第8章 配电自动化

子站与馈线之间：一般采用光纤、双绞线、电力线载波、
无线等多种通信手段混合的方式。 低压抄表系统：采用低压配电线载波通信。 图8-3为北京四方华能公司生产的CSDA2000配网自动化 系统的总体结构图，各层之间采用的通信介质如图所示。
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图8-3 配网自动化系统的总体结构
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8.1 配电网自动化概述
馈线自动化（FA）：在正常情况下，远方实时监视馈线分 段开关与联络开关的状态和馈线电流、电压情况，并实现线 路开关的远方合闸和分闸操作；在故障时获取故障记录，并 自动判别和隔离馈线故障区段以及恢复对非故障区域供电。 开闭所和配电变电站自动化（SA）：对配电网中10kV开
微波通信（也称视距通信）：微波通信是采用1GHz以上的 频率，外加特有的设备构成的通信方式。
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特点：传输容量大，传输距离长，稳定性能好，配置灵活 。
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8.2 配电网自动化的通信
卫星通信：卫星通信是通过同步轨道上的通信卫星作为中
继站来转发或发射无线电信号，在地面站间进行通信的。
优点：不受地形和距离的限制，通信容量大，不受大气层骚动的影响， 通信可靠。
光纤通信：是以光波作为信息载体，以光导纤维为传输媒 介的一种崭新的通信方式。
优点：传输频带宽、通信容量大、传输速率高、传输损耗小、误码率低、 可靠性高、不受电磁干扰、组网灵活方便。
光纤通信系统由电端机、光端机、中继器和光缆组成， 如图8-2所示。
图8-2 光纤通信系统的组成
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8.2 配电网自动化的通信
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8.3 配电网的馈线自动化
一、概述
馈线自动化的实现方式有以下两种： 当地控制方式：依靠智能配电开关设备（重合器和分段
器等）间的相互配合来实现故障区域自动隔离和健全区域
自动恢复供电的功能； 远方控制方式：通过通信网络及配电子站把户外分段开 关处的柱上FTU和配电网控制中心的SCADA计算机系统连 接起来，由计算机系统完成故障定位，然后以遥控方式隔
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8.1 配电网自动化概述
它包括负荷监控与管理和远方抄表与计费自动化两个方 面内容。 负荷监控与管理（LCM）：根据用户情况进行综合分析， 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 负荷继续监视、控制和管理，通过合理的电价结构引导用户 转移负荷，平坦负荷曲线，降低运行成本，实现负荷均衡化。 远方抄表与计费自动化（AMR）：通过各种通信手段读取 远方用户电表数据，并将其传至控制中心，自动生成电费报
的区域。
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8.2 配电网自动化的通信
无线通信：包括调幅（AM）广播、调频（FM）广播、无 线寻呼网、高频通信（HF）、无线扩频通信、微波通信、 卫星通信、数控电台等。 高频通信：扩频通信的频率范围在150～800MHz。
特点：通信速度不高，传输距离较短，但绕射能力较强，比较适合中小 城市和大城市近郊及广大农村地区的配电自动化设备间的通信。
样是直线传播的， 特点：传输速率高，发射功率小，抗干扰能力强，但要求通信两端无阻 因而也称视距通信 微波通信同光波一 扩频通信：扩频通信的频率范围为900～1000MHz。
挡，因此对位于高楼林立之中的城市配电网应用效果不佳。用于通信点 不多，通信速率要求较高的场合，例如子站与配电控制中心间的通信。
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8.2 配电网自动化的通信
四、配电自动化系统的通信方案
配网自动化工程所使用的通信介质主要有光纤、屏蔽双 绞线和配电线。配网自动化系统一般可分为主站层、子站层 和馈线层三层，在不同的层次上应采用不同的通信介质。 主站与子站之间：一般采用单模光纤通信。光纤通信的组 网方式一般分为两种：光纤以太网和光纤环网。
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8.1 配电网自动化概述
三、配电网自动化的内容
配电自动化系统（DAS）是配电管理系统（DMS）中最
主要的内容，它是一种可以使配电企业在远方以实时方式监 视、协调和操作配电设备的自动化系统，包括以下内容：
进线监控
配电SCADA系统
10kV开闭所、变电站自动化 馈线自动化（FA） 变压器巡检与无功补偿
电话线通信：分为租用电话专线和公用电话拨号两种方式。 租用电话专线方式：传输速率高，但租金较贵，成本高， 适用于对通信速率要求较高的场所，如配电子站与主站之间
பைடு நூலகம்
的通信；
公用电话网拨号方式：费用较低，但拨号电话的连接时间 长且有时接不通，因此只适用于对通信速率要求不高的场所，
如远程抄表等。
电话线通信的缺点：电力部门无法完全掌握电话线通信 的维护以确保其可靠运行，而且还有许多电话线未能覆盖到
2. 现场设备级通信方式 现场总线：是连接智能现场设备与控制系统和控制室之间 的一种数字式、双向、串行、多点通信的系统。其传输介 质主要采用双绞线。
优点：可靠性高，稳定性好，抗干扰能力强，通信速率高，造价低廉， 维护成本低 。
在配电自动化系统中，LonWorks总线和CAN总线是较常 用的两种现场总线通信方式。
设备，它一般包括数据库管理、数据采集、数据处理、远 方监控、报警处理、历史数据管理以及报表生成等功能。
SCADA包括配电网进线监控、变配电站自动化、馈线
自动化和配电变压器巡检及无功补偿四个部分 ：
配电网进线监控：对配电网进线变电所开关位置、保护 动作信号、母线电压、线路电流、有功和无功功率以及电
度量的监视。
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8.1 配电网自动化概述
二、配电网自动化的定义
配电网自动化是利用计算机技术、现代电子技术和通 信技术，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，实现配电网及其设备正常运行及事故状态下
的监测、保护、控制以及用电和配电管理的自动化，使配 电网始终处于安全、可靠、优质、经济、高效的最优运行 状态。
设备管理（FM）：将变电站、馈线、变压器、开关、电杆 等设备的技术数据反映在地理背景图上，便于进行设备及其 静态信息的查询。
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8.1 配电网自动化概述
用户信息系统（CIS）：指借助GIS对大量用户信息，如用
户名称、地址、账号、电话、用电量和负荷、供电优先级、
停电记录等进行处理，以便于迅速判断故障的影响范围，而 用电量和负荷的统计信息还可作为网络潮流分析的依据。
电线载波机（称从站设备）和高频通道。 高频通道主要由10kV配电线路、高频阻波器（简称阻波 器）、耦合电容器和结合滤波器组成。
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8.2 配电网自动化的通信
高频阻波器的作用：防止高频信号向不需要的方向传输；
耦合电容器的作用：将载波设备与馈线上的高电压、操作 过电压及雷电过电压等隔开，以防止高电压进入通信设备， 同时使高频载波信号能顺利地耦合到馈线上； 结合滤波器的作用：与耦合电容器配合将载波信号耦合到 馈线上，并抑制干扰进入载波机。
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8.2 配电网自动化的通信
一、配电自动化通信系统的层次
配电自动化通信系统一般可分为用户级通信、主站级通
信和现场设备级通信三个层次。
用户级通信：指配电控制中心或配电子站的各计算机之间 的相互通信，一般通过局域网相连。
主站级通信：指配电自动化主站和子站间的通信、子站和
现场监控单元间的通信。 现场设备级通信：指各种远方监控单元相互之间的通信， 包括馈线远方终端FTU相互间的通信，配电变压器远方终 端TTU相互间的通信，以及FTU和TTU之间的通信。
可扩充性。
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8.2 配电网自动化的通信
三、配电自动化的通信方式
1. 主站级通信方式 有线通信：包括架空明线或电缆、配电线载波、邮电本地
网、租用电话线、光纤、有线电视网（CATV）、专线等。
配电线载波通信（DLC） ：是在6～10kV配电线路上的载 波通信，其载波频率为5～40kHz。 配电载波通信所用到的主要设备有：在主变电站安装的 多路载波机（称主站设备）、在线路各测控对象处安放的配
SCADA功能及故障信息显示：指GIS通过调用CIS和
SCADA功能，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，并自动显示故障处理过程的进展信息。 3. 需方管理（DSM） 需方管理是指电力的供需双方对用电市场进行管理，以
达到提高供电可靠性，减少能源消耗及供需双方的费用支出 的目的。
离故障区域，恢复非故障区域供电。
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8.3 配电网的馈线自动化
二、当地控制方式的馈线自动化
1. 重合器与分段器 重合器：是一种自身具有控制及保护功能的开关设备。它
能进行故障电流检测和按预先整定的分合操作次数自动完 成分合操作，并在动作后能自动复位或闭锁。 重合器的功能：当线路发生故障后，重合器通过检测确认 为故障电流时将自动跳闸，并按预先整定的动作顺序及时间 间隔进行若干次合、分循环操作。 重合器的时间—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。
供配电技术
第八章 配电网自动化
第八章 配电网自动化

8.1 配电网自动化概述 8.2 配电网自动化的通信


8.3 配电网的馈线自动化
8.4 配电及用电管理自动化
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8.1 配电网自动化概述
一、配电网自动化的产生
我国电网现状：前些年加大了发电厂及输电网的建设，实
现了输电网自动化，当前的主要矛盾出现在配电环节。 我国配电网现状：配电网结构不合理，供电可靠性差、设 备落后、自动化水平低。 国家电力公司从1998年起对全国城乡电网开始进行大规模 的建设与改造，并从总体上提出了明确目标：提高供电的可 靠性，使我国城市供电可靠性达到99.99%；提高供电质量， 使电压合格率≥98%。 要达到上述指标，必须实施配电系统自动化。
表或曲线等。
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8.1 配电网自动化概述
四、实施配电网自动化的目的和意义
当配电网发生故障或异常运行时，迅速查出故障区段及 异常情况，快速隔离故障区段，及时恢复非故障区域用户的
供电，缩短对用户的停电时间，减少停电面积。在正常运行 情况下，通过监视配电网运行工况，优化配电网运行方式； 根据配电网电压合理控制无功功率和电压水平，改善供电质 量，达到经济运行目的；合理控制用电负荷，提高设备利用 率；自动抄表计费，保证抄表计费的及时和准确，提高企业 的经济效益和工作效率，降低劳动强度，达到减人增效的目 的；提高管理现代化水平和服务质量，并可为用户提供自动 化的用电信息服务等。
8.1 配电网自动化概述
2. 地理信息系统（GIS）
地理信息系统是将配电网设备的地理位置与一些属性 数据库（如用户信息、需方管理上报的实时数据等）结合， 以便操作和管理人员更加直观地进行配电网的动态分析和 运行管理。
配电自动化中的GIS主要包括设备管理、用户信息系统、
SCADA功能及故障信息显示等。
配电自动化系统（DAS）
地理信息系统（GIS） 负荷监控与管理（LCM） 需方管理（DSM） 远方抄表与计费自动化（AMR）
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8.1 配电网自动化概述
1. 配电SCADA系统 （配电网数据采集与监控系统） 配电SCADA系统 采集安装在各个配电设备处的终端单 元上报的实时数据，并使调度员能够在控制中心遥控现场
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8.2 配电网自动化的通信
二、配电自动化对通信系统的要求
配电自动化对通信系统的要求，取决于配电网的规模和
要求实现的具体希望水平。选择配电自动化系统的通信方式 应综合考虑以下几点： 通信的可靠性；
双向通信的要求； 通信速率的要求； 通信不受停电的影响； 通信系统建设费用； 使用和维护的方便性；
闭所和小区变的开关位置、保护动作信号、小电流接地选线
情况、母线电压、线路电流、有功和无功功率以及电度量的 远方监视、开关远方控制、变压器远方有载调压等。
变压器巡检与无功补偿：变压器巡检是指对配电网中变压
器、箱变的参数进行远方监视，无功补偿是指对补偿电容器 进行自动投切和远方投切等。
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结合滤波器由接地刀闸
QS、避雷器F、排流线圈L1、 调谐网络C1、L2和匹配变压器 T组成，如图8-1所示。
2013-8-9 图8-1 结合滤波器的组成 15
8.2 配电网自动化的通信
优点：配电载波机的传输率可达到150～300bit/s，可满足双向通信的 要求，在配电网监控、远方抄表和负荷控制等领域得到广泛的应用。