電力和配電系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)

電力和配電系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)一、什么是配電系統(tǒng)自動(dòng)化？

中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)城市供電專業(yè)委員會(huì)起草的《配電系統(tǒng)自動(dòng)化規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》明確定義：利用現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)、通信及網(wǎng)絡(luò)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(dòng)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(cè)、保護(hù)、控制、用電和配電管理的現(xiàn)代化（綜合自動(dòng)化系統(tǒng)）配電系統(tǒng)自動(dòng)化的概念一、什么是配電系統(tǒng)自動(dòng)化？發(fā)生故障時(shí)，縮短停電時(shí)間、減小停電面積,提高供電可靠性

配電變壓器事故處理（日本九州電力公司）自動(dòng)操作需5min，人工操作需30min(83%)由其他變壓器和變電所送電：自動(dòng)化系統(tǒng)15min，人工120min(88%)變電所全停電，負(fù)荷轉(zhuǎn)移：自動(dòng)化系統(tǒng)15min，人工150min(90%)配電線路故障事故處理非故障區(qū)域恢復(fù)供電：自動(dòng)化系統(tǒng)需3min，人工操作需55min(95%)處理故障恢復(fù)正常運(yùn)行：自動(dòng)化系統(tǒng)60min，人工90min(33%)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的意義一、什么是配電系統(tǒng)自動(dòng)化？

正常運(yùn)行時(shí)，擴(kuò)大供電能力、降低線路損耗，提高供電質(zhì)量，確保供電安全

每條饋線上峰值負(fù)荷出現(xiàn)的時(shí)間不同，導(dǎo)致配網(wǎng)中負(fù)荷分布不均勻，降低了設(shè)備和線路的利用率，導(dǎo)致線損較高，通過過負(fù)荷轉(zhuǎn)移，可有效提高饋線負(fù)荷率，增強(qiáng)供電能力。降低損耗，配電網(wǎng)重構(gòu)（優(yōu)化現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、改善潮流分布）、安裝補(bǔ)償電容器配電自動(dòng)化系統(tǒng)的意義一、什么是配電系統(tǒng)自動(dòng)化？(7)

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每條線路額定負(fù)荷100，開關(guān)5的線路過負(fù)荷

負(fù)荷監(jiān)控與管理系統(tǒng)處理一、什么是配電系統(tǒng)自動(dòng)化？

合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)4，將開關(guān)1、4、6區(qū)域的負(fù)荷轉(zhuǎn)移到由電源開關(guān)7發(fā)出的饋線上。

(7)

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64(10)4836151528361216一、什么是配電系統(tǒng)自動(dòng)化？降低勞動(dòng)強(qiáng)度；提高管理水平和服務(wù)質(zhì)量；提高供電經(jīng)濟(jì)性

1995：china網(wǎng)損率8.77%,發(fā)達(dá)國(guó)家3~5%以城區(qū)供電為例：年售電量8億kWh，將1%，節(jié)省300萬元/年…….配電自動(dòng)化系統(tǒng)的意義配電系統(tǒng)自動(dòng)化覆蓋變、配、用饋線自動(dòng)化用戶自動(dòng)化WAN變電所自動(dòng)化TCS配電GIS供電企業(yè)信息集成SCADA/DA二、配電系統(tǒng)自動(dòng)化的內(nèi)容SCADA/EMSLCMAMR二、配電系統(tǒng)自動(dòng)化的內(nèi)容三、配電系統(tǒng)自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)通信網(wǎng)通信網(wǎng)三、配電系統(tǒng)自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)設(shè)備層----配電自動(dòng)化終端（四遙）

站控終端RTU：變電所內(nèi)饋線終端FTU：戶外柱上開關(guān)處變壓器終端TTU：配電變壓器（兼有無功補(bǔ)償功能）開閉所終端DTU：開閉所、環(huán)網(wǎng)柜、小型變電站、箱式變電站（兼有備自投功能）變電站RTU三、配電系統(tǒng)自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)FTU，實(shí)現(xiàn)柱上開關(guān)測(cè)控的專門設(shè)備三、配電系統(tǒng)自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)

配變終端單元（TTU）三、配電系統(tǒng)自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展階段四、饋線自動(dòng)化系統(tǒng)

饋線自動(dòng)化（FeederAutomation,FA）是配電自動(dòng)化的基礎(chǔ)，配電系統(tǒng)自動(dòng)化是從實(shí)施饋線自動(dòng)化開始的；是提高配電網(wǎng)可靠性的關(guān)鍵技術(shù)之一；饋線自動(dòng)化的對(duì)象是中低壓配電網(wǎng)中的饋電線路；主要功能：饋線運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控故障定位、隔離及自動(dòng)恢復(fù)供電無功補(bǔ)償調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)方式：采用智能開關(guān)設(shè)備相互配合的饋線自動(dòng)化基于FTU的饋線自動(dòng)化基于智能開關(guān)相互配合的饋線自動(dòng)化第1階段的配電自動(dòng)化4.1四、饋線自動(dòng)化系統(tǒng)

1、智能開關(guān)設(shè)備：重合器、分段器重合器（Recloser）

能夠檢測(cè)故障電流、在給定時(shí)間內(nèi)斷開故障電流并能按照預(yù)先整定的動(dòng)作順序進(jìn)行給定次數(shù)重合的一種“自具”能力的控制開關(guān)。

“自具”：重合器本身具有故障電流檢測(cè)和操作順序控制與執(zhí)行能力，無需附加繼電保護(hù)裝置和另外的操作電源，也不需要與外界通信。

真空重合器安裝于電桿上真空重合器參數(shù)設(shè)置四、饋線自動(dòng)化系統(tǒng)分段器（Sectionalizer）----智能負(fù)荷開關(guān)不能遮斷故障電流，只能遮斷負(fù)荷電流，在失壓或無流情況下自動(dòng)分閘，必須與電源側(cè)前級(jí)主開關(guān)配合，不能單獨(dú)作為主保護(hù)開關(guān)使用

隔離故障區(qū)段

四、饋線自動(dòng)化系統(tǒng)工作原理：永久性故障時(shí)，在預(yù)定次數(shù)的分合操作后閉鎖于分閘狀態(tài)；瞬時(shí)性故障，未完成預(yù)定次數(shù)的分合操作，保持在分閘狀態(tài)，一段延時(shí)后恢復(fù)到整定狀態(tài)。安裝：重合器之后或重合器與熔斷器之間類型：電壓-時(shí)間型分段器電流-時(shí)間型分段器四、饋線自動(dòng)化系統(tǒng)(1)電壓-時(shí)間型分段器根據(jù)加壓、失壓時(shí)間長(zhǎng)短來控制動(dòng)作，失壓分閘，加壓合閘或閉鎖；兩個(gè)重要參數(shù):

合閘時(shí)限X：從分段器電源側(cè)加壓開始，到分段器合閘的時(shí)間；故障檢測(cè)時(shí)限Y：當(dāng)分段器關(guān)合后，在Y時(shí)間內(nèi)一直可檢測(cè)到電壓，則Y時(shí)間后發(fā)生失壓分閘，分段器不閉鎖；當(dāng)重新來電后，經(jīng)X時(shí)限，還會(huì)合閘；

在Y時(shí)間內(nèi)檢測(cè)不到電壓（或分段器分閘后在沒有超過Y時(shí)間內(nèi)又失壓），則Y時(shí)間后分閘，分段器閉鎖，再來電也不閉合。示例四、饋線自動(dòng)化系統(tǒng)(2)電流-時(shí)間型分段器(電流脈沖計(jì)數(shù)型分段器)根據(jù)線路電流控制動(dòng)作；不能開斷短路電流，可“記憶”前級(jí)開關(guān)開斷故障電流動(dòng)作次數(shù)（即流過自身過電流脈沖次數(shù)），在預(yù)定記錄次數(shù)后，永久分閘；未達(dá)到預(yù)定記錄次數(shù)，保持合閘狀態(tài)，延時(shí)一定時(shí)間后恢復(fù)到初始狀態(tài)。永久性故障時(shí)，重合器分閘，失電期間，分段器分閘，并開始計(jì)數(shù)，當(dāng)分閘次數(shù)達(dá)到整定次數(shù)時(shí)，即自動(dòng)永久分閘，重合器重合后，就可隔離該故障段；

瞬時(shí)性故障時(shí)，分段器的分閘次數(shù)還未達(dá)到預(yù)定的次數(shù)，瞬時(shí)性故障已經(jīng)消除，線路可恢復(fù)正常供電，分段器在一段時(shí)間后自動(dòng)復(fù)零，為下一次故障做好準(zhǔn)備。四、饋線自動(dòng)化系統(tǒng)(2)電流-時(shí)間型分段器(電流脈沖計(jì)數(shù)型分段器)

記憶次數(shù):1、2、3英美地域廣闊，輻射線路多，在半個(gè)多世紀(jì)前就采用基于智能開關(guān)配合的饋線自動(dòng)化提高供電可靠性，我國(guó)農(nóng)網(wǎng)1987年引進(jìn)。

輻射狀網(wǎng)的故障處理過程d區(qū)發(fā)生暫時(shí)性故障隔離故障、恢復(fù)健全區(qū)域的時(shí)間？重合器A：一慢一快，第一次重合時(shí)間15秒，第二次重合時(shí)間為5秒；電壓-時(shí)間型分段器B、D：X時(shí)限均整定為7秒；電壓-時(shí)間型分段器C、E，X時(shí)限均整定為14秒；Y時(shí)限均整定為5秒；分段器均設(shè)置在第一套功能。d區(qū)暫時(shí)性故障故障后0秒重合器A：一慢一快，第一次重合時(shí)間15秒，第二次重合時(shí)間為5秒；電壓-時(shí)間型分段器B、D：X時(shí)限均整定為7秒；電壓-時(shí)間型分段器C、E，X時(shí)限均整定為14秒；Y時(shí)限均整定為5秒；d區(qū)暫時(shí)性故障故障后0+秒重合器A：一慢一快，第一次重合時(shí)間15秒，第二次重合時(shí)間為5秒；電壓-時(shí)間型分段器B、D：X時(shí)限均整定為7秒；電壓-時(shí)間型分段器C、E，X時(shí)限均整定為14秒；Y時(shí)限均整定為5秒；d區(qū)暫時(shí)性故障故障后15秒重合器A：一慢一快，第一次重合時(shí)間15秒，第二次重合時(shí)間為5秒；電壓-時(shí)間型分段器B、D：X時(shí)限均整定為7秒；電壓-時(shí)間型分段器C、E，X時(shí)限均整定為14秒；Y時(shí)限均整定為5秒；d區(qū)暫時(shí)性故障故障后22秒重合器A：一慢一快，第一次重合時(shí)間15秒，第二次重合時(shí)間為5秒；電壓-時(shí)間型分段器B、D：X時(shí)限均整定為7秒；電壓-時(shí)間型分段器C、E，X時(shí)限均整定為14秒；Y時(shí)限均整定為5秒；d區(qū)暫時(shí)性故障故障后43秒恢復(fù)供電重合器A：一慢一快，第一次重合時(shí)間15秒，第二次重合時(shí)間為5秒；電壓-時(shí)間型分段器B、D：X時(shí)限均整定為7秒；電壓-時(shí)間型分段器C、E，X時(shí)限均整定為14秒；Y時(shí)限均整定為5秒；d區(qū)發(fā)生永久性故障隔離故障、恢復(fù)健全區(qū)域的時(shí)間？重合器A：一慢一快，第一次重合時(shí)間15秒，第二次重合時(shí)間為5秒；電壓-時(shí)間型分段器B、D：X時(shí)限均整定為7秒；電壓-時(shí)間型分段器C、E，X時(shí)限均整定為14秒；Y時(shí)限均整定為5秒；d區(qū)永久性故障故障后55秒閉鎖重合器A：一慢一快，第一次重合時(shí)間15秒，第二次重合時(shí)間為5秒；電壓-時(shí)間型分段器B、D：X時(shí)限均整定為7秒；電壓-時(shí)間型分段器C、E，X時(shí)限均整定為14秒；Y時(shí)限均整定為5秒；c區(qū)永久性故障隔離故障、恢復(fù)健全區(qū)域的時(shí)間？c區(qū)永久性故障故障后52秒+對(duì)側(cè)重合延時(shí)閉鎖閉鎖對(duì)側(cè)線路恢復(fù)問題：

隔離故障區(qū)段時(shí)，造成對(duì)側(cè)健全線路短時(shí)停電如何解決？“殘壓閉鎖”當(dāng)分段器一側(cè)加電壓后，若立即檢測(cè)到其任何一側(cè)出現(xiàn)高于額定電壓30%的異常低電壓的時(shí)間超過150ms時(shí)，該分段器就閉鎖。開關(guān)D就會(huì)被閉鎖，只要合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)E就可完成故障隔離，而不會(huì)發(fā)生聯(lián)絡(luò)開關(guān)下面所有開關(guān)跳閘再順序重合的過程。日本東芝公司的做法是：基于FTU的饋線自動(dòng)化第1階段的配電自動(dòng)化4.2四、饋線自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成：配電終端監(jiān)控設(shè)備通信網(wǎng)絡(luò)（可靠有效）配電控制中心的SCADA+高級(jí)處理軟件功能：正常運(yùn)行：遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)監(jiān)視饋線開關(guān)狀態(tài)、饋線電流，通過遠(yuǎn)方分、合閘操作進(jìn)行配網(wǎng)優(yōu)化→充分發(fā)揮設(shè)備容量、降損故障時(shí)：通過故障信息，自動(dòng)判別、隔離故障區(qū)段，恢復(fù)健全區(qū)段供電→減小停電面積、縮短停電時(shí)間四、饋線自動(dòng)化系統(tǒng)四、饋線自動(dòng)化系統(tǒng)各FTU分別采集相應(yīng)柱上開關(guān)的運(yùn)行狀況：負(fù)荷、電壓、功率、開關(guān)當(dāng)前位置等，并將上述信息經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)向遠(yuǎn)方的配電自動(dòng)化控制系統(tǒng)，各FTU還可接受配電自動(dòng)化控制中心下達(dá)的命令進(jìn)行相應(yīng)的遠(yuǎn)方倒閘操作及優(yōu)化配網(wǎng)的運(yùn)行方式。 故障時(shí)，各FTU記錄下故障前及故障時(shí)的重要信息：最大故障電流、故障前的負(fù)荷電流、最大故障功率等，并將上述信息傳至配電自動(dòng)化系統(tǒng)，經(jīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析后確定故障區(qū)段和最佳供電恢復(fù)方案，最終以遙控方式隔離故障區(qū)段，恢復(fù)健全區(qū)段的供電。四、饋線自動(dòng)化系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)：簡(jiǎn)單，要求配網(wǎng)運(yùn)行方式相對(duì)固定（結(jié)構(gòu)