第7章 馈线开关设备及馈线自动化
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图，图中上方框为真空灭弧室，下方框为永磁操作机构。 图7-4(b)为开关本体的机构示意图。
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(a) ISM单相结构示意图 (b)开关本体示意图 图7-4 开关本体机构示意图
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（2） TRC智能控制箱
控制箱是重合器的智能部分，负责从开关本体得到模拟量、信号量、并进 行计算处理，实现保护、和下达分合闸控制命令、实现对重合器本体的监视诊 断，通信口实现重合器对外的信息传送。 1） 配电自动化监控单元 是保护、监控一体化综合功能IED单元，即完成 馈线终端单元FTU的任务，和实现装置的就地保护、控制逻辑。监控单元配置 通信口为：RS232通信口，传输速度为300~9600bps，支持DNP3.0、SC1801、 IEC61870-5-101等各种通信协议的RS232通信口，RS232维护口，用配置软 件对监控单元监控、故障分析、谐波分析、通讯规约、保护参数进行整定及配 置，传输速度为300~19.2kbps;LonWorks接口对重合器进行组网。遥测量的采 集及计算，监控单元通过交流采样方式得到线路的电压、电流，计算出线路的 有功功率、无功功率及其它相关的电气量，表7-2列出具体能测量的电气量。
⑨ 过流故障检测 监控器可自动检测出配电线路的相间短路故障，记录故 障数据，并且根据具体的通讯规约向主站报告。监控器还具有故障的 方向及测距功能，可根据故障时线路的电流值和电压值及线路单位长 度的电抗值计算故障距离。 过电流检测整定值及线路参数既可以通过配置软件设置，也可远方通 过通讯规约进行配置。 ⑩ 单相接地检测 监控单元可以通过监视线路零序电流和(或)零序电压判 断单相接地故障，并自动记录故障。
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（1）重合器的开关
OSM模块采用三个单相开关模块ISM。ISM采用纵向磁 场的紧凑型真空灭弧室，使触头表面的电弧均匀分布，提 高了真空灭弧室的开断性能。用单片焊接而成的金属波纹 管取代了传统的锻压成形工艺。缩小了波纹管的体积，大
大提高了真空灭弧室的机械寿命。图7-4(a)为ISM结构示意
分—t1—合分—t2—合分—t3—合分。
t1、t2、t3可调或固定，取决与重合器灭弧室 的介质恢复时间，且随不同产品而异。
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按配电网运行的需要调整合分的次数和间隔时间。 例如，重合器预先的操作顺序可整定为“二快二 慢”、“一快三慢”、“一快二慢”等。 “快”按快速t-I特性曲线整定分闸; “慢”按某一条慢速t-I特性曲线整定分闸。 如线路为永久性故障，当预定的分合闸顺序完 成后，最终重合失败，重合器闭锁在分闸状态，需 遥控或手动复位才能解除闭锁。 若线路发生的是瞬时性故障，则在循环分合闸 顺序中任意一次重合成功后即中断后续分合闸操作， 经一定延时后自动恢复到预先整定的状态，为下一 次故障动作做好准备。
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③ 反时限保护 反时限安—秒特性曲线标准采用 了IEC255国际标准，包括标准反时限、非常反时 限、极端反时限共六种特性曲线。 ④ 加速跳闸保护 加速跳闸保护根据重合器的 1~4次过流跳闸定值进行设定，具体设定值为跳闸 次数。当在就地手动合闸到故障、远方遥合到故障、 一侧有压一侧无压备投到故障上，控制器将加速跳 闸，并进入合闸闭锁状态。 ⑤ 重合控制功能 包括重合控制顺序的设定、反 时限曲线的选择、重合时间间隔的控制、复位时间 的设定，以及与之配套的合闸闭锁功能、人工操作 功能等。动作顺序:分－t1－合分－t2－合分－t3－ 合分，t1范围为0.1-600秒，t2范围为1-600秒，t3 范围为1-600秒, 时间调整分辨率为0.01秒。
安装在现场示意图，图7-3(b)为重合器各部分联接原理图。
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TRC智能控制箱
分合闸驱动器CM
电源
故障 正常 空接点合闸 空接点分闸 开关状 态
OSM开关本体
线 圈
开关位置 触点 合闸 分闸
配电自动化 监控单元
二次电流
(a) （ b） 图7-3 OSM-12(24)重合器意图 (a) 现场安装示意图 （b）各部分连接原理图
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图7-2重合器的t-I特性曲线 （a）相间短路跳闸的TCC； （b）接地短路跳闸TCC(反时限 特性)；（c）接地短路跳闸的TCC（定时限特性）
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Βιβλιοθήκη Baidu. 重合器的操作顺序
重合器的操作顺序指重合器进入合闸闭锁状态 前，在规定的重合闸间隔、t--I特性等参数下应完 成的分合闸次数。不同类型的重合器的分合操作次 数，分闸快慢动作特性，重合间隔等也不同， 典型的三次重合四次分闸的操作顺序为:
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3. 典型重合器之一
CHZW(OSM)-12(24)/D630-16型户外交流高压真空自动 重合器是特瑞德电气引进德国技术设计生产的三相交流 50Hz、额定电压12(24)kV的户外开关设备。 OSM开关模块的控制、监测、通讯由TRC控制箱进行， OSM开关模块经二次端子保护端盖通过屏蔽控制电缆与控 制箱TRC连接。图7-3(a)为CHZW(OSM)-12/D630-16重合器
线路故障有相间短路故障和三相短路故障之区 别，因此t-I特性曲线亦有两组。
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相间短路：TCC曲线有反时限特性，以便与熔断器的时 间-电流特性相配合。图7-2(a)的曲线中曲线1是快速曲线，曲 线2和3是延时和超延时曲线。 接地短路跳闸的TCC曲线：一组反时限，一组定时限。
例如CHZ3A-12重合器提供20条定时限或反时限特性。
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11 12 13
相角
频率 输出有功电度 输出无功电度
度(°)
赫兹(Hz) KWh KVarh
A, B, C三相的相角
从A相电压输入计算得到的线路频率 向线路输出的有功电度 向线路输出的无功电度
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输入有功电度
输入无功电度
KWh
KVarh
从线路上吸收的有功电度
从线路上吸收的无功电度
第7章 馈线开关设备及馈线自动化
第7章 馈线开关设备及馈线自动化
馈线是中压配电系统中重要组成部分，完成将 变电站中压馈出的电能输送到用户的任务. 中压馈线有架空、电缆馈线两种。
馈线自动化系统，是配电自动化系统中非常重要 的一个环节。是对配电线路上的设备进行远方实时 监视、协调及控制的一个集成系统。
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2） 分合闸驱动器CM 控制模块，接收配电自动化单元的分闸、合闸信 号，将信号转换成开关分闸、合闸信号，控制开关的分、合闸；实现 控制信号的闭锁，即在分闸命令未结束时，如果收到一个合闸命令对 合闸命令进行闭锁，在分闸结束时，不接收合闸命令，断路器只执行 一次分闸操作；控制模块对开关本体的异常进行在线自我监控、诊断, 当开关发生故障时，就会由分合闸驱动器CM发出告警信号。 3） 电源模块 控制箱电源为专门设计的UPS，内部设有智能电源模块， 由一路或两路自动转换电源以及蓄电池组成。电源系统保证控制器在 两路电源都出现故障时，仍可保证控制箱在24小时之内正常的工作。
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（2） TRC智能控制箱
控制箱是重合器的智能部分，负责从开关本体得到模拟量、信号量、并进 行计算处理，实现保护、和下达分合闸控制命令、实现对重合器本体的监视诊 断，通信口实现重合器对外的信息传送。 1） 配电自动化监控单元 配电自动化监控单元，是保护、监控一体化综合 功能IED单元，即完成馈线终端单元FTU的任务，和实现装置的就地保护、控 制逻辑。监控单元配置通信口为：RS232通信口，传输速度为300~9600bps， 支持DNP3.0、SC1801、IEC61870-5-101等各种通信协议的RS232通信口， RS232维护口，用配置软件对监控单元监控、故障分析、谐波分析、通讯规约、 保护参数进行整定及配置，传输速度为300~19.2kbps;LonWorks接口对重合器 进行组网。遥测量的采集及计算，监控单元通过交流采样方式得到线路的电压、 电流，计算出线路的有功功率、无功功率及其它相关的电气量，表7-2列出具
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重合器 由灭弧室、操作机构、控制系统和 高压合闸线圈构成。 识别故障，断开故障电流，多次重 合。 自身具有检测故障电流功能，自动 分闸，再次重合，无须通信和接受 命令。 具有反时限和定时限开断特性。 多次重合闸 变电站或架空线路
断路器 由灭弧室和操作机构 组成 断开故障电流，电路 分合闸。 只能接受保护动作分 闸和控制室遥控命令 分合。 控制、重合均由控制 器决定。 一次重合 变电站或开闭所
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本章:
对和馈线自动化相关的重合器、分段器的 基本工作原理、特点及功能等进行说明.
给出FTU、TTU、DTU及配电子站的组成 及功能。 在此基础上，给出目前常用的馈线自动化 实现方法。
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第7章 馈线开关设备及馈线自动化
7.1 重合器
7.1.1 重合器及其特点
重合器: 是一种具有控制功能和保护功能 的开关设备。 能进行故障电流检测，和在给定时间内 按预先整定的分、合闸操作次数遮断故障电 流，以及进行给定次数重合的开关。
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本体上配置有电流互感器，其控制器不 仅能完成电压、电流的测量和其相对应的重 合功能，其还能完成馈线自动化需要的其它 功能。
重合器=高性能断路器+控制器
断路器开断故障电流的能力和灭弧 介质的恢复能力高于一般的断路器.
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重合器和断路器的比较 特性 结构 功能 动作方式 开断特点 多次重合 闸 安装地点
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⑦ 闭锁功能 在完成设定的操作顺序后，监控单元自动进入合闸闭锁状态， 并且通过智能控制器信号端子输出闭锁信号。当重合器闭锁后，监控 器可通过就地的手动方式或远方的遥控方式解除闭锁状态。⑧ 一侧有 压、一侧无压自动合闸功能 监控单检测重合器两侧TV的输出电压，当 一侧的电压由正常转换为失压状态时，监控单元根据设置的延迟时间 后，发出合闸命令。如果当一侧有压、一侧无压自动合闸到故障线路 (短路故障)上时，控制器将加速跳闸，不再重合，并且进入闭锁状态。
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监控单元测量的信号量包括，开关分合状态、蓄电池状态、交流输 入电源状态、就地远方切换、手动操作、手动复归等。
监控单元能接收的遥控量有分闸、合闸控制。
监控单元能提供定时限保护、过流速断保护、反时限保护和加速跳 闸保护，还提供失压保护、零序电流过流保护。 ① 定时限保护 定时限过流保护检测相间短路故障，定时限过流保 护检测到过流故障后，延时一段时间发出动作命令。 ② 过流速断 当故障电流大于设定电流与速断倍率的乘积时，速断保 护无时限发出动作命令。
体能测量的电气量。
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序号
名称
单位
说明
1
2 3 4 5 6 7 8 9
相电压
线电压 电流 中性点电压 中性点电流 有功功率 无功功率 视在功率 功率因数
伏(V)
伏(V) 安(A) 伏(V) 安(A) 瓦(W) 乏(Var) 伏安(VA)
A相、B相和C相三个相电压有效值
AB相间、BC相间和AC相间三个线电压有效值 A相、B相和C相三个相电流有效值 3倍的零序电压 3倍的零序电流 A, B, C三相的有功功率和总有功功率 A, B, C三相的无功功率和总无功功率 A, B, C三相的视在功率和总视在功率 A, B, C三相的功率因数和总功率因数
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（a）CHZ7-12三相共箱式自动重合器 (b) ZCW32-12/630-20智能重合器
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7.1.2 重合器的结构 灭弧方式：开断单元为SF6或真空灭弧室，SF6灭 弧室有被真空灭弧替代的趋势。 按真空灭弧室的安装方式:
三相共箱式
三相分体式两种。
共箱式，箱中充SF6，SF6气体对灭弧室和机构 的起保护作用，适合户外。
控制器形式：重合器的控制器均为IED式的控 制器。用控制电缆和重合器开关本体连接。
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7.1.3 重合器的基本技术参数 1. 重合器的时间—电流特性TCC
电流特性曲线TCC：指重合器的开断时间与开 断电流之间的关系曲线。
两种t-I特性曲线： （1） 快速(instance)：一般只有一条，与断路 器中的速断保护相类似。重合器第一次开断整定在 快速动作曲线上，动作时间为30~40ms。 （2）慢速(delayed)：可以有多条，一般TCC可 达到数十条。TCC越多，越便于和保护相配合。
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(a) ISM单相结构示意图 (b)开关本体示意图 图7-4 开关本体机构示意图
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（2） TRC智能控制箱
控制箱是重合器的智能部分，负责从开关本体得到模拟量、信号量、并进 行计算处理，实现保护、和下达分合闸控制命令、实现对重合器本体的监视诊 断，通信口实现重合器对外的信息传送。 1） 配电自动化监控单元 是保护、监控一体化综合功能IED单元，即完成 馈线终端单元FTU的任务，和实现装置的就地保护、控制逻辑。监控单元配置 通信口为：RS232通信口，传输速度为300~9600bps，支持DNP3.0、SC1801、 IEC61870-5-101等各种通信协议的RS232通信口，RS232维护口，用配置软 件对监控单元监控、故障分析、谐波分析、通讯规约、保护参数进行整定及配 置，传输速度为300~19.2kbps;LonWorks接口对重合器进行组网。遥测量的采 集及计算，监控单元通过交流采样方式得到线路的电压、电流，计算出线路的 有功功率、无功功率及其它相关的电气量，表7-2列出具体能测量的电气量。
⑨ 过流故障检测 监控器可自动检测出配电线路的相间短路故障，记录故 障数据，并且根据具体的通讯规约向主站报告。监控器还具有故障的 方向及测距功能，可根据故障时线路的电流值和电压值及线路单位长 度的电抗值计算故障距离。 过电流检测整定值及线路参数既可以通过配置软件设置，也可远方通 过通讯规约进行配置。 ⑩ 单相接地检测 监控单元可以通过监视线路零序电流和(或)零序电压判 断单相接地故障，并自动记录故障。
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（1）重合器的开关
OSM模块采用三个单相开关模块ISM。ISM采用纵向磁 场的紧凑型真空灭弧室，使触头表面的电弧均匀分布，提 高了真空灭弧室的开断性能。用单片焊接而成的金属波纹 管取代了传统的锻压成形工艺。缩小了波纹管的体积，大
大提高了真空灭弧室的机械寿命。图7-4(a)为ISM结构示意
分—t1—合分—t2—合分—t3—合分。
t1、t2、t3可调或固定，取决与重合器灭弧室 的介质恢复时间，且随不同产品而异。
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按配电网运行的需要调整合分的次数和间隔时间。 例如，重合器预先的操作顺序可整定为“二快二 慢”、“一快三慢”、“一快二慢”等。 “快”按快速t-I特性曲线整定分闸; “慢”按某一条慢速t-I特性曲线整定分闸。 如线路为永久性故障，当预定的分合闸顺序完 成后，最终重合失败，重合器闭锁在分闸状态，需 遥控或手动复位才能解除闭锁。 若线路发生的是瞬时性故障，则在循环分合闸 顺序中任意一次重合成功后即中断后续分合闸操作， 经一定延时后自动恢复到预先整定的状态，为下一 次故障动作做好准备。
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③ 反时限保护 反时限安—秒特性曲线标准采用 了IEC255国际标准，包括标准反时限、非常反时 限、极端反时限共六种特性曲线。 ④ 加速跳闸保护 加速跳闸保护根据重合器的 1~4次过流跳闸定值进行设定，具体设定值为跳闸 次数。当在就地手动合闸到故障、远方遥合到故障、 一侧有压一侧无压备投到故障上，控制器将加速跳 闸，并进入合闸闭锁状态。 ⑤ 重合控制功能 包括重合控制顺序的设定、反 时限曲线的选择、重合时间间隔的控制、复位时间 的设定，以及与之配套的合闸闭锁功能、人工操作 功能等。动作顺序:分－t1－合分－t2－合分－t3－ 合分，t1范围为0.1-600秒，t2范围为1-600秒，t3 范围为1-600秒, 时间调整分辨率为0.01秒。
安装在现场示意图，图7-3(b)为重合器各部分联接原理图。
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TRC智能控制箱
分合闸驱动器CM
电源
故障 正常 空接点合闸 空接点分闸 开关状 态
OSM开关本体
线 圈
开关位置 触点 合闸 分闸
配电自动化 监控单元
二次电流
(a) （ b） 图7-3 OSM-12(24)重合器意图 (a) 现场安装示意图 （b）各部分连接原理图
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图7-2重合器的t-I特性曲线 （a）相间短路跳闸的TCC； （b）接地短路跳闸TCC(反时限 特性)；（c）接地短路跳闸的TCC（定时限特性）
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Βιβλιοθήκη Baidu. 重合器的操作顺序
重合器的操作顺序指重合器进入合闸闭锁状态 前，在规定的重合闸间隔、t--I特性等参数下应完 成的分合闸次数。不同类型的重合器的分合操作次 数，分闸快慢动作特性，重合间隔等也不同， 典型的三次重合四次分闸的操作顺序为:
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3. 典型重合器之一
CHZW(OSM)-12(24)/D630-16型户外交流高压真空自动 重合器是特瑞德电气引进德国技术设计生产的三相交流 50Hz、额定电压12(24)kV的户外开关设备。 OSM开关模块的控制、监测、通讯由TRC控制箱进行， OSM开关模块经二次端子保护端盖通过屏蔽控制电缆与控 制箱TRC连接。图7-3(a)为CHZW(OSM)-12/D630-16重合器
线路故障有相间短路故障和三相短路故障之区 别，因此t-I特性曲线亦有两组。
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相间短路：TCC曲线有反时限特性，以便与熔断器的时 间-电流特性相配合。图7-2(a)的曲线中曲线1是快速曲线，曲 线2和3是延时和超延时曲线。 接地短路跳闸的TCC曲线：一组反时限，一组定时限。
例如CHZ3A-12重合器提供20条定时限或反时限特性。
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相角
频率 输出有功电度 输出无功电度
度(°)
赫兹(Hz) KWh KVarh
A, B, C三相的相角
从A相电压输入计算得到的线路频率 向线路输出的有功电度 向线路输出的无功电度
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输入有功电度
输入无功电度
KWh
KVarh
从线路上吸收的有功电度
从线路上吸收的无功电度
第7章 馈线开关设备及馈线自动化
第7章 馈线开关设备及馈线自动化
馈线是中压配电系统中重要组成部分，完成将 变电站中压馈出的电能输送到用户的任务. 中压馈线有架空、电缆馈线两种。
馈线自动化系统，是配电自动化系统中非常重要 的一个环节。是对配电线路上的设备进行远方实时 监视、协调及控制的一个集成系统。
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2） 分合闸驱动器CM 控制模块，接收配电自动化单元的分闸、合闸信 号，将信号转换成开关分闸、合闸信号，控制开关的分、合闸；实现 控制信号的闭锁，即在分闸命令未结束时，如果收到一个合闸命令对 合闸命令进行闭锁，在分闸结束时，不接收合闸命令，断路器只执行 一次分闸操作；控制模块对开关本体的异常进行在线自我监控、诊断, 当开关发生故障时，就会由分合闸驱动器CM发出告警信号。 3） 电源模块 控制箱电源为专门设计的UPS，内部设有智能电源模块， 由一路或两路自动转换电源以及蓄电池组成。电源系统保证控制器在 两路电源都出现故障时，仍可保证控制箱在24小时之内正常的工作。
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（2） TRC智能控制箱
控制箱是重合器的智能部分，负责从开关本体得到模拟量、信号量、并进 行计算处理，实现保护、和下达分合闸控制命令、实现对重合器本体的监视诊 断，通信口实现重合器对外的信息传送。 1） 配电自动化监控单元 配电自动化监控单元，是保护、监控一体化综合 功能IED单元，即完成馈线终端单元FTU的任务，和实现装置的就地保护、控 制逻辑。监控单元配置通信口为：RS232通信口，传输速度为300~9600bps， 支持DNP3.0、SC1801、IEC61870-5-101等各种通信协议的RS232通信口， RS232维护口，用配置软件对监控单元监控、故障分析、谐波分析、通讯规约、 保护参数进行整定及配置，传输速度为300~19.2kbps;LonWorks接口对重合器 进行组网。遥测量的采集及计算，监控单元通过交流采样方式得到线路的电压、 电流，计算出线路的有功功率、无功功率及其它相关的电气量，表7-2列出具
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重合器 由灭弧室、操作机构、控制系统和 高压合闸线圈构成。 识别故障，断开故障电流，多次重 合。 自身具有检测故障电流功能，自动 分闸，再次重合，无须通信和接受 命令。 具有反时限和定时限开断特性。 多次重合闸 变电站或架空线路
断路器 由灭弧室和操作机构 组成 断开故障电流，电路 分合闸。 只能接受保护动作分 闸和控制室遥控命令 分合。 控制、重合均由控制 器决定。 一次重合 变电站或开闭所
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本章:
对和馈线自动化相关的重合器、分段器的 基本工作原理、特点及功能等进行说明.
给出FTU、TTU、DTU及配电子站的组成 及功能。 在此基础上，给出目前常用的馈线自动化 实现方法。
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第7章 馈线开关设备及馈线自动化
7.1 重合器
7.1.1 重合器及其特点
重合器: 是一种具有控制功能和保护功能 的开关设备。 能进行故障电流检测，和在给定时间内 按预先整定的分、合闸操作次数遮断故障电 流，以及进行给定次数重合的开关。
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本体上配置有电流互感器，其控制器不 仅能完成电压、电流的测量和其相对应的重 合功能，其还能完成馈线自动化需要的其它 功能。
重合器=高性能断路器+控制器
断路器开断故障电流的能力和灭弧 介质的恢复能力高于一般的断路器.
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重合器和断路器的比较 特性 结构 功能 动作方式 开断特点 多次重合 闸 安装地点
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⑦ 闭锁功能 在完成设定的操作顺序后，监控单元自动进入合闸闭锁状态， 并且通过智能控制器信号端子输出闭锁信号。当重合器闭锁后，监控 器可通过就地的手动方式或远方的遥控方式解除闭锁状态。⑧ 一侧有 压、一侧无压自动合闸功能 监控单检测重合器两侧TV的输出电压，当 一侧的电压由正常转换为失压状态时，监控单元根据设置的延迟时间 后，发出合闸命令。如果当一侧有压、一侧无压自动合闸到故障线路 (短路故障)上时，控制器将加速跳闸，不再重合，并且进入闭锁状态。
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监控单元测量的信号量包括，开关分合状态、蓄电池状态、交流输 入电源状态、就地远方切换、手动操作、手动复归等。
监控单元能接收的遥控量有分闸、合闸控制。
监控单元能提供定时限保护、过流速断保护、反时限保护和加速跳 闸保护，还提供失压保护、零序电流过流保护。 ① 定时限保护 定时限过流保护检测相间短路故障，定时限过流保 护检测到过流故障后，延时一段时间发出动作命令。 ② 过流速断 当故障电流大于设定电流与速断倍率的乘积时，速断保 护无时限发出动作命令。
体能测量的电气量。
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名称
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说明
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相电压
线电压 电流 中性点电压 中性点电流 有功功率 无功功率 视在功率 功率因数
伏(V)
伏(V) 安(A) 伏(V) 安(A) 瓦(W) 乏(Var) 伏安(VA)
A相、B相和C相三个相电压有效值
AB相间、BC相间和AC相间三个线电压有效值 A相、B相和C相三个相电流有效值 3倍的零序电压 3倍的零序电流 A, B, C三相的有功功率和总有功功率 A, B, C三相的无功功率和总无功功率 A, B, C三相的视在功率和总视在功率 A, B, C三相的功率因数和总功率因数
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（a）CHZ7-12三相共箱式自动重合器 (b) ZCW32-12/630-20智能重合器
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7.1.2 重合器的结构 灭弧方式：开断单元为SF6或真空灭弧室，SF6灭 弧室有被真空灭弧替代的趋势。 按真空灭弧室的安装方式:
三相共箱式
三相分体式两种。
共箱式，箱中充SF6，SF6气体对灭弧室和机构 的起保护作用，适合户外。
控制器形式：重合器的控制器均为IED式的控 制器。用控制电缆和重合器开关本体连接。
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7.1.3 重合器的基本技术参数 1. 重合器的时间—电流特性TCC
电流特性曲线TCC：指重合器的开断时间与开 断电流之间的关系曲线。
两种t-I特性曲线： （1） 快速(instance)：一般只有一条，与断路 器中的速断保护相类似。重合器第一次开断整定在 快速动作曲线上，动作时间为30~40ms。 （2）慢速(delayed)：可以有多条，一般TCC可 达到数十条。TCC越多，越便于和保护相配合。