智能配电系统故障自愈与快速恢复课件
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智能配电系统故障自愈与快速恢复
故障定位、隔离与恢复过程
QF1
Q1
Q2
QL
Q3
Q4
QF2
故障发生 - QF1跳闸- QF1重合 - QF1再次跳闸 – Q1 分闸 –Q2分闸 –QF1合闸- QL合闸
智能化和自动化的区别
• 自动化:机器或装置在无人干预的情况下按规定的 程序或指令自动进行操作或控制的过程，其目标是 “稳，准，快”。
…
FTU
交换机 F柱T上U开关
…
馈线自动化实现模式四—— 集中控制型
主站集中式馈线自动化指的是配电主站系统依靠多种通 讯方式（光纤通讯、载波通讯、无线通讯等），将配电 终端（FTU、DTU等）采集到的故障信号（一般是过流信 号）收集起来，结合主站系统已经建立的拓扑模型进行 分析，得到故障区域，而后下发遥控命令，将故障区域 周围的开关控分以隔离故障，再对相应的联络开关控合 以转移非故障失电区域的负荷。由于整个动作过程全部 由主站控制，所以称为主站集中式。
100A
Max
IR1 组1
0A
N.O.
60A
IR4
组7
组3
20A
50A
IR5
20A
IR10
350A Max
IR2 组2 IR3
N.O. 120A
120A
组4
30A
IR6
IR7 组5
40A
400A Max
IR8
N.O. 0A
IR9
组6 60A
IR10在故障发生后40ms内跳闸，故障被隔离， 变电站出线断路器过流保护和IR5过流保护返回
馈线自动化实现模式五 —— 分布式智能型应用实例
100A
Max
IR1 组1
0A
N.O.
60A
IR4
组7
组3
20A
50A
IR5
20A
IR10
IR4和IR6随后跳闸
350A Max
• “手拉手线路”采用“两者取其一”逻辑 • “T”接线路采用“三者取其一”逻辑，T接点开
关增多，以此类推 • 末端开关“直接判定”逻辑
馈线自动化实现模式五 —— 分布式智能型应用实例
100A
Max
IR1 组1
0A
N.O.
60A
IR4
组7
组3
20A
50A
IR5
260A
IR10
350A Max
IR2 组2 IR3
35kV变电站
分布式自治区域二
交换机
柱上开关 FTU
交换机 柱上FT开U关
交换机 箱变DTU
交换机 环 D网T站U
交换机 柱FT上U开关
交换机 装户置外D环TU网
交换机 环网DT站U
双环自愈工业光纤以太网
交换机
环网站
…
DTU
交换机 箱变DTU
交换机 柱上F开TU关
双环自愈工业光纤以太网
交换机
柱上开关
系统可靠性过度依赖通信系统的可靠性
馈线自动化实现模式五 —— 分布式智能型
基于点对点对等P2P通信技术，能够在数秒内完成故障隔 离和恢复供电。
故障发生 - QF1跳闸- QF1重合 - QF1再次跳闸 – Q1分 闸 – QL合闸
馈线自动化实现模式五 —— 分布式智能型
基于短路接地过流信号的故障判断：
馈线自动化实现模式二 —— 电流就地控制型
设定分段开关在连续计数到两次及以上故障电流后分闸 隔离故障。
故障发生 - QF1跳闸；Q1和Q2检测到一次故障电流QF1重合 - QF1再次跳闸；Q1和Q2再次检测到故障电流Q2跳闸 - QF1重合
缺点： — 线路分段不宜太多，避免重合闸动作次数太多 — 无PT，即使有备用电源也不能恢复费故障段供电
馈线自动化实现模式四—— 集中控制型
配电自动化主站基本功能
馈线自动化实现模式四—— 集中控制型 主站故障处理辅助决策
主站辅助决策系统具备智能预警、故障诊断、 故障恢复三方面的功能。在故障恢复方面，辅 助决策系统在故障后通过拓扑搜索与重构算法， 得出恢复方案，并提供给值班员。主站控制动 作逻辑执行分为闭环控制和开环控制两种，控 制方式可人工设置。
N.O. 120A
120A
组4
30A
IR6
IR7 组5
40A
400A Max
IR8
N.O. 0A
IR9
组6 60A
故障发生，变电站出线断路器过流保护、IR5和IR10过流保护启动， IR10即可发信令IR5过流保护延时动作
SUCCESS
THANK YOU
2019/9/3
馈线自动化实现模式五 —— 分布式智能型应用实例
馈线自动化实现模式一 —— 电压就地控制型
通过检测分段开关两侧的电压来控制其分闸或合闸。
故障发生 - QF1跳闸 - Q1和Q2检测到两侧失压后跳闸QF1重合 - Q1检测到有电，合闸 - QF1再次跳闸 - Q1 检测到失压，再次跳闸并闭锁 - QF1二次重合 - QL检 测到一侧失电，长延时合闸 - Q2合闸 - QF2跳闸 - Q2 检测到失压，再次跳闸并闭锁 - QF2重合 - Q4合闸 Q3合闸 - QL合闸
优点： 能同时实现故障隔离和运行监视，功能灵活、完善
维护方便(集中维护）
遥控实现方式简单
架空线和电缆线都适用
缺点： 通信系统和主站、子站系统投资较大
对于监控点比较多的配网，该模式庞大、复杂，主站故 障会影wenku.baidu.com到整个配网的故障处理
通信和主站（或子站）进行故障信息处理花费的时间较 长，影响系统重构时间
馈线自动化实现模式三 —— 电压电流就地控制型
与电压就地控制型相似，只是电源出口断路器在一次重 合后将电流速断保护改为延时动作，分段开关为带速断 保护的重合器。
电压、电流控制型的优缺点
优点： 无需配置蓄电池 无需远程控制 缺点： 跳合次数多，过流冲击大； 分段多时，延时整定难，保护配置复杂； 对开关要求高，需有重合、计数功能的断路器 接线有局限性，适合分段较少的线路
• 智能化:由现代通信与信息技术、计算机网络技术、 行业技术、智能控制技术汇集而成的针对某一个方 面的应用的智能集合,随着信息技术的不断发展， 其技术含量及复杂程度也越来越高
馈线自动化实现模式
电压就地控制型 电流就地控制型 电压电流就地控制型 集中控制型 分布式智能型 保护型
馈线自动化实现模式四—— 集中控制型
集中控制型配电自动化系统总体架构
地区调度 系统EMS
生产管理 PMS系统
用电信息采
……
集系统
TCM系 统
基于IEC61968跨越安全
隔离的信息交互总线
110kV变电站
交换机
35kV变电站
分布式自治区域一
交换机
配电自动化主站
SDH主干网
…
交换机
35kV变电站
交换机
故障定位、隔离与恢复过程
QF1
Q1
Q2
QL
Q3
Q4
QF2
故障发生 - QF1跳闸- QF1重合 - QF1再次跳闸 – Q1 分闸 –Q2分闸 –QF1合闸- QL合闸
智能化和自动化的区别
• 自动化:机器或装置在无人干预的情况下按规定的 程序或指令自动进行操作或控制的过程，其目标是 “稳，准，快”。
…
FTU
交换机 F柱T上U开关
…
馈线自动化实现模式四—— 集中控制型
主站集中式馈线自动化指的是配电主站系统依靠多种通 讯方式（光纤通讯、载波通讯、无线通讯等），将配电 终端（FTU、DTU等）采集到的故障信号（一般是过流信 号）收集起来，结合主站系统已经建立的拓扑模型进行 分析，得到故障区域，而后下发遥控命令，将故障区域 周围的开关控分以隔离故障，再对相应的联络开关控合 以转移非故障失电区域的负荷。由于整个动作过程全部 由主站控制，所以称为主站集中式。
100A
Max
IR1 组1
0A
N.O.
60A
IR4
组7
组3
20A
50A
IR5
20A
IR10
350A Max
IR2 组2 IR3
N.O. 120A
120A
组4
30A
IR6
IR7 组5
40A
400A Max
IR8
N.O. 0A
IR9
组6 60A
IR10在故障发生后40ms内跳闸，故障被隔离， 变电站出线断路器过流保护和IR5过流保护返回
馈线自动化实现模式五 —— 分布式智能型应用实例
100A
Max
IR1 组1
0A
N.O.
60A
IR4
组7
组3
20A
50A
IR5
20A
IR10
IR4和IR6随后跳闸
350A Max
• “手拉手线路”采用“两者取其一”逻辑 • “T”接线路采用“三者取其一”逻辑，T接点开
关增多，以此类推 • 末端开关“直接判定”逻辑
馈线自动化实现模式五 —— 分布式智能型应用实例
100A
Max
IR1 组1
0A
N.O.
60A
IR4
组7
组3
20A
50A
IR5
260A
IR10
350A Max
IR2 组2 IR3
35kV变电站
分布式自治区域二
交换机
柱上开关 FTU
交换机 柱上FT开U关
交换机 箱变DTU
交换机 环 D网T站U
交换机 柱FT上U开关
交换机 装户置外D环TU网
交换机 环网DT站U
双环自愈工业光纤以太网
交换机
环网站
…
DTU
交换机 箱变DTU
交换机 柱上F开TU关
双环自愈工业光纤以太网
交换机
柱上开关
系统可靠性过度依赖通信系统的可靠性
馈线自动化实现模式五 —— 分布式智能型
基于点对点对等P2P通信技术，能够在数秒内完成故障隔 离和恢复供电。
故障发生 - QF1跳闸- QF1重合 - QF1再次跳闸 – Q1分 闸 – QL合闸
馈线自动化实现模式五 —— 分布式智能型
基于短路接地过流信号的故障判断：
馈线自动化实现模式二 —— 电流就地控制型
设定分段开关在连续计数到两次及以上故障电流后分闸 隔离故障。
故障发生 - QF1跳闸；Q1和Q2检测到一次故障电流QF1重合 - QF1再次跳闸；Q1和Q2再次检测到故障电流Q2跳闸 - QF1重合
缺点： — 线路分段不宜太多，避免重合闸动作次数太多 — 无PT，即使有备用电源也不能恢复费故障段供电
馈线自动化实现模式四—— 集中控制型
配电自动化主站基本功能
馈线自动化实现模式四—— 集中控制型 主站故障处理辅助决策
主站辅助决策系统具备智能预警、故障诊断、 故障恢复三方面的功能。在故障恢复方面，辅 助决策系统在故障后通过拓扑搜索与重构算法， 得出恢复方案，并提供给值班员。主站控制动 作逻辑执行分为闭环控制和开环控制两种，控 制方式可人工设置。
N.O. 120A
120A
组4
30A
IR6
IR7 组5
40A
400A Max
IR8
N.O. 0A
IR9
组6 60A
故障发生，变电站出线断路器过流保护、IR5和IR10过流保护启动， IR10即可发信令IR5过流保护延时动作
SUCCESS
THANK YOU
2019/9/3
馈线自动化实现模式五 —— 分布式智能型应用实例
馈线自动化实现模式一 —— 电压就地控制型
通过检测分段开关两侧的电压来控制其分闸或合闸。
故障发生 - QF1跳闸 - Q1和Q2检测到两侧失压后跳闸QF1重合 - Q1检测到有电，合闸 - QF1再次跳闸 - Q1 检测到失压，再次跳闸并闭锁 - QF1二次重合 - QL检 测到一侧失电，长延时合闸 - Q2合闸 - QF2跳闸 - Q2 检测到失压，再次跳闸并闭锁 - QF2重合 - Q4合闸 Q3合闸 - QL合闸
优点： 能同时实现故障隔离和运行监视，功能灵活、完善
维护方便(集中维护）
遥控实现方式简单
架空线和电缆线都适用
缺点： 通信系统和主站、子站系统投资较大
对于监控点比较多的配网，该模式庞大、复杂，主站故 障会影wenku.baidu.com到整个配网的故障处理
通信和主站（或子站）进行故障信息处理花费的时间较 长，影响系统重构时间
馈线自动化实现模式三 —— 电压电流就地控制型
与电压就地控制型相似，只是电源出口断路器在一次重 合后将电流速断保护改为延时动作，分段开关为带速断 保护的重合器。
电压、电流控制型的优缺点
优点： 无需配置蓄电池 无需远程控制 缺点： 跳合次数多，过流冲击大； 分段多时，延时整定难，保护配置复杂； 对开关要求高，需有重合、计数功能的断路器 接线有局限性，适合分段较少的线路
• 智能化:由现代通信与信息技术、计算机网络技术、 行业技术、智能控制技术汇集而成的针对某一个方 面的应用的智能集合,随着信息技术的不断发展， 其技术含量及复杂程度也越来越高
馈线自动化实现模式
电压就地控制型 电流就地控制型 电压电流就地控制型 集中控制型 分布式智能型 保护型
馈线自动化实现模式四—— 集中控制型
集中控制型配电自动化系统总体架构
地区调度 系统EMS
生产管理 PMS系统
用电信息采
……
集系统
TCM系 统
基于IEC61968跨越安全
隔离的信息交互总线
110kV变电站
交换机
35kV变电站
分布式自治区域一
交换机
配电自动化主站
SDH主干网
…
交换机
35kV变电站
交换机