fù)功能；遠(yuǎn)方控制閉鎖與手動操作功能；遠(yuǎn)程通信功能。

FTU除上述功能外，還有以下三項(xiàng)可選配的功能：電度采集；微機(jī)保護(hù)；故障錄波。FTU的性能要求：抗惡劣環(huán)境的能力；具有良好的維修性；可靠的電源。2/1/202336河北科技大學(xué)電氣工程系8.3配電網(wǎng)的饋線自動化2.FTU的組成遠(yuǎn)方終端控制器：作為整個FTU的核心模塊需完成FTU的主要功能，如模擬和數(shù)字信號測量、邏輯計算、控制輸出和通信處理。充電器：完成交流降壓、整流及隔離，蓄電池充放電管理，多電源自動投切，蓄電池容量監(jiān)視等功能。蓄電池：作為FTU所有供電電源的后備電源。機(jī)箱外殼：由于大多FTU安裝在戶外，受酸雨等的腐蝕較嚴(yán)重，因而機(jī)箱外殼宜采用耐腐蝕的材料做成，最好采用不銹鋼材料。

2/1/202337河北科技大學(xué)電氣工程系8.3配電網(wǎng)的饋線自動化各種附件：包括遠(yuǎn)方控制閉鎖開關(guān)、分合閘按鈕、跳合位置指示燈、接線端子排、航空接插件、空氣開關(guān)、除濕和加熱器等。3.FTU的分類柱上FTU：安裝在戶外柱上或路邊等處，主要監(jiān)視的是單一的柱上開關(guān)。環(huán)網(wǎng)柜FTU：安裝在環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)，環(huán)網(wǎng)柜一般都為兩路進(jìn)線，多路出線，因此環(huán)網(wǎng)柜FTU至少要監(jiān)控四條線路，要求FTU有很大的數(shù)據(jù)容量。開閉所FTU（或者稱DTU）：所要監(jiān)控的開關(guān)和線路的數(shù)量就更多了，因此對數(shù)據(jù)容量的要求就更大，但對體積的大小要求不是很嚴(yán)。2/1/202338河北科技大學(xué)電氣工程系8.3配電網(wǎng)的饋線自動化4.遠(yuǎn)方控制方式饋線自動化系統(tǒng)的組成典型的由FTU、計算機(jī)系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)組成的遠(yuǎn)方控制方式饋線自動化系統(tǒng)如圖8-10所示。圖8-10遠(yuǎn)方控制方式饋線自動化系統(tǒng)的組成2/1/202339河北科技大學(xué)電氣工程系四、兩種饋線自動化系統(tǒng)的總體評價（見表8-2）8.3配電網(wǎng)的饋線自動化表8-2兩種饋線自動化系統(tǒng)的總體評價當(dāng)?shù)乜刂品绞降酿伨€自動化系統(tǒng)遠(yuǎn)方控制方式的饋線自動化系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，建設(shè)費(fèi)用低，不需要建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)，不存在電源提取問題故障時隔離故障區(qū)域，正常時監(jiān)控配網(wǎng)運(yùn)行，可以優(yōu)化運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；適應(yīng)靈活的運(yùn)行方式；恢復(fù)健全區(qū)段供電時，可以采取安全和最佳措施；可以和GIS、MIS等聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)全局信息化主要缺點(diǎn)只在線路發(fā)生故障時起作用，正常運(yùn)行時不能起監(jiān)控作用，因而不能優(yōu)化運(yùn)行方式；調(diào)整運(yùn)行方式后，需要重新到現(xiàn)場修改元件整定值；恢復(fù)健全區(qū)段供電時，無法采取安全和最佳措施；需要經(jīng)過多次重合，對設(shè)備的沖擊大結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建設(shè)費(fèi)用高，需要建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)，存在電源提取等問題所需主要設(shè)備重合器、分段器等FTU、通信網(wǎng)絡(luò)、區(qū)域工作站、配電自動化計算機(jī)系統(tǒng)適用范圍農(nóng)網(wǎng)、負(fù)荷密度小的偏遠(yuǎn)地區(qū)、供電途徑少于兩條的網(wǎng)城網(wǎng)、負(fù)荷密度大的地區(qū)、重要工業(yè)園區(qū)、供電途徑多的網(wǎng)格狀配電網(wǎng)、其他對供電可靠性要求較高的區(qū)域2/1/202340河北科技大學(xué)電氣工程系一、配電圖資地理信息系統(tǒng)8.4配電及用電管理自動化1.地理信息系統(tǒng)的概念與功能地理信息系統(tǒng)（GIS）是在計算機(jī)軟件、硬件支持下，以采集、存儲、管理、檢索、分析和描述各種地理空間信息，以多種形式輸出數(shù)據(jù)與圖形產(chǎn)品的計算機(jī)系統(tǒng)。其基本結(jié)構(gòu)如圖8-11所示。圖8-11地理信息系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)2/1/202341河北科技大學(xué)電氣工程系8.4配電及用電管理自動化地理信息系統(tǒng)的主要功能有：數(shù)據(jù)的輸入與編輯整理；數(shù)據(jù)的存儲與管理；數(shù)據(jù)的檢索與查詢；數(shù)據(jù)的分析與處理；數(shù)據(jù)的輸出。2.配電圖資地理信息系統(tǒng)的概念與功能配電圖資地理信息系統(tǒng)是自動繪圖（AM）、設(shè)備管理（FM）和地理信息系統(tǒng)（GIS）的總稱，它是利用地理信息技術(shù)和配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)、生產(chǎn)運(yùn)行管理技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)配電管理的計算機(jī)系統(tǒng)，為了簡便，可簡記為AM/FM/GIS。AM/FM/GIS系統(tǒng)的功能有：拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)著色；自動動態(tài)連接；小區(qū)分割管理；AutoCAD雙向接口；跳閘事件報告；能接入第三方軟件。2/1/202342河北科技大學(xué)電氣工程系8.4配電及用電管理自動化3.AM/FM/GIS系統(tǒng)在配電網(wǎng)中的實(shí)際應(yīng)用AM/FM/GIS系統(tǒng)在離線方面的應(yīng)用在設(shè)備管理系統(tǒng)中的應(yīng)用：在以地理圖為背景所繪制的單線圖上，能分層顯示變電站、線路、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)直至電桿路燈和電力用戶的地理位置。只要激活一下所檢索的廠站或設(shè)備圖標(biāo)，就可以顯示有關(guān)廠站或設(shè)備的相關(guān)信息。在用電管理系統(tǒng)中的應(yīng)用：業(yè)務(wù)報表、查表收費(fèi)、負(fù)荷管理等是供電部門最為繁重的幾項(xiàng)用電管理任務(wù)。使用系統(tǒng)，可以方便基層人員核對現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況，及時更新配電、用電的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)。2/1/202343河北科技大學(xué)電氣工程系8.4配電及用電管理自動化在規(guī)劃設(shè)計上的應(yīng)用：配電系統(tǒng)在合理分割變電站負(fù)荷、饋電線路負(fù)荷調(diào)整以及增設(shè)配電變電站、開關(guān)站、聯(lián)絡(luò)線和饋電線路，直至配電網(wǎng)改造、發(fā)展規(guī)劃等規(guī)劃設(shè)計任務(wù)都比較煩瑣，一般都由供電部門自行完成。采用地理圖上所提供的設(shè)備管理和用電管理信息和數(shù)據(jù)，與小區(qū)預(yù)報的數(shù)據(jù)相結(jié)合，共同構(gòu)成配電網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計計算的基礎(chǔ)。AM/FM/GIS系統(tǒng)在在線方面的應(yīng)用反映配電網(wǎng)的運(yùn)行狀況：讀取SCADA系統(tǒng)遙信量，通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?，能直觀地反映配電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)時狀況。在線操作：可在地理圖上直接對開關(guān)進(jìn)行遙控，對設(shè)備進(jìn)行各種掛牌、解牌操作。2/1/202344河北科技大學(xué)電氣工程系8.4配電及用電管理自動化AM/FM/GIS系統(tǒng)在客戶呼叫服務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用客戶呼叫服務(wù)系統(tǒng)（TCS）也是DMS的一個重要組成部分，其目的是為了快速、準(zhǔn)確地利用用戶打來的大量故障投訴電話，來判斷發(fā)生故障的地點(diǎn)和故障影響范圍，并根據(jù)搶修隊目前所處的位置，及時地派出搶修人員，使停電時間最短。這時，需要了解設(shè)備目前的運(yùn)行狀態(tài)和故障發(fā)生的地點(diǎn)以及搶修人員所處的位置，因此，AM/FM/GIS系統(tǒng)提供的最新的地圖信息、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)極為重要。2/1/202345河北科技大學(xué)電氣工程系二、遠(yuǎn)程自動抄表與電能計量系統(tǒng)8.4配電及用電管理自動化1.抄表技術(shù)概述電能表的發(fā)展概況機(jī)械式電能表（也稱感應(yīng)式電能表）：價格較低并且經(jīng)久耐用，對電源瞬變及各種頻率的無線電干擾不敏感。但測量精度低，功能單一。電子式電能表：是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種新產(chǎn)品。除具有測量精度高、性能穩(wěn)定、功耗低、體積小和重量輕等優(yōu)點(diǎn)外，還可以實(shí)現(xiàn)更豐富的功能，如復(fù)費(fèi)率、最大需量、有功電能和無功電能記錄、失壓記錄、事件記錄、負(fù)荷曲線記錄、功率因數(shù)測量、電壓合格率統(tǒng)計和串行數(shù)據(jù)通信等。2/1/202346河北科技大學(xué)電氣工程系8.4配電及用電管理自動化多功能電子式電能表的功能有：用電計測功能（包括累計計量和實(shí)時計量兩種功能）；監(jiān)視功能；控制功能；管理功能；存儲功能；自恢復(fù)與自檢測功能。抄表計費(fèi)方式多功能電子式電能表：是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一種新型固態(tài)智能，由于大部分多功能電子式電能表都采用了微處理技術(shù)，一般可以具有十余種基本功能，再加上輔助功能，某些型號產(chǎn)品的功能多達(dá)上百種。抄表計費(fèi)的方式有：手工抄表方式；無線電自動抄表方式；預(yù)付電能計費(fèi)方式；遠(yuǎn)程自動抄表方式。2/1/202347河北科技大學(xué)電氣工程系8.4配電及用電管理自動化2.遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)的組成遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)AMRS是一種不需要人員到達(dá)現(xiàn)場就能完成自動抄表和實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控的新型用電管理系統(tǒng)，它利用公共電話網(wǎng)絡(luò)、負(fù)荷控制信道或低壓配電線載波等通信聯(lián)系，將電能表的數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)接嬎銠C(jī)電能計費(fèi)管理中心進(jìn)行處理。遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)一般由電能表、采集終端/采集模塊、集中抄表器（也稱為集抄器或者集中器）、信道和后臺主站系統(tǒng)構(gòu)成。電能表：電能表是電能計量裝置的核心。用于遠(yuǎn)方自動抄表系統(tǒng)的電能表有脈沖電能表和智能電能表兩大類。2/1/202348河北科技大學(xué)電氣工程系8.4配電及用電管理自動化采集終端：是指用于采集多個用戶電能表電能量信息，并經(jīng)處理后通過信道傳送到系統(tǒng)上一級（中繼器或集中器）的設(shè)備。采集模塊：是指用于采集單個用戶電能表電能量信息，并將它處理后通過信道傳送到系統(tǒng)上一級（中繼器或集中器）的專用模塊。集中器：是指收集各采集終端或采集模塊（或多功能電能表）的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理儲存，同時能和主站或手持式抄表器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的設(shè)備。一般應(yīng)具有如下功能：數(shù)據(jù)采集、處理及儲存；設(shè)置功能；校時功能；通信功能；自診斷和異常信息記錄功能；擴(kuò)展功能。2/1/202349河北科技大學(xué)電氣工程系8.4配電及用電管理自動化信道：是指信號（數(shù)據(jù)）傳輸?shù)拿襟w，如無線電波、電力線、電話線等。后臺主站系統(tǒng)：是指通過信道對集中器中的信息采集，并進(jìn)行處理和管理的計算機(jī)系統(tǒng)。一般具有如下功能：抄收功能；設(shè)置功能；校時功能；自診斷功能；擴(kuò)展功能。3.遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)的通信方式