第6讲-配电网馈线自动化(基于开关设备的馈线自动化)-杨健维

分段器2感应到电压后，延时7S后合闸，关合到故障线路上。
重合器感应到故障电流，再次分闸；分段器1、2感应到失压后也再次分闸，其中分 段器2在检测时限（称作Y时限，假设为5S，Y＜X)内检测到电压又失去电压，因此分 闸后闭锁；分段器3、4仍保持在分闸状态。 按预先指定的动作特性，动作，将故障隔离。
举例：过流脉冲计数型分段器与重合器的配合
永久性故障：若干次重合后断开，闭锁
（1）几个基本概念 2、分段器：
（3）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。 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。
电压—时间型分段器的参数
时限X：分段器电源侧加压开始，到该分段器合闸的时延，也
（1）几个基本概念 1、重合器
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备。若重合失败则闭锁在分闸
a A B b C c D d E
联络开关
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b C
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联络开关
a
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b
c d D E
联络开关
b B C
e F
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b B
7s
c C D
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联络开关
c
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（2）故障区域自动隔离
a A
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b B
7s
c C
7s 闭锁
d D E
e F
A
5s
a B
7s
b C
（1）几个基本概念 1、重合器
一种自具控制及保护功能的开关设备，能按预定的开断和
重合顺序自动进行开断和重合操作，并在其后自动复位或闭锁。 要点：（1）检测故障电流后跳闸。
（2）按预定特性动作若干次。
（3）重合成功后延时复位。 （4）失败后闭锁在分闸位。
重合器的动作特性：可分为瞬动特性和延时动作特 性两种，重合器的动作特性可整定为 “一快二慢”、 “二快二慢”、“一快三慢”等。
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b
D d C c
Ee
a A B
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D d C c
b
Ee
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（2）故障区域自动隔离
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E e
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源自文库
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d
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闭锁
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E e
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14s
7s
b B
7s 闭锁
状态，只有通过手动复位才能解除闭锁。
问题：重合器应该工作在常开还是常闭？
1、重合器
（1）功能：
检测并断开故障电流，能进行给定次数重合的开关。
（2）工作状态 正常：闭合 瞬时性故障：若干次重合后闭合 永久性故障：若干次重合后断开，闭锁
（1）几个基本概念 2、分段器：
一种与电源侧前级开关配合，在失压 或无电流的情况下自动分闸的开关设备。
（2）故障区域自动隔离
A B
合
15秒 5秒
合
分
7秒 5秒 7秒 5秒 X Y
（2）故障区域自动隔离
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7s
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7s 闭锁
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联络开关
联络开关
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联络开关
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联络开关
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b C
c
d D E
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h
i
联络开关
改进 方案
东芝公司：在分段器上设置了异常低压闭锁功能，即当分段器检测到其 任何一侧出线低于额定电压30%的异常低电压的时间超过150ms时，该 重合器闭锁。 图e中，右侧分段器被闭锁，则故障隔离结束于合上联络开关时，即g图。
和馈线电流、电压的情况，实现线路开关的远方或就地合
闸与分闸操作； ➢在故障状态下，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。
1 馈线自动化概念、作用
馈线自动化(FA) ：
微观上：利用自动化装置及系统，监视配电线路(馈线)的 运行状况，及时发现线路故障，迅速诊断出故障区间并将故 障区间隔离，及时恢复对非故障区间的供电。
电。而分段器2和分段器3感受不到故障电流，不计数。
（1）几个基本概念
总结：配合模式完成故障区域的隔离
三种典型的配电自动化开关设备的相互配合实现馈线
自动化的模式：即重合器和电压-时间型分段器配合模式、重 合器和过流脉冲计数型分段器配合模式、重合器和重合器配 合模式。
（2）故障区域自动隔离
I.
1.
重合器与电压-时间型分段器配合
典型的基于FTU的馈线自动化系统的组成：
配电网自动化控制中心计算机网络(SCADA)
区域工作站
区域工作站
区域工作站
RTU
RTU
馈线 FTU
控制线 分段开关
通讯线 联络开关 断路器
模式4：基于无通道保护的馈线自动化
所谓无通道保护技术就是无需通信通道。 特点在于：FTU装置采用无通道保护技术，沿馈线分布的FTU装置之间不需要 架设通信通道，FTU本身就能独立地完成故障的检测和定位。 优点：降低配电自动化系统的建设投资成本和运行中对通信通道的维护费用； 减少了对通信通道的依赖程度，提高了馈线自动化系统的运行可靠性。
（1）几个基本概念
性能与普通断路器相似，但 具有多次重合功能 重合器
分段器 不能开断短路电流，不能单 独作为主保护开关
问题：重合器是怎么跟两种类型的分段器进行配合的？
举例：电压-时间型分段器与重合器的配合
举例：若分段器2下游发生永久性故障；
重合器为一快一慢，分段器X时限7S，Y时限5S，则：
重合器分闸；分段器1、2、3、4感应到失压后，分闸， 重合器第一次重合闸 分段器1感应到电压后，按预先设定的合闸顺延时差（称作X时限，假设为7S）延时7秒 合闸，再经过5秒后复位。
通常与前级的重合器或断路器配合使用，它不能开断短路故 障电流，但有在一段时间内，记忆前级开关设备开断故障电流 动作次数的能力。 动作特性： 过流脉冲计数型：整定过流次数。
举例：过流脉冲计数型分段器与重合器的配合
举例： 若永久性故障发生在F3处，则重合器快速分闸后，分段器1、2、3各计数一 次，其中分段器3达到设定的次数，分闸闭锁，隔离故障线路；重合器重合成功，恢 复非故障区段的供电。而分段器1和分段器2则未达到记忆次数，不分闸。 若永久性故障发生在F2处，则重合器快速分闸后第一次重合，仍然合在故障上，再 次分闸，此时分段器2计数2次，达到设定的记忆次数，分闸闭锁，隔离故障线路；重 合器重合成功，恢复非故障区段的供电。而分段器1未达到设定的记忆次数，不分闸； 分段器3感受不到故障电流，不计数。 若永久性故障发生在F1处，同上，在重合器第3次分闸后，分段器1计数3次，达到 设定的记忆次数，分闸闭锁，隔离故障线路；重合器重合成功，恢复非故障区段的供
a A
15s
b B
7s
c C
7s
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分类：
(1) 基于自动化开关设备的馈线自动化系统
(2) 基于FTU的馈线自动化系统
模式1：基于故障指示器的故障查找
变电站 M 速断 CB L S F N 速断 CB L L 环网 开关 L
S
变电站
L
S
L
S
CB－断路器； S－负荷开关；F－故障点； －故障指示器；L－分支负荷
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。
（1）几个基本概念
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，为下一次故障做准备。
变电站 M CB L S F FTU 变电站 N CB L L FTU FTU L FTU S L FTU 调度中心 FTU FTU 通信 环网 开关 L S L
F－故障点； CB－断路器；S－负荷开关（或断路器）； FTU－配电线路终端单元；L－分支负荷
馈线自动化模式3
模式3：基于FTU的馈线自动化
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联络开关
联络开关
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联络开关
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联络开关
联络开关
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i
存在什么问题？
当隔离开环运行的环状网的故障区段时，要使联络开 关另一侧的健全区域所有的开关都分一次闸，造成供 电短时中断，不理想！
FTU
I 0 变大
FTU
I
0
未变
FTU
本讲要点
• 1 馈线（配电线路）自动化模式
• • 馈线自动化的概念和作用 馈线自动化的模式
• 2 基于开关设备的馈线自动化
1 馈线自动化概念、作用
馈线自动化的概念： 宏观上指配电线路的自动化，是配电网自动化的重要内容 之一。 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
CB
S
S
变电站
L
S
L
S
L－分支负荷 CB－重合器；S－分段器； F－故障点；
馈线自动化模式
2 基于开关设备（重合器）的馈线自动化 基于开关设备的馈线自动化
不需要建设通信通道，只需恰当利用配电自动化开关设
备的相互配合关系 , 达到隔离故障区域和恢复健全区域供电 的功能。
本节要点：
（1）几个基本概念-配电自动化的开关设备 （2）故障区域自动隔离 （3）时间参数的整定 （4）优缺点总结
D C
d c
14s E e
f
g
（2）故障区域自动隔离
A B
合
15秒
慢 快
5秒
合
分
7秒 5秒 7秒 5秒 X Y
分
X
Y
C
合
14秒
分
X
Y
D
合
7秒 5秒 7秒 5秒 X Y
分
X
Y
E
合
14秒 5秒 Y
分
X
（2）故障区域自动隔离
2. 环状网开环运行时的故障区段隔离
下图为环状网拓扑结构，A为重合器，一慢一快 15s，5s； B、C、D电压时间型分段器，X时限为7s，Y时限为5s； E联络开关，X时限为45s，Y时限为5s。
配电线路自动化模式1
模式2：基于开关设备（重合器）的馈线自动化
变电站 M 速断
CB
L
S F
L
S
L 环网 开关 L
变电站
N 速断 CB
L
S
L
S
L－分支负荷 CB－重合器；S－分段器； F－故障点；
馈线自动化模式2
模式3：基于FTU的馈线自动化
FTU: 是一种具有数据采集和通信功能的柱上开关控制器。
配电网络自动化
第6讲 配电网馈线自动化
电气工程学院
2017年11月01日
配电网馈线自动化（故障隔离）需要重点解决的两个问题
至馈线自动化控制中心
区域工作站
U 0 变大
（1）哪一条馈线故障？
10kV I段 10kV II段
........
........
I 0 变大
FTU
（2）哪一段故障？
I 0 变大
变电站 M CB DNCP L S DNCP L S L 备用电源 自动投入 DNCP
F DNCP 环网开关 CB L CB DNCP
变电站 N
CB DNCP
L
CB DNCP
L
DNCP
CB－断路器； DNCP－配电线路无通道保护
新型馈线自动化系统
本讲重点：基于开关设备的馈线自动化
变电站 M 速断 L L F N 速断 CB L 环网 开关 L
开关本体
故障检测器FDR
（1）几个基本概念 2、分段器：
（1）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。
（2）工作状态
正常：闭合 瞬时性故障：若干次重合后闭合
称为合闸时间。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。
时限Y：故障检测时间
（1）几个基本概念 2、分段器：
电压—时间型分段器的参数 时限X：合闸时间。
时限Y：故障检测时间
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。 Y时限作用：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
辐射状网故障区段隔离 ：下图为辐射状网在采用重 合器与电压-时间型分段器配合时，隔离故障区段的 过程示意图。
A采用重合器，B、C、D、E为分段器。 整定为一快一慢，即第一次重合时间为15s，第二次重合为5s； B、D为电压-时间型分段器，X时限为7s，Y时限为5s； C、E为电压-时间型分段器，X时限为14s，Y时限为5s；