配电网自动化的若干技术问题

七、基于重合器的馈线自动化的不足
1、采用重合器或断路器与电压—时间型分段器配合， 当线路故障时，分段开关不能立即分断，而要依靠重 合器或断路器的保护跳闸，在馈线失压后，分段开关 才能分断。采用重合器或断路器与过流脉冲计数型分 段器配合时，也要依靠重合器或断路器的保护跳闸， 导致馈线失压后，分段开关才能分断。
X(F)= Xa(F)-0= 7s， X(M)= Xa(M)-0= 7s
◆联络开关的XL时限的确定 只有一台联络开关参与故障处理时：分别计算出假设该 联络开关两侧与该开关相连接的区域故障时，从故障 发生到与故障区域相连的分段器闭锁在分闸状态所需 的延时时间tmax（左）和 tmax（右）取其中较大的一 个记作tmax，则XL时限设置应大于tmax。
2、基于重合器的馈线自动化系统只能在线路发生故障 时发挥作用，而不能在远方通过遥控完成正常的倒闸 操作。
3、基于重合器的馈线自动化系统不能实时监视线路的 负荷，因此，无法掌握用户用电规律，也难于改进运 行方式，当故障区域隔离后，在恢复健全区域供电， 进行配电网重构时，也无法确定最优方案。
基于FTU的馈线自动化系统
四、配变远方测控单元（TTU）：结构和功能与FTU类似，目的是为了 对配电变压器进行远方监视，采集配电变压器的电流、电压、有功 功率、无功功率、功率因数、分时电量和电压合格率等数据，并以 这些运行参数作为考核和经济运行分析的依据。
五、两种馈线自动化系统的比较 采用配电自动化设备相互配合的馈线自动化系统和基于 馈线终端设备（FTU）的馈线自动化系统目前国内外均大 量使用，它们的比较和适用范围如下表所示：
功能：
在线路正常运行时起到断路器的作用。在线路故障 时，如果重合器经历了超过设定值的故障电流，则重 合器跳闸，并按预先整定的动作顺序做若干次合、分 闸的循环操作，若重合成功则自动终止后续的动作， 并经一段时间后恢复到预先的整定状态，为下一次故 障做好准本。若重合失败则闭锁在分闸状态，只有通 过手动复位才能解除闭锁。
同理，对于子网络S2、 F、 E有Xa(F)=7s；对于子网络S3 、 M 、H 有Xa(M)=7s.
第三步：某台分段器的X时限等于该开关的绝对合闸延时时 间减去作为其父节点的分段器的绝对合闸延时时间，于 是有： X(B)= Xa(B)-0=7s， X(c)= Xa(c)- Xa(B) =14-7=7s， X(D)= Xa(D)- Xa(c)= 21-14=7s， X(G)= Xa(G)- Xa(c)= 2814=14s，
以采取安全和最佳措施；可以和
GIS、MIS系统联网，实现全局信 息化
主要缺点
f
D
E
F
S2
联络开关
g
h
m
G
H
M S3
联络开关
X时限整定： 第一步：确定分段器开关合闸时间间隔为7s，并从联络
开关处将配电网分割成三个辐射状配电子网络： S1、 B、C、D、E、G、H， S2、 F、 E和S3 、 M 、H 。 第二步：对于自网络S1、 B、C、D、E、G、H， 其各台 分段器的绝对合闸延时时间分别为：Xa(B)=7s， Xa(c)=14s， Xa(D)=21s， Xa(G)=28s；
作用是：当分段器关合后，如果在Y时限内一直可检测到 电压，则Y时间之后发生失压分闸，分段器不闭锁，重 新来电时会合闸，如果在Y时间内检测不到电压，则分 电器将发生分闸闭锁，即断开后来电也不再闭合。
过流脉冲计数型分段器：通常与前级的重合器或断路器 配合使用，在一段时间内，记录前级开关设备开断故 障电流动作次数，在预定的记录次数后，在前级的重 合器或断路器将线路从电网中短时切除的无电流间隙 内，分段器分闸，达到隔离故障区段的目的，若前级 开关设备未达到预定的动作次数，则分段器在一定的 复位时间后会清零并恢复到预选整定的初始状态，为
电压—时间型分段器：是凭借加压、失压的时间长短来 控制其动作的，失压后分闸，加压后合闸或闭锁。
X时限：分段器电源侧加压开始，到该分段器合闸的时延， 也称为合闸时间。
Y时限：又称为故障检测时间，是指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，等到下一次再得电时也不自动闭合。
监视。 对时功能—接受主系统的对时指令，以便和系统时钟保持一致
事件顺序记录—记录状态量发生变化的时刻和先后顺序。 事故记录—记录事故发生时的最大故障电流和事故前一段时间的平均负
荷，以便分析事故，隔离故障区域，恢复健全区域供电和进行负荷重 新分配。
定值远方修改和定值召唤—能接收控制中心的指令修改整定值，并使控 制中心可以随时召唤FTU的当前整定值。使整定值可以随着配电网运 行方式的改变而改变。
雷电、环境温度、防雨防潮、风沙、振动、电磁干扰等。
良好的可维修性—可以实现不停电维修，更换方便。 可靠的工作电源—当故障和其它原因导致电路停电时，FTU应保持
有工作电源。 其他功能—电度采集、微机保护、故障录波。
三、区域工作站：是一个通道集中器和转发装置，它将众多分散的采 集单元集中起来和控制中心联系，并将采集单元的面向对象的通信 规约转换成为标准的远动规约。
c C
E e
a
b
A
B
15s 7s
(4)
Dd
c C
E e
7s
a
b Dd
A
B
c
15s
7s （5）
C
E e
7s
a
b Dd
A
B
闭锁 c
15s 7s
C
（6） 14s
E e
14s
a
b
7s Dd
E e
A
B
闭锁 c
5s
7s
C
（7）
例2：环状网开环运行时的故障区段隔离
a
b
c
d
e
f
A
B
C
D
E
F
（1）
联络开关
代表重合器合闸状态 代表重合器断开状态 代表分段器闭锁状态 代表联络开关合闸状态
功能：在电路发生永久性故障时，分段器在预定次数的分 合操作后闭锁于分闸状态，从而达到隔离故障线路区段 的目的。若分段器未完成预定次数的分合操作，故障就 被其他设备切除了，则其保持在合闸状态，并经一定时 间后恢复到预先的整定状态。
分类：根据判断故障方式的不同可分为电压—时间型分 段器和过流脉冲计数型分段器两类。
配电网自动化的若干技术问题
馈线自动化
输配电系统研究所 刘春明 博士
2011年2月
• 基于重合器的馈线自动化 • 基于FTU的馈线自动化系统 • 配电网简化模型 • 配电网络重构 • 配电网故障判断与隔离 • 馈线自动化的电源问题 • 馈线自动化的若干技术问题
馈线自动化的概念：指配电线路的自动化，是配电网自动化的重 要内容之一。
一、基于FTU的馈线自动化系统的组成
配电网自动化中心计算机网络（SCADA）
RTU
区域 工作站
区域 工作站
区域 工作站
RTU
控制线
断路器
分段开关
馈线 FUT
通信线 联络开关
二、FTU:是一种具有数据采集和通信功能的柱上开关控制器。 作用：各个FTU分别采集相应柱上开关的运行情况，如负荷、电压、
功率和开关当前的位置、贮能完成情况等，并将上述信息由通信 网络发给配电网的控制中心；接收配电网自动控制中心的命令进 行相应的倒闸操作；故障时记录下故障前和故障时的重要信息， 如最大故障电流和故障前的负荷电流、最大故障功率等，并将上 述信息发送给控制中心，经计算机系统分析后确定故障区段和最 佳供电恢复方案，最终以遥控方式隔离故障区段、恢复健全区段 供电。
FTU的性能： 遥信功能—对柱上开关的当前位置、通信是否正常、贮能完成情况等
状态量进行采集。 遥测功能—采集线路的电压、开关经历的负荷电流、有功和无功功率
的等模拟量，监视电源电压和蓄电池剩余容量等。 遥控功能—接收远方命令控制柱上开关合闸和分闸，以及启动贮能过
程等。 统计功能—对开关的动作次数、动作时间和累计切断电流的水平进行
第三步：某台分段器的X时限等于该开关的绝对合闸延时时 间减去作为其父节点的分段器的绝对合闸延时时间。
例：图示配电网S1、S2、S3代表变电站出口断路器，B、C、 D、E、F、G、H、M代表分段开关，E和H为联络开关，实 心符号代表开关处于合闸状态，空心符号代表开关处于分 闸状态。
a
S1
B
b
c
C
d
e
代表分段器合闸状态 代表分段器断开状态
aBb
A
C
c
（2）
aBb
A
Cc
（3）
五、重合器与重合器配合实现故障区段隔离 六、重合器与电压—时间型分段器配合的整定方法
原则：重合器与电压—时间型分段器配合方式的整定 的关键条件是不能在同一时刻有两台以上的分段开关 同时合闸，只有这样才能判断出故障区域，避免对故 障的误判。
下一次故障做准备。
四、重合器与分段器配合实现故障区段隔离 1、重合器与电压—时间型分段器配合 例1：辐射状网故障区段隔离
E
a
b Dd
e
A
B
c
C
(1)
代表重合器合闸状态 代表重合器断开状态 代表分段器闭锁状态
代表分段器合闸状态 代表分段器断开状态
a
b
A
B
(2)
Dd
c C
E e
a
b
A
B
15s
(3)
Dd
作用：在正常状态下，实时监视馈线分段开关与联络开关的状态 和馈线电流、电压情况，实现线路开关的远方或就地合闸与 分闸操作；在故障时，获得故障记录，并能自动判断和隔离 馈线故障区段，迅速恢复非故障区域供电。
分类： 基于自动化开关设备的馈线自动化系统。 基于RTU、通信网络、SCADA计算机系统配网自动化系统