配网自动化及其实现方式(电压时间型、电流计数型工作原理)

实施步骤
区域式扩展，初步采用简易自动化方式
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DAS对配网改造的要求
*10kV电源容量及分布点合理，满足N-1要求
*10kV主网架已基本形成，主干线或主支线可相互联络 *主干线或主支线供电能力可满足负荷增长和负荷转带的 需要 *线路参数和负荷资料等基本齐全。
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3、3 变电站自动化（SA）
SA的概念： 以数字信号处理为基础，将保护、自动重合闸、故障录波 等各种自动化装臵以及测量、控制等结合在一起的系统 实施SA的必要性 1、提高变电站的可控性 实现无人值班变电站、提高劳动生产率、减少误操作 2、简化系统，信息共享，减少电缆等
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2、配电管理系统DMS与能量管理系统EMS的比较 EMS DMS
*组成
计算机硬件 +SCADA+PAS 发电成本 输电损耗 静、动态稳定性 计算机硬件 +SCADA+DPAS+配电 管理 降低输电损耗 隔离故障并恢复供电 改善与用户的关系
*目标 *手段
改变全网P、Q
维护检修 控制开关 与用户接触
开断.重合由控制保护系统决定.
安装地点
一般安装于变电站内
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（2）负荷开关
1）柱上负荷开关是指在架空线路上能够关合和开断负荷电 流及过载电流，亦可用作关合和开断空载长线、空载变压器 和电容器组的一种带有简单灭弧装臵的配电开关电器。 2）柱上负荷开关必须能承受其所在电路的短时和峰值耐受 电流，同时要满足所在电路绝缘等要求 3）负荷开关不同于断路器，不能进行短路开断，只能进行负 荷开断
保护 功能
*自检功能 *发送保护装臵信息
*保护装臵复归、当地显示
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3.4.1馈线自动化的实现方式
1、配电网各种开关介绍
（1）交流高压断路器
开关特性: ★能够关合、承载、开断运行回路的正常电流，也能够在 规定时间内关合、承载及开关规定过载（包括短路电流） ★断路器的循环操作顺序常由标准统一规定 如： 分-0.5s-合分-180s-合分 ★断路器所配继电保护有定时限和反时限之分
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断路器的定时限和反时限概念
★断路器常用的速断与过流保护，也有不同的开断时延，但这种时延只与保护 范围有关，一种故障电流对应一种开断时间
T
Id 大
L
Id 小
t 2 1
双时限: 两种动作特性 1:定时限特性,t不随I变化. 应用于l随电流变化不明显场合,如较短线路. 2:反时限特性,t随I变化. 应用于I随电流变化明显场合,如较长线路.
20
对第一阶段SA的评价
3.没有做到资源共享，增加了投资且使现场造成复杂性，影 响系统的可靠性； 远动装置和微机监测系统一个受制于调度所，一个是 服务于当地监测
4.继电保护装臵动作正确不能保证。整定以及故障录波等由 现场人工进行。
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第二阶段：
变电站控制室设臵计算机系统，另设臵一数据采集和 控制部件。集中采集数据、集中计算与处理、再完成 微机保护、监控和自动控制等。 彩显
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*故障投诉TC
DMS各组成部分功能的概括
指接到停电投诉后，GIS通过调用GIS和SCADA，迅速查 明故障地点和影响范围，选择合理的操作顺序和路径，显 示处理过程中的进展，并自动将有关信息转给用户投诉电 话应答系统 *用户信息CIS 借助于GIS，对大量用户信息，如用户名称、地址、帐号、 电话、用电量和负荷、供电优先级、停电记录等进行处理， 便于迅速判断故障的影响范围，而用电量和负荷统计信息 还可以作为网络潮流分析的依据
4、通过经常性的自检和提供多组整定值来提高系统的可靠性。
缺点：1、抗电磁干扰、耐腐蚀和抗震动等的能力。
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1、现场单元功能与性能 （针对第三阶段变电站自动化）
监控 功能 *‚四遥‛信息的采集与发送 *关键芯片的定时自检 *与保护单元的通信 *当地显示 *接受后台机下发的保护定值的修改
现场 单元 功能
1、配电系统自动化功能分析
*SCADA功能 *变电站自动化SA *馈线自动化FA 配网自动化系统DAS
由DA而来
*自动绘图/设备管理/地理信息系统AM/FM/GIS *配电系统高级应用软件DPAS *配电工作管理DWM *故障投诉TC *用户信息系统CIS *负荷管理LM *远方抄表系统AMR 配电需求侧管理DSM 配电管理功 能DMS
两方面： ★降低线损，提高供电的经济性；
★提高为用户服务水平和用户的满意程度 用户： ★提高电能质量和供电可靠率；
2
配电系统自动化的概念
定义一：
配电系统自动化是利用现代电子技术、通信技术、计算机 及网络技术，将配电网在线数据和离线数据、配电网数据 和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完 整的自动化系统，实现配电系统正常运行及事故情况下的 监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化。
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3.1.2配网自动化DAS与其它自动化的关系
1、DAS与GIS的关系 支持GIS的实时化
DAS
GIS
支持供电企业内部的其他管理过程
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2、DAS与营业管理系统的关系
Leabharlann Baidu营业管理系统： 支持业扩报装等用电业务查询
DAS
营业管理
采集信息、用户信息、 地理信息的相互互补
3、DAS与LM的关系
DAS LM
应用计算机技术、通信技术等
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3.３.１国内变电站自动化技术
第一阶段： 在RTU的基础+当地监控系统. 未涉及继电保护,控制仍保留. 彩显 打印机 调度 中心 微机(当地监控系统) RTU YM 打印机 鼠标
MODEM YC YX
变压器分接头调节 YK
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对第一阶段SA的评价
1.由安装在大控制室内的各类仪表、中央信号屏及某些单项的 自动化装臵组成。 2.各类装臵之间功能覆盖,部件重复设臵,耗用大量的连接线 和电缆. 表现在计量，远动和当地监测系统所用的变送器各自 设置，加大了CT，PT负载，投资增加，并且还造成 数据测量的不一致性
t
2 1
2:反时限特性,t随I变化.
应用I随电流变化明显场合,如较长线路.
I
35
重合器与断路器的比较
重合器
断路器
由灭弧室.操动机构. 断开故障电流.电路分合闸
结构 功能
由灭弧室.操动机构.控制系统和 高压合闸线圈组成
识别故障.断开故障电流.多次重 合.分闸闭锁.
动作方式 开断特性
自身具有检测故障电流功能.自动 职能接受保护信号动作分闸和控 分闸.再次重合.无需通信通道和 制室遥控命令分合闸. 接受遥控命令. 具有双时限和双时性 变电站内或架空线路上
配电系统 自动化 DSA
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DSA和DMS的区别和联系
DMS： 是DSA功能的实现，侧重于计算机信息系统和控 制系统，它是配电控制中心的一个计算机平台或 者作为开放式的支撑环境。 DSA： 是功能意义上的概念，它除了包括实现配电自动 化功能的计算机信息系统和控制系统，还包括一 次开关设备。
6
DMS各组成部分功能的概括
第三章 配网自动化及其实现方式
本章要求:
理解与配电自动化相关的概念; 了解各开关的特性; 理解馈线自动化实现的基本原理; 对各种馈线自动化实现原理会做基本分析;
第三章 配网自动化及其实现方式
3、1配网自动化的概念
实施配电网自动化的目的： 供电部门
★提高供电企业管理水平和劳动生产率
★提高电能质量和供电可靠率；
*SCADA功能
完成从为配电网供电网供电的110kV主变电站的10kV部 分监视，到10kV馈线自动化以及10kV开闭所、配电变 电所和配变的自动化，称为配电SCADA系统。
*SCADA功能的组成： 1）进线监视：
2）开闭所和配电变电站自动化：
3）馈线自动化： 4）变压器巡检与无功补偿
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*地理信息系统GIS ★是配电网的主要特点之一，因为配电网节点多，设备分散， 其运行管理工作常与地理位臵有关，将GIS与一些属性数据库 结合起来，可以更加直观地进行运行管理。 ★GIS在电力系统是以AM/FM/GIS的形式提出的， AM/FM/GIS称为自动化绘图/设备管理/地理信息系统。
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4、DAS与低压集抄系统的关系 低压集抄系统AMR： DAS
提供通信信道， 实现通信资源共享
AMR
3、DAS与调度自动化的关系 DAS
相互提供信息 调度自动化包含DAS
调度自动化
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3、2配网自动化的实施 实施范围
10kV及以下配电系统，包括110kV变电站的10kV出现 开关。
实施对象
配网改造基本完成、具备实施条件、用户反映强烈、对 供电单位产生最大效益的区域
打印机 鼠标
微机保护管理单元
打印机 调度 中心
微机(当地监控系统) 数据采集及 控制部件
MODEM
YC
YX
YM
YK
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对第二阶段SA的评价
优点： *系统造价低、体积小、减少占地面积。
*综合自动化本身已具有对各采集量进行处理能力，取 消变送器和常规测量仪表，还收集保护信息，所以不 必另设RTU，与调度通信。 缺点： 1.数据采集与控制部件是一个信息‚瓶颈‛
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第三阶段：
*按每个电网元件为对象。 *采用分散式系统，安装现场输入输出单元部件，完成保护 和监控功能，构成智能化开关柜； *与变电站控制室内计算机系统通信。采用串形口或 网络技术。
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优点：
对第三阶段SA的评价
1.可靠性提高，任一部分设备故障只影响局部，即将‘危险’分散 2.简化了变电站二次部分的配臵及二次设备之间的互连, 节省占 地面积和二次电缆的用量. 用极少量的通信电缆来取代大量的长距离信号电缆，用软件 闭锁来取代或简化二次闭锁回路。 3、减少了设备安装调试的工程量。
I
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（4）重合器
本质： 自身具有控制和保护功能的开关设备
*所谓自具：即本身具备故障电流（包括过流及接地电流）检测和 保护、操作顺序控制与执行功能，无需附加继电保护装臵和提供操 作电源。 *自具功能指两个方面：
1）它自带控制和操作电源，如高效锂电池
2）操作不受外界继电控制，而由自带的微处理器控制。其 ‚智能‛化程度比断路器要高得多
★AM：要求直观反映电气设备的图形特征及整个电力网络的实际布设；
DMS各组成部分功能的概括
★FM：主要对电气设备进行台帐、资产管理，设臵一些通用的双向 查询统计工具；制定检修计划
★GIS：充分利用GIS的系统分析功能，利用GIS拓扑分析模型结合 设备实际状态可进行运行方式分析；利用GIS网络追踪模型，进行 电源点追踪；利用GIS空间分析模型，对电网负荷密度进行多种方 式分析；
1:快速动作曲线,通常有一条. (1) 2:慢速动作曲线,通常有多条. (2、3)
若重合整定为一快二慢(曲线1.2)
t
2
3
t2 1 t1
时序分析:(假设为永久性故障,发生在重合器后)
I
t1 合 分
t2
t2
分闸闭锁
t
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重合器的开断特性分析
双时限:
重合器的两种动作特性
1:定时限特性,t不随I变化.
应用I随电流变化不明显场合,如较 短线路.
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重合器
原理： 能检测故障电流，并按预先整定的分合操作次数 自动完成分合操作，并在动作后自动复位或闭锁
检测电流，若为故障电流，则自动跳闸，并按预先整定 动作，否则重合成功，无须接受遥控命令
特点： 可以切断短路电流
具有双时限和双时性
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重合器的开断特性分析
双时性: 对于同一故障电流,有两个分闸动作延时.
2.可靠性降低 3.仍需铺设电缆，扩展功能困难。
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测量方面的改进
传统方式： 模拟量→CT、PT →变送器→AD 转换器→二进制码 改进： 模拟量→CT、PT →AD 转换器→二进制码 特点分析： ★改进后的测量方式省去了变送器，直接通过A/D采集工频 交流信号，经数据处理得到有效值。 ★交流采样解决了采用传统变送器的响应速度慢，稳定性 差及工程造价高的问题。
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需求侧管理系统DSM功能概括
包括：负荷控制系统LM和远方抄表系统（AMR） *负荷控制系统（LM） 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，确定最优的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，平坦负荷曲线 *远方抄表系统（LM） 通过各种通信手段读取远方用户电度数据，并将其传至控制中 心，自动生成电费报表和曲线等。
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DMS各组成部分功能的概括
*工作管理系统WMS
是指对设备进行监测，并对采集的数据进行分析以确定设 备实际磨损状态，并据此检修规划的顺序进行计划检修
*配网高级应用DPAS
包括潮流分析和网络拓扑优化，目的在于通过以上手段 达到减少线损，改善电压质量等目的。此外，还包括降 低运行成本，提高供电质量所必须的分析等。
定义二：
利用现代通信和计算机技术，对电网在线运行的设备进行 远方监视和控制的网络系统。
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• 3.1.1配网自动化与配电系统自动化的关系
• 3.1.2配网自动化与其它自动化的关系
地理信息系统自动化的关系
营业管理系统的关系 电力负荷控制系统的关系
低压集抄系统的关系
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3.1.1配网自动化与配电系统自动化的关系