第五章——馈线自动化

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而各个重合式分段器Q013~0Qs04,按预先设定的合闸顺延时差(x时限)
依次合闸送电。如图上所标明的Q01在lOs后,Q02在10+10=20s后,Q
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1.自动重合器的主要技术参数
(1)额定电流:表征设备长期承载电流的能力,以 有效值表示。设备的额定电流必须等于或大于线 路最大预期负荷电流。
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(2)额定电压:即开关设备的标称电压。按IEC标 准要求修订的新标准中,开关设备的额定电压已 改为最高电压,即开关设备的额定电压应不低于 系统电压。
(一) 简易模式
简易模式是指在配电线上必要的节点处装设 故障指示器。这是一种投资少见效快的简易 模式。
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三、馈线自动化系统的模式
(二) 基于重合器模式
基于重合器模式是以每一条馈线为单元,就 地控制模式。在本线上自动实施故障检测、 隔离及恢复供电的功能,不设专用通道,无 需远方集控中心干预。
t
(tI)特性曲线
重合器循环动作示意图
重合 器 电t的 流 I ) 时 ( 特 间
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2.重合器的选用原则
(1)重合器的额定电压必须大于或等于系统电压。
(2)重合器的遮断电流必须大于或等于重合地点可 能出现的最大故障电流。
(3)重合器的长期工作的额定电流,必须大于或等 于线路的负荷电流。
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第三节 基于FTU的馈线自动化系统
一、概述
基于FTU的馈线自动化系统: 是通过在变电所出口断路器及户外馈线分段 开关处安装柱上FTU.以及在配电变压器处 安装TTU,并建设可靠的通信网络将它们和 配电网控制中心的SCADA系统连接.再配合 相关的处理软件所构成的高性能系统。
(三)过流脉冲计数型分段器
• 过流脉冲计数型分段器通常与前级开关设 备(重合器或断路器)配合使用,它不能 开断短路故障电流,但具有“记忆”前级 开关设备开断故障电流动作次数的能力。
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• 在预定的记录次数后,当前级开关设备将 线路从电网短时切除的无电流间隙内分段 器才分闸,隔离故障线路段,使前级开关 设备如重合器或断路器可重合到无故障线 路,恢复线路运行。如果故障是瞬时的或 未达预定记忆次数,分段器在一定的复位 时间之后会“忘记”其所作的记忆而恢复 到预先整定的初始状态,为新的故障发生 准备另一次循环操作。
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(4)重合器应能够检测到和遮断它所承担的 保护区末端发生短路时可能出现的最小故 障电流。
(5)重合器与其它保护装置配合时,通过时 延和操作程序的选择,应保证有选择地切 除故障,将系统中瞬时遮断和长期中止供 电的范围尽量缩小,并且与其后续线路的 保护设备相配合。
二、分段器
(一)分段器的概念及作用 线路自动分段器(Automatic line sectionalizer) 简称分段器,是一种与电源侧前级开关设备 相配合,在无电压或无电流的情况下自动分 闸的开关设备。 作用:它广泛地应用在配电网线路的分支线 或区段线路上,用来隔离永久性故障。
(1)按相别分:自动重合器有单相、三相式。
(2)按安装方式分:可分为杆上、地面上、水 下或地下,可实现串联分闸、并联分闸等多 功能自动分闸。
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(3)按灭弧介质分:可分为油重合器、真空 重合器和六氟化硫重合器。
(4)按控制方式分:可分为液压重合器和电 子重合器两类 。
(三) 自动重合器的主要技术参数及选用原 则
图5-2 过流脉冲记数型分段器工作示例
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(四)电压一时间型(重合式)分段器
• 电压一时间型分段器是凭借加压、失压的时 间长短来控制其动作的,失压后分闸,加压 后合闸或闭锁。
• 电压一时间型分段器既可用于辐射状网和树 状网,又可用于环状网。
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• 三个重要参数:
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分段器的结构类型
结构类型
按介质区分
按控制功能分 按识别故障原理分

氟 化 硫 分
真 空 分 段
油 分 段
空 气 分 段

器器


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数 型

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(二)分段器的选用原则
(1)必须使分段器的额定电压等于或大于系 统最高工作电压。
二、对FTU(现场终端装置)的性能要求
• FTU是整个馈线自动化系统的基础控制单元 ,起到联接开关与数据采集、控制系统 (SCADA)的桥梁作用,用于实现配电网监控 ,对配电负荷开关(架空线)或环网柜(地下 电缆)进行监控的自动化设备。
• FTU主要由主控制器部分、开关量输入/ 输出(I/O)部分、调制解调器(MODEM)、 电压电流形成等四部分组成。
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来自线路的电压、电流
电压、电流形成部分
主控制器部分
MODEM
与主站通信
开关量输入/输出(I/O)部分
控制开关 2021/2/24 开关量引入
FTU内部结构 36
二、对FTU的性能要求
• FTU一般应具有下列功能: (1)遥信功能。FTU应能对柱上开关的当前位
置、通信是否正常、贮能完成情况等重要 状态量进行采集。若FTU自身有继电保护功 能的话,还应对保护动作情况进行遥信。
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一、重合器
(一)重合器的定义 所谓重合器是具有多次重合功能和自具功能 的断路器。是一种能够检测故障电流,并能 在给定时间内遮断故障电流以及进行给定次 数重合的控制装置。
它自带控制和操作电源
重合器具有自具功能
它的操作不受外界继电器控 制,而由微处理器控制。
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(二)自动重合器的分类及特点
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(2)遥测功能。FTU最重要的遥测功能是采集 正常运行时和故障瞬间开关经历的电流, 此外还可增加采集电压、有功功率及无功 功率等模拟量的功能。
(3)遥控功能。FTU应能接受远方命令控制柱 上开关合闸和跳闸。
(4)统计功能。FTU还应能对开关遮断故障电 流的次数和动作时间进行统计。
Hale Waihona Puke Baidu
及更高级的配电管理功能。
故障点的自动隔离及恢复供电。
通信线
FTU
联络 开关
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FTU
第二层:FTU控制箱主要由开关操作控制电路、不间断
控制线
供电电源 、控制箱体等部件组成。
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段指示器与断路器联动,按时间的长短显示出故障在第五区段。
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各开关设备的动作时序图
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三、故障指示器
• 短路故障指示器是利用电磁原理,依靠指 示牌转动位置的变化、颜色的变化或灯光 的闪动来指示故障的发生,这些指示器当 指示后,可以依靠人工手动复归或经过延 时后自动复归,有些是利用线路恢复正常 后通过负荷电流来自动复归。
(3)最小脱扣电流:重合器的最小脱扣电流选择应 使得当被保护线路出现最小的故障电流时应能检 测到且及时切断,不要误动作又有相应的灵敏度 。
(4)重合器的时间—电流(t-I)特性
I
t(s) C B
快速动
作曲线
事故电流 t 1
t3
t5
t7
慢速动 作曲线
A
正常负荷电流
0
I ( A)
电流开断
t2
t4
t6
0
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馈线自动化基本功能
数据采集 状态监视 无功控制 与故障处理
控制 操作
事故告警
站内馈线 开关数据 的采集和 监视,由 站内RTU 来完成。
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状态 事故 监视 处理
对正常状态 和事故状态
的监控
对安装在线 路上的无功 补偿电容器 组的自动投 切控制。
故障区域自 动判断、指 示与自动隔 离;故障消 除后迅速恢 复供电功能。
配电自动化控制系统 SCADA
FA控制主站
第三层:通信子系统
第四层:FA控制主站
第五层:SCADA/DMS主站
配电自动化通信网络 FA控制主站的功能主要是提供人机接口,
自动处理来自线路的FTU的数据,对故
SCADA/DMS主站与馈线自动化控制主站 相连,可完成配电线路的SCADA监控以
障点进行定位,并遥控线路开关,实现
三、馈线自动化系统的模式
(三) 基于远方终端FTU模式 在馈线监控点安装杆上远方终端(FTU)。 通过通道与集控中心相连,进行双向通讯, 可以实现遥测、遥信、遥控,在国外这是当 前最为流行的模式。
第二节
基于重合器的馈线自动化
• 这种自动化方案是通过重合器、分段器、 熔断器等配电自动化设备之间相互配合实 现故障隔离、恢复对非故障区段供电的目 的的。
(5)对时功能。FTU应能接受主系统的对时命 令,以便和系统时钟保护一致。
(6)事件顺序记录(SOE)。记录状态量发生变 化的时刻和先后顺序。
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(7)事故记录:记录事故发生时的最大故障电 流和事故前一段时间(一般是1分钟)的平均 负荷,以便分析事故,确立故障区段,并 为恢复健全区段供电时进行负荷重新分配 提供依据。
第 五 章 馈线自动化
第一节 概述
一、馈线自动化的作用和基本功能 馈线自动化的作用: • 正常运行时检测线路状态,如电流、电压、开
关状态及进行相关操作; • 当线路发生故障时,能准确确定故障所在线路
,跳开故障线路开关,使故障线路被隔离,并 恢复非故障线路的供电; • 通过网络重构实现负荷控制和降低网络损耗。
(1)x时限:为延时合闸时限,即指从分段
器电源侧加电压至该分段合闸的时间。
(2)y时限:又称为故障检测时间或延时分
闸时限,其含义是:若分段器合闸后在未
超过y时限的时间内又失压,则该分段器分
闸并被闭锁在分闸状态,待下一次再得电 时也不再自动重合。
(3)z时限:闭锁合闸时限。为分段器从失
压到自动跳闸之间的短暂延时。
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作用:
• 该系统在正常情况下,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 分闸操作以优化配网的运行方式,从而达 到充分发挥现有设备容量和降低线损的目 的;在故障时获取故障信息,并自动判别 和隔离馈线故障区段以及恢复对非故障区 域的供电,从而达到减小停电面积和缩短 停电时间的目的。
(2)分段器必须串联使用在自动重合器的负 荷侧,其额定长期工作电流应等于或大于 预期的负荷电流;额定瞬时电流必须等于 或大于可能出现的最大故障电流。
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(3) 分段器的热稳定电流必须等于或大于 使用场合的最大短路电流,其动、热稳定 时间必须大于上级保护的开断时间。
(4)分段器的最小动作电流应该为电源侧保 护装置最小跳闸电流的80%。
在电网正常运行过 程中投、切馈线开 关,并能带负荷遥 控投、切馈线环网 开关和负荷开关以 及遥控调整变压器 的分接头位置。
报表
对时
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二、实现馈线自动化的优点
1.减少停电时间,提高供电可靠性 2.提高供电质量 3.节省总体投资 4.减少电网运行与检修费用
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三、馈线自动化系统的模式
若设重合器或断路器的保护动作时间为t,为 使分段器可靠工作,对于x,y,z时限的整 定必须满足如下关系:(t+z)<y<x。
第一区段 第二区段
第三区段
第四区段
变电站
Q01
Q02
Q03
QF
10s
10s
10s
第五区段
Q04 断路器(重合式分断器 )
(2)断路器(或重合器)在一定的时间间隔(如0.5s)后第一次重合,
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