电力系统自动化----第三版(王葵、孙莹编)第六章配电管理系统
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16
2、配电远方终端(RTU)特点
功能更加复杂：
◦ “四遥”基本功能;故障电流检测、低周减载、备用电源自投， 过流保护等原来属于继电保护的功能，智能化程度更高，实时 性要求也更高，实现的难度也就更大。
安装位置不同：
传统的RTU往往安装在环境相对较好的户内； 配电远方终端更多安装在电线杆上、马路边的环网柜内等
特点：
技术简单； 容易发生丢脉冲或多脉冲现象； 不可以重发，易导致计量不准； 功能单一，只能输送电能信息，难以获得最大需量、电压、
电流功率因数等多项数据；
28
智能电子表
通过串口或载波方式发送电量信息； 功能复杂，能计算处理多种信息；
Fra Baidu bibliotek 特点：
技术实现复杂； 通过串口或载波进行远方通信； 可重复发送； 功能复杂；
远程抄表计算机系统
集 中 器 /交 换 机 配电线载波
公用电话网 集 中 器 /交 换 机
集 中 器 /交 换 机 RS－ 485
… 智能电度表
… 脉冲电度表
… 智能电度表
图 6-16 采 用 三 级 网 络 的 远 程 自 动 抄 表 系 统
32
无线式
主数传电台 远程抄表计算机系统
1号 变 台 数 传 电 台 低压配电线载波
◦ 设备管理（FM）是对电气设备进行台帐、资产管理，设置一 些通用的双向查询统计工具，既可从图查询电气设备属性，也 可从设备属性查图。
◦ 故障投诉管理（TCM－Trouble Call Mangement）,又叫停 电呼叫系统
13
9、配电自动化（DA）系统功能
DA主要包括馈线自动化和变电站自动化：
21
两个参数：时限X和Y
◦ 时限X是指从分段器电源侧加压开始，到该分段器合闸的时间， 也称为合闸时间。
◦ 时限Y称为故障检测时间：当分段器关合后，如果在时间Y之 后发生失压分闸，分段器不闭锁，当重新来电时还会合闸（经 时限）；如果在时间Y内失压，则分段器闭锁，即断开后来电 也不再闭合。
◦ X>Y
（4）配电系统为三相不平衡系统，数据采集、计算 和显示更加复杂；
（5）配电系统直接面向用户，改动频繁，对可维护 性要求更高。
10
7、配电SCADA系统的基本组织形式
EMS多采用一个厂、一个所的RTU占用一个通道的 组织方式；
DMS多采用将分散在户外的分段开关控制数据集结在 若干点（区域子站），然后再上传至控制中心；
29
4、抄表集中器与交换机
抄表集中器是将远程自动抄表系统中的电能表的数据 进行一次集中的装置；
抄表集中器能处理脉冲电能表的输出脉冲信号，也 能通过RS-485方式将读取智能电子表的数据和上传；
抄表交换机是远程抄表系统的数据二次集中设备； 通过公网与中心计算机相连；
30
5、远程自动抄表系统的典型方案-总线式
第五章 电力系统调度自动化
1
1、配电系统概念
通常把电力系统中二次降压变电所低压侧直接或降压 后向用户供电的网络，称为配电网，包括馈线、降压 变压器、断路器、各种开关等设备。
2
整个配电系统由配电网、继电保护、自动装置、测量 和计量仪表以及通信和控制设备等构成，按照一定的 规则运行，以高质量的电能持续地满足电力用户的需 求。
不同点2：
EMS：用于大区级电网和省级调度中心； DMS：用于地区级；
不同点3：
EMS：管理对象为电厂和高压网络，相对集中； DMS：管理对象为低压网络，相对分散；
6
5、输电系统与配电系统的不同
不同点1：
输电：为多环网结构； 配电：为辐射型或少环网结构；
不同点2：
输电：开关、刀闸、电容器等设备多集中在变电站； 配电：设备沿线分散配置；
环境非常恶劣的户外。 对配电远方终端设备的抗震、抗雷击、低功耗、耐高低温
等性能要求比传统RTU要高得多。
17
3、馈线自动化的实现方式
分为就地控制和远方控制两种类型
◦ 就地控制：依靠馈线上安装的重合器和分段器自身的功能来消 除瞬时性故障和隔离永久性故障，不需要和控制中心通信即可 完成故障隔离和恢复供电；
2号 变 台 数 传 电 台 低压配电线载波
抄表集中器 R S -4 8 5 …
智能电能表
抄表集中器 R S -4 8 5 …
智能电能表
抄表集中器 R S -4 8 5 …
智能电能表
抄表集中器 R S -4 8 5 …
智能电能表
图 6-17 采 用 无 线 电 台 的 远 程 自 动 抄 表 系 统
用电管理（包括负荷管理、报装扩容等）
根据用户的用电量、分时电价、天气预报以及建筑物内的 供暖特性等进行综合分析，确定最优运行和负荷控制计划， 对集中负荷及部分工厂用电负荷进行监视、管理和控制， 并通过合理的电价结构引导用户转移负荷，平滑负荷曲线。
12
自动绘图、设备管理、故障投诉管理等
◦ 自动绘图（ＡＭ）要求直接反映电气设备的图形特征及整个电 力网络的实际部设。
其典型的四次分段三次重合的操作顺序为
分 t1合 分 t2合 分 t2合 分
20
5、分段器
分段器必须与电源侧前级主保护开关（断路器或重合 器）配合，无压时自动分闸。
分段器可开断负荷电流、关合短路电流，但不能开断 短路电流，因此不能单独作为主保护开关使用。
电压－时间型分段器两种运行模式
第一种是在正常运行时闭合的分段开关； 第二种是正常运行时断开的分段开关。
不同点3：
输电：远程终端数量少但数据采集量大，总体小； 配电：远程终端数量大但数据采集量小，总体大；
7
不同点4：
输电：设备多为远程操作； 配电：野外设备多为人工操作；
不同点5：
输电：非预想接线方式少； 配电：网络结构复杂，非预想接线方式多；
8
6、配电SCADA系统特点
SCADA是配电管理系统的基础；
3号 变 台 数 传 电 台 低压配电线载波
33
工作原理
失压后自动分闸；加压后经过一定延时（X秒，合闸时间） 自动闭合；随后可能产生3种情况:
(1)一直不失压，则一直闭合； (2)在Y秒(检测时间)内失压，分闸后不重合； (3)在Y秒后失压，则仍可重合；
22
5、就地控制馈线自动化
a
b Dd E e
A
B
Cc
(a)
a
b Dd E e
a
b 7Ds d E
◦ 故障时，获得故障记录，并能自动判别和隔离馈线故障区段， 迅速对非故障区域恢复供电。
配电远方终端
FTU(Feeder Terminal Unit)，馈线远方终端； TTU(Transformer Terminal Unit),配电变压器远方终端； RTU(Remote Terminal Unit),变电站远方终端 较EMS而言，更加复杂
18
4、重合器
自动重合器是一种能够检测故障电流、在给定时间内 断开故障电流并能进行给定次数重合的一种有“自具” 能力的控制开关。
自具：本身具有故障电流检测和操作顺序控制与执行 的能力，无需附加继电保护装置和另外的操作电源， 也不需要与外界通信。
工作原理：
如果重合成功，重合器则自动中止后续动作，并经一段延 时后恢复到预先的整定状态，为下一次故障做好准备。
主站
A
B
B
B
C
B BB
D DD
图6-2 配电SCADA系统的体系结构
A－二次集结区域子站；B－次集结区域子站；
C－开闭所RTU; D－柱上开关FTU
11
8、DMS主要功能
数据采集和监视（SCADA）及其配套的高级应用（如 网络拓扑、状态估计、负荷预报、潮流分析等）---减 少线损，改善电压质量。
自动抄表系统提高了用电管理的现代化水平
节约大量人力资源； 提高抄表的准确性； 提高管理水平；
26
2、远程自动抄表系统的构成
四部分构成： 电能表 抄表集中器 抄表交换机 中央信息处理机
27
3、电能表
脉冲电能表
◦ 输出与转盘数成正比的脉冲串； ◦ 电压型脉冲和电流型脉冲电能表两种；
较EMS中的SCADA系统，配电SCADA功能更加复杂，主 要包括以下几个方面：
（1）监控对象的数据量比输电系统多一个数量级， 数据分散、点多面广，采集信息困难；
（2）配电网操作频度和故障频度远比输电网要多， 配电SCADA系统除了采集配电网静态数据外，还必须 故障发生时的动态数据；
9
（3）鉴于对数据实时性的要求，配电SCADA系统对 远动通信规约具有特殊要求；
◦ 远方控制：由FTU采集到故障前后的各种信息并传送至控制中 心，由分析软件分析后确定故障区域和最佳供电恢复方案，最 后以遥控方式隔离故障区域，恢复正常区域供电。
就地控制
对通信要求低，投资省；只适应网络简单且结构较固定的 系统；多次重合对系统冲击大；
远方控制
对通信要求高，投资大；方式适应能力强，故障定位准确， 开关动作次数少，对系统冲击小；
如果故障是永久性的，则重合器经过预先整定的重合次数 后，就不再进行重合，即闭锁于开断状态，从而将故障线 段与供电源隔离开来。
19
重合器与普通断路器区别
◦ 开断性能：与普通断路器相似，但比普通断路器有多次重合闸 的功能；
◦ 保护控制特性：能自身完成故障检测、判断电流性质、执行开 合功能；并能记忆动作次数、恢复初始状态、完成合闸闭锁等。
23
6、远方控制的馈线自动化
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
图6-10 典型的基于FTU的馈线自动化组成示意图
馈线；
控制线；
通信线；
FTU; 分段开关； 联络开关； 断路器
24
远程自动抄表计费系统
25
1、概述
传统的人工抄表方式；
现代电子技术、通讯技术、计算机以及网络的发 展，使自动抄表成为可能；
配电是电力系统发电、输电和配电（有时也称供电和 用电）中直接面向电力用户的环节。
3
2、配电网实施范围
目前配电自动化所涉及的主要是10kV及其以下的电网， 包括10kV中压和0.4kV级低压，其中最主要的又是 10kV中压系统。
其范围一般是从变电站的主变低压10kV母线开始，直 至电力用户为止。
（1）运行状态监测和控制； （2）故障定位和隔离； （3）无故障区自动恢复供电及网络重构 ； （4）无功功率控制和电压调整； （5）需方管理、负荷监控管理； （6）远方抄表与计费自动化；
14
馈线自动化(FA)
15
1、FA的概念
馈线自动化（FA）是配电线路的自动化
◦ 正常时，实时监视馈线分段开关和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和分闸操作；
远程抄表计算机系统
1号 变 台 抄 表 交 换 机 低压配电线载波
公用电话网 2号 变 台 抄 表 交 换 机
低压配电线载波
3号 变 台 抄 表 交 换 机 低压配电线载波
抄表集中器
抄表集中器
R S-485
… 脉冲电能表
智能电能表
图 6-15 总 线 式 远 程 自 动 抄 表 系 统 框 图
31
三级网络式
A
B
15s 7s
Cc
(e)
A
B
Cc
(b)
a
b Dd E
A
B
15s
Cc
(c)
a
b Dd E
A
B
15s 7s
Cc
(d)
a
b 7Ds d E
A 15s
B 7s
闭锁 C (f) 14s
c
a
b 7Ds d 14s E
A 15s
B 7s
闭锁 C c
(g)
图6-6 辐射状网故障区域隔离的过程
代表重合器合闸状态； 代表重合器断开状态； 代表分段器合闸状态; 代表分段器断开状态； 代表分段器闭锁状态
除馈线、开关等一次设备外，还包括保护、监控终端 装置（FTU、TTU）等附加的二次设备。
4
3、配电系统结构示意图
主变
主变侧刀闸
低压侧开关
10kV母线
母线侧刀闸
母线侧刀闸
出线开关
出线开关1 母线馈线
出线刀闸
分段开关
配变
5
4、EMS 与 DMS不同
不同点1：
◦ EMS：发电和输电； ◦ DMS：供电和用电；
2、配电远方终端(RTU)特点
功能更加复杂：
◦ “四遥”基本功能;故障电流检测、低周减载、备用电源自投， 过流保护等原来属于继电保护的功能，智能化程度更高，实时 性要求也更高，实现的难度也就更大。
安装位置不同：
传统的RTU往往安装在环境相对较好的户内； 配电远方终端更多安装在电线杆上、马路边的环网柜内等
特点：
技术简单； 容易发生丢脉冲或多脉冲现象； 不可以重发，易导致计量不准； 功能单一，只能输送电能信息，难以获得最大需量、电压、
电流功率因数等多项数据；
28
智能电子表
通过串口或载波方式发送电量信息； 功能复杂，能计算处理多种信息；
Fra Baidu bibliotek 特点：
技术实现复杂； 通过串口或载波进行远方通信； 可重复发送； 功能复杂；
远程抄表计算机系统
集 中 器 /交 换 机 配电线载波
公用电话网 集 中 器 /交 换 机
集 中 器 /交 换 机 RS－ 485
… 智能电度表
… 脉冲电度表
… 智能电度表
图 6-16 采 用 三 级 网 络 的 远 程 自 动 抄 表 系 统
32
无线式
主数传电台 远程抄表计算机系统
1号 变 台 数 传 电 台 低压配电线载波
◦ 设备管理（FM）是对电气设备进行台帐、资产管理，设置一 些通用的双向查询统计工具，既可从图查询电气设备属性，也 可从设备属性查图。
◦ 故障投诉管理（TCM－Trouble Call Mangement）,又叫停 电呼叫系统
13
9、配电自动化（DA）系统功能
DA主要包括馈线自动化和变电站自动化：
21
两个参数：时限X和Y
◦ 时限X是指从分段器电源侧加压开始，到该分段器合闸的时间， 也称为合闸时间。
◦ 时限Y称为故障检测时间：当分段器关合后，如果在时间Y之 后发生失压分闸，分段器不闭锁，当重新来电时还会合闸（经 时限）；如果在时间Y内失压，则分段器闭锁，即断开后来电 也不再闭合。
◦ X>Y
（4）配电系统为三相不平衡系统，数据采集、计算 和显示更加复杂；
（5）配电系统直接面向用户，改动频繁，对可维护 性要求更高。
10
7、配电SCADA系统的基本组织形式
EMS多采用一个厂、一个所的RTU占用一个通道的 组织方式；
DMS多采用将分散在户外的分段开关控制数据集结在 若干点（区域子站），然后再上传至控制中心；
29
4、抄表集中器与交换机
抄表集中器是将远程自动抄表系统中的电能表的数据 进行一次集中的装置；
抄表集中器能处理脉冲电能表的输出脉冲信号，也 能通过RS-485方式将读取智能电子表的数据和上传；
抄表交换机是远程抄表系统的数据二次集中设备； 通过公网与中心计算机相连；
30
5、远程自动抄表系统的典型方案-总线式
第五章 电力系统调度自动化
1
1、配电系统概念
通常把电力系统中二次降压变电所低压侧直接或降压 后向用户供电的网络，称为配电网，包括馈线、降压 变压器、断路器、各种开关等设备。
2
整个配电系统由配电网、继电保护、自动装置、测量 和计量仪表以及通信和控制设备等构成，按照一定的 规则运行，以高质量的电能持续地满足电力用户的需 求。
不同点2：
EMS：用于大区级电网和省级调度中心； DMS：用于地区级；
不同点3：
EMS：管理对象为电厂和高压网络，相对集中； DMS：管理对象为低压网络，相对分散；
6
5、输电系统与配电系统的不同
不同点1：
输电：为多环网结构； 配电：为辐射型或少环网结构；
不同点2：
输电：开关、刀闸、电容器等设备多集中在变电站； 配电：设备沿线分散配置；
环境非常恶劣的户外。 对配电远方终端设备的抗震、抗雷击、低功耗、耐高低温
等性能要求比传统RTU要高得多。
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3、馈线自动化的实现方式
分为就地控制和远方控制两种类型
◦ 就地控制：依靠馈线上安装的重合器和分段器自身的功能来消 除瞬时性故障和隔离永久性故障，不需要和控制中心通信即可 完成故障隔离和恢复供电；
2号 变 台 数 传 电 台 低压配电线载波
抄表集中器 R S -4 8 5 …
智能电能表
抄表集中器 R S -4 8 5 …
智能电能表
抄表集中器 R S -4 8 5 …
智能电能表
抄表集中器 R S -4 8 5 …
智能电能表
图 6-17 采 用 无 线 电 台 的 远 程 自 动 抄 表 系 统
用电管理（包括负荷管理、报装扩容等）
根据用户的用电量、分时电价、天气预报以及建筑物内的 供暖特性等进行综合分析，确定最优运行和负荷控制计划， 对集中负荷及部分工厂用电负荷进行监视、管理和控制， 并通过合理的电价结构引导用户转移负荷，平滑负荷曲线。
12
自动绘图、设备管理、故障投诉管理等
◦ 自动绘图（ＡＭ）要求直接反映电气设备的图形特征及整个电 力网络的实际部设。
其典型的四次分段三次重合的操作顺序为
分 t1合 分 t2合 分 t2合 分
20
5、分段器
分段器必须与电源侧前级主保护开关（断路器或重合 器）配合，无压时自动分闸。
分段器可开断负荷电流、关合短路电流，但不能开断 短路电流，因此不能单独作为主保护开关使用。
电压－时间型分段器两种运行模式
第一种是在正常运行时闭合的分段开关； 第二种是正常运行时断开的分段开关。
不同点3：
输电：远程终端数量少但数据采集量大，总体小； 配电：远程终端数量大但数据采集量小，总体大；
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不同点4：
输电：设备多为远程操作； 配电：野外设备多为人工操作；
不同点5：
输电：非预想接线方式少； 配电：网络结构复杂，非预想接线方式多；
8
6、配电SCADA系统特点
SCADA是配电管理系统的基础；
3号 变 台 数 传 电 台 低压配电线载波
33
工作原理
失压后自动分闸；加压后经过一定延时（X秒，合闸时间） 自动闭合；随后可能产生3种情况:
(1)一直不失压，则一直闭合； (2)在Y秒(检测时间)内失压，分闸后不重合； (3)在Y秒后失压，则仍可重合；
22
5、就地控制馈线自动化
a
b Dd E e
A
B
Cc
(a)
a
b Dd E e
a
b 7Ds d E
◦ 故障时，获得故障记录，并能自动判别和隔离馈线故障区段， 迅速对非故障区域恢复供电。
配电远方终端
FTU(Feeder Terminal Unit)，馈线远方终端； TTU(Transformer Terminal Unit),配电变压器远方终端； RTU(Remote Terminal Unit),变电站远方终端 较EMS而言，更加复杂
18
4、重合器
自动重合器是一种能够检测故障电流、在给定时间内 断开故障电流并能进行给定次数重合的一种有“自具” 能力的控制开关。
自具：本身具有故障电流检测和操作顺序控制与执行 的能力，无需附加继电保护装置和另外的操作电源， 也不需要与外界通信。
工作原理：
如果重合成功，重合器则自动中止后续动作，并经一段延 时后恢复到预先的整定状态，为下一次故障做好准备。
主站
A
B
B
B
C
B BB
D DD
图6-2 配电SCADA系统的体系结构
A－二次集结区域子站；B－次集结区域子站；
C－开闭所RTU; D－柱上开关FTU
11
8、DMS主要功能
数据采集和监视（SCADA）及其配套的高级应用（如 网络拓扑、状态估计、负荷预报、潮流分析等）---减 少线损，改善电压质量。
自动抄表系统提高了用电管理的现代化水平
节约大量人力资源； 提高抄表的准确性； 提高管理水平；
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2、远程自动抄表系统的构成
四部分构成： 电能表 抄表集中器 抄表交换机 中央信息处理机
27
3、电能表
脉冲电能表
◦ 输出与转盘数成正比的脉冲串； ◦ 电压型脉冲和电流型脉冲电能表两种；
较EMS中的SCADA系统，配电SCADA功能更加复杂，主 要包括以下几个方面：
（1）监控对象的数据量比输电系统多一个数量级， 数据分散、点多面广，采集信息困难；
（2）配电网操作频度和故障频度远比输电网要多， 配电SCADA系统除了采集配电网静态数据外，还必须 故障发生时的动态数据；
9
（3）鉴于对数据实时性的要求，配电SCADA系统对 远动通信规约具有特殊要求；
◦ 远方控制：由FTU采集到故障前后的各种信息并传送至控制中 心，由分析软件分析后确定故障区域和最佳供电恢复方案，最 后以遥控方式隔离故障区域，恢复正常区域供电。
就地控制
对通信要求低，投资省；只适应网络简单且结构较固定的 系统；多次重合对系统冲击大；
远方控制
对通信要求高，投资大；方式适应能力强，故障定位准确， 开关动作次数少，对系统冲击小；
如果故障是永久性的，则重合器经过预先整定的重合次数 后，就不再进行重合，即闭锁于开断状态，从而将故障线 段与供电源隔离开来。
19
重合器与普通断路器区别
◦ 开断性能：与普通断路器相似，但比普通断路器有多次重合闸 的功能；
◦ 保护控制特性：能自身完成故障检测、判断电流性质、执行开 合功能；并能记忆动作次数、恢复初始状态、完成合闸闭锁等。
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6、远方控制的馈线自动化
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
图6-10 典型的基于FTU的馈线自动化组成示意图
馈线；
控制线；
通信线；
FTU; 分段开关； 联络开关； 断路器
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远程自动抄表计费系统
25
1、概述
传统的人工抄表方式；
现代电子技术、通讯技术、计算机以及网络的发 展，使自动抄表成为可能；
配电是电力系统发电、输电和配电（有时也称供电和 用电）中直接面向电力用户的环节。
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2、配电网实施范围
目前配电自动化所涉及的主要是10kV及其以下的电网， 包括10kV中压和0.4kV级低压，其中最主要的又是 10kV中压系统。
其范围一般是从变电站的主变低压10kV母线开始，直 至电力用户为止。
（1）运行状态监测和控制； （2）故障定位和隔离； （3）无故障区自动恢复供电及网络重构 ； （4）无功功率控制和电压调整； （5）需方管理、负荷监控管理； （6）远方抄表与计费自动化；
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馈线自动化(FA)
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1、FA的概念
馈线自动化（FA）是配电线路的自动化
◦ 正常时，实时监视馈线分段开关和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和分闸操作；
远程抄表计算机系统
1号 变 台 抄 表 交 换 机 低压配电线载波
公用电话网 2号 变 台 抄 表 交 换 机
低压配电线载波
3号 变 台 抄 表 交 换 机 低压配电线载波
抄表集中器
抄表集中器
R S-485
… 脉冲电能表
智能电能表
图 6-15 总 线 式 远 程 自 动 抄 表 系 统 框 图
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三级网络式
A
B
15s 7s
Cc
(e)
A
B
Cc
(b)
a
b Dd E
A
B
15s
Cc
(c)
a
b Dd E
A
B
15s 7s
Cc
(d)
a
b 7Ds d E
A 15s
B 7s
闭锁 C (f) 14s
c
a
b 7Ds d 14s E
A 15s
B 7s
闭锁 C c
(g)
图6-6 辐射状网故障区域隔离的过程
代表重合器合闸状态； 代表重合器断开状态； 代表分段器合闸状态; 代表分段器断开状态； 代表分段器闭锁状态
除馈线、开关等一次设备外，还包括保护、监控终端 装置（FTU、TTU）等附加的二次设备。
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3、配电系统结构示意图
主变
主变侧刀闸
低压侧开关
10kV母线
母线侧刀闸
母线侧刀闸
出线开关
出线开关1 母线馈线
出线刀闸
分段开关
配变
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4、EMS 与 DMS不同
不同点1：
◦ EMS：发电和输电； ◦ DMS：供电和用电；