配電自動化系統(tǒng)-chapter34

第3章開閉所和配電變電所內自動化

（變電站綜合自動化）配電變電站、10kV開閉所是配電網(wǎng)的重要組成部分，其自動化程度高低直接反映了配電自動化的水平。變電站綜合自動化系統(tǒng)：電力系統(tǒng)微機保護與控制綜合自動化系統(tǒng)。將電力系統(tǒng)保護、控制、監(jiān)視、測量、故障分析等功能集合在一起。目標：實現(xiàn)電力系統(tǒng)優(yōu)化控制、經(jīng)濟運行、智能決策。3.1遠動裝置(RTU)的發(fā)展遠方終端裝置(RemoteTerminalUnit,RTU)：

SCADA系統(tǒng)在變電站中的終端設備，它由微處理機和接口電路組成。早期的RTU為有觸點裝置，功能弱，精度低，可靠性差。70年代起搞單CPU結構的RTU裝置，為集中式結構。隨著調度自動化的發(fā)展，尤其是變電站自動化的發(fā)展，多CPU結構的分布式微機遠動裝置成為發(fā)展趨勢。多CPU結構：每個CPU分別完成一定的任務，提高了速度、可靠性，同時廣泛采用交流采樣技術。

3.2微機遠動裝置的基本功能RTU的基本功能：遙測（YC）、遙信（YX）、遙調（YT）、遙控（YK）。RTU的輔助功能：屏幕顯示、參數(shù)整定輸入、打印制表、信息轉發(fā)功能、裝置內部功能、數(shù)據(jù)保存功能、事件順序記錄功能。1.“四遙”功能1）遙信(YX)：測量開關位置、保護動作信號、設備運行狀態(tài)信號，調壓變壓器分接頭位置。一般用無源接點，有變位時立即上傳。2）遙測(YC)：對變壓器的P、Q，線路P、I，母線U，溫度、壓力、流量、f、主變油溫等所有其他模擬信號的采集，并將采集信號上傳。3）遙控(YK)：遠方控制斷路器分、合，電容器、電抗器的投切等。一般也用無源接點，要求動作準確率大于99.99%。4）遙調(YT)：用于有載變壓器分抽頭的升降調節(jié)等，也采用無源接點，要求準確率大于99.99%。2.事件順序記錄(SOE,Sequenceofevents)SOE：自動記錄事件狀態(tài)變化的時間。

－－對事故時各種開關、繼電保護、自動裝置的狀態(tài)變化信號按時間順序排隊。作用：事故后分析事故。輸入信號：取繼電器動作出口信號（不取信號繼電器接點）、斷路器輔助接點（受分散性、不同步影響)。SOE分辨率事件分辨率要求達到毫秒級。SOE站內分辨率：RTU內(站內)順序發(fā)生一串事件后，兩事件間能辨認的最小時間，要求<5ms。SOE站間分辨率：各RTU間(站間)順序發(fā)生一串事件后，兩事件間能辨認的最小時間，要求<10ms。SOE分辨率影響因素：站內：RTU時鐘精度；站間：系統(tǒng)時鐘、通道延時、CPU處理速度。分辨率高帶來高造價，配電自動化中可放寬要求。

3.系統(tǒng)對時保證SOE分辨率，要求各RTU時鐘與調度中心同步，采取措施：1）利用GPS，需設置GPS接收機、天線及放大器，通過RS-232與RTU相連。2）軟件對時，根據(jù)采用的通信規(guī)約對各測控點對時，優(yōu)點是省投資（不需要增加硬件），但精度受影響。4.電能采集采集變電站進線、出線、主變的電度值。過去一般用脈沖電度表脈沖，目前一般通過智能電度表的通信實現(xiàn)。5.自恢復和自檢設置WATCHDOG電路，防止程序跑飛，斷電后能自動恢復。設置自檢功能，及時報告出錯信息，防止RTU裝置元件故障。通常裝置每隔1～2S自動檢測一次，主站側通過遠方診斷，定位到具體故障插件。6.與SCADA系統(tǒng)通信和當?shù)毓δ芨鶕?jù)相應的通信規(guī)約（如應答Polling、循環(huán)CDT、對等式DNP等），將RTU采集的信息上報配電SCADA系統(tǒng)。利用RTU微機功能，接入顯示CRT或打印機，可就地顯示與參數(shù)輸入整定，或一發(fā)多收。RTU通信速率應可選擇整定。RTU應支持多種通信信道轉接功能（如光端機、微波、載波、無線電臺等）。

3.3微機遠動裝置的分類RTU結構：集中式、分布式（功能分布式與結構分布式）。采樣方式：直流、交流采樣。組屏方式：集中、分散組屏。1.集中式RTU構成：單CPU結構，并行總線，CPU管理其他非智能模塊，設3個RS232口，2個經(jīng)Modem與調度主機連，另1個與CRT連。內部模塊分遙信、遙測、脈沖電度量采集、遙控、遙調。目前較少使用。優(yōu)缺點：成本低，適合于小配置情況；精度、分辨率低，布置不靈活，容量擴展難。

2.分布式RTU特點：多CPU結構，串行總線，智能模板，可集中組屏或分散安裝。1)功能分布式RTU功能模塊：智能遙信(IYX)、智能遙控(ISOC)、智能遙測(IYC)、智能遙調(ISOR)、智能電度(IPA)、CPU模塊。各功能模塊特點：采用一個（或多個）單片機控制，CPU模塊可采用單片機或32位微機實現(xiàn)，相同功能模塊布置在一塊模板上，組合靈活。內部串行總線：采用RS485方式，或現(xiàn)場總線方式。功能分布式微機遠動裝置2)結構分布式RTU特點：面向設備對象設計，同一設備或同一開關柜的“四遙”功能布置在一個RTU中。布置特點：各RTU單元可分散布置在開關柜中，不必組屏，省空間、二次連線（各RTU間通過RS485或現(xiàn)場總線相聯(lián)）。優(yōu)點：可與微機保護、監(jiān)控功能結合（保護、監(jiān)控采用各自獨立的CPU），方便變電站綜合自動化實現(xiàn)。基于MCS196的RTU裝置基本結構交流信號處理開入端配脈入端配開出驅動及繼電器采集及A/D數(shù)字量采集數(shù)字量輸出EPROM和EEPROMRAMCPU（80C196）及其控制電路實時網(wǎng)接口鍵盤與液晶顯示三相I三相U開關量空接點脈沖量控制輸出

NET1NET2基于MCS196的RTU裝置特點結構：采用分布式結構，面向對象設計，可集中組屏、分散安裝。硬件：采用兩個16位單片機，速度快，實時性強，可靠性高。1個CPU負責信號采集、處理，另1個負責通信、人機接口（鍵盤、顯示等）。通信：采用隔離的高速實時網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通訊，支持雙網(wǎng)。人機對話：大屏幕液晶，漢字顯示測量信息；既可遙控亦可當?shù)厥挚亍Ｏ到y(tǒng)配置：RTU可單獨運行，完成四遙。配上位機系統(tǒng)可組成變電站微機監(jiān)控系統(tǒng)，RTU與上位機間用以太網(wǎng)聯(lián)接?；贛CS196的RTU裝置功能指標交流采樣：采樣頻率32點/周波，可得到Uab、Ubc、Uca，Ua、Ub、Uc，3Uo，Ia、Ib、Ic，P、Q，cos

；可計算正反向WP、WQ，f（精度0.01Hz)。遙信量采集：容量為12點（空接點），分辨率≤4ms。脈沖度量：容量4點，可轉入正反向有功、無功電度，脈沖寬度>20ms。遙控：1個對象的分合閘控制，可遠動或上位機遙控，亦可在裝置上手控。

分布式RTU裝置構成的變電站監(jiān)控系統(tǒng)

現(xiàn)場總線CRT工控機打印機MCURTURTURTU分布式監(jiān)控裝置上位機系統(tǒng)主控單元微機保護遠動以太網(wǎng)分布式RTU構成的變電站監(jiān)控系統(tǒng)特點RTU裝置：用于進線、饋線、母線、電抗器，母聯(lián)等設備的監(jiān)控。主控單元（MCU）功能：將系統(tǒng)組態(tài)信息發(fā)至各RTU裝置；不間斷地接收每個RTU的各種現(xiàn)場信息，再把這些信息送至上位機和調度；接收上位機或調度下達的命令并轉發(fā)給RTU；完成對變電站設備的各種控制與調節(jié)；與其他智能設備（如微機保護）進行串行通訊。

結構分布式RTU構成的變電站綜合自動化3)采用智能電能表簡化RTU的結構智能電能表功能：分時段采集WP、WQ，并可采集U、I、P、Q、cos等參數(shù)。智能電能表通過RS485與外聯(lián)系，可省去RTU中遙測部分，簡化結構。隨著智能化多功能電能表的成熟，在配網(wǎng)自動化中的應用增多。變電所出線多時，遙測刷新變慢，在配電自動化中應用有爭議。

采用智能電能表的變電站監(jiān)控系統(tǒng)3.直流采樣和交流采樣直流采樣：直接對變送器直流輸出（直流電壓或電流）進行采樣。特點：簡單，但數(shù)據(jù)穩(wěn)定性、實時性差，變送器故障幾率較高、維護工作量較大；造價大。交流采樣：直接采樣各相電流電壓，根據(jù)算法實時計算電流電壓等量。交流采樣算法：算法種類多，保護一般用傅里葉算法；測量一般用均方根算法，例如I、U有效值：I(k)、U(k)為k時刻電流、電壓采樣值。交流采樣方式1）單一通道采樣方式異步采樣：也稱定時采樣，采樣間隔周期固定不變，系統(tǒng)基頻變化時精度不高。同步采樣：采樣周期跟蹤系統(tǒng)基頻而變化，保持fs/f1=N為不變整數(shù)。2）多通道采樣方式同時采樣：同時A/D轉換、依次A/D轉換。順序采樣：用于同時性要求不高的場合。3）分組同時采樣所有輸入通道分若干組，組內各通道同時采樣，組間加延時。同時采樣，同時A/D轉換同時采樣，依次A/D轉換順序采樣,依次A/D轉換3.4變電站綜合自動化系統(tǒng)本節(jié)介紹的變電站綜合自動化系統(tǒng)，與由RTU構成的變電站綜合自動化系統(tǒng)類同，但意義上更嚴格。組屏：利用多臺計算機等組成自動化系統(tǒng)，代替常規(guī)測量和監(jiān)視儀表、常規(guī)控制屏、中央信號處理系統(tǒng)和遠動屏。繼電保護：用微機保護代替常規(guī)繼電保護屏，改變常規(guī)保護不能與外界通信缺陷。1.變電站綜合自動化系統(tǒng)功能保護功能：包括各種常規(guī)保護設備所能完成的各種功能，如距離、變壓器、母線、發(fā)動機、電容器、電抗器的主保護、后備保護。控制功能：近距離控制(就地)、遠距離控制(遙控)。診斷和監(jiān)視功能：自檢、自診斷，主設備監(jiān)視，斷路器動作次數(shù)、故障電流大小等。正常及故障時各種波形記錄功能：電網(wǎng)正常及故障時各種參數(shù)波形記錄。相位和頻率的測量功能：完成對模擬信號的相位及頻率計算。2.變電站綜合自動化的優(yōu)越性提高供電質量，提高電壓合格率（有載調壓、無功補償，無功潮流合理，降低網(wǎng)損，節(jié)約電能損耗）。提高變電站的安全、可靠運行水平（微機保護、故障自診斷功能）。提高電力系統(tǒng)運行、管理水平（監(jiān)視、測量、記錄、抄表等由計算機完成，提高測量精度，無人為干預）。與上級調度系統(tǒng)通信（檢測數(shù)據(jù)及時送往調度中心，調度員及時掌握各變電站運行情況，并進行必要調節(jié)和控制）。記錄查詢（各種操作的時間順序記錄，提高運行管理水平）。3.變電站綜合自動化發(fā)展現(xiàn)狀集中式結構：早期采用，由1～3臺微機完成全變電站的保護、監(jiān)控。分布分散式結構：目前大多采用，并采用分層設計。保護測控一體化：35kV及以下線路，保護測控相互融合、信息共享，保護、測控功能集成在一個獨立裝置中。高壓或超高壓線路：保護、測控裝置完全獨立，但可統(tǒng)一設計、組屏?；颈O(jiān)控功能：如遙測、遙信、遙控等已較成熟。高層次應用：變電站防誤閉鎖、電壓無功控制等應用增多，但還有待研究、發(fā)展。4.無人值守變電站無人值班變電站：調度值班員借助微機遠動技術替代變電所現(xiàn)場值班員來控制和管理的變電所。無人值守變電站是變電所的一種先進管理模式。調度員在主站端設備的鍵盤上進行必要的遙控、遙調操作。無人值守變電站并非任何操作都無須人員現(xiàn)場進行。不必再配置單獨RTU，模擬量和開關狀態(tài)信息，通過通信管理單元直接送往調度。各微機保護單元將動作信息送給調度，并通過通信管理單元轉發(fā)或執(zhí)行調度下達的命令。5.變電站綜合自動化系統(tǒng)結構系統(tǒng)為多微機、多層次結構形式。最上層設在電力系統(tǒng)控制中心；1～3層均設在變電站內。結構形式：集中式、分布式、分散與集中相結合、全分散式。1）集中式的結構形式集中采集變電站的模擬量、開關量和數(shù)字量等信息，集中進行計算與處理，分別完成微機監(jiān)控、微機保護和一些自動化功能。集中式結構也并非指由一臺計算機完成保護、監(jiān)控等全部功能。多數(shù)集中式結構的微機保護、微機監(jiān)控和與調度等通信的功能由不同的微機完成，只是每臺微計算機承擔的任務多一點。缺點：工程和投資量大、系統(tǒng)精度低，易受干擾、調試、維護工作量大，擴展靈活性差。集中式結構的綜合自動化系統(tǒng)框圖模入接口開入接口輸出接口A/D模塊輸入接口輸出接口主變TV與TA線路TV與TA斷路器狀態(tài)保護出口模擬量輸入斷路器和隔離開關狀態(tài)繼電保護信息輸入出口繼電器各保護裝置監(jiān)控主機通信控制器顯示器打印機鍵盤調度中心2）分布式的結構形式不同電氣設備均單獨安裝對應的微機保護裝置和RTU，任一裝置故障，不影響系統(tǒng)正常工作。系統(tǒng)內裝置間信息的傳送均為數(shù)字信號，抗干擾能力強。系統(tǒng)為多CPU工作方式，各裝置都具有一定的數(shù)據(jù)處理能力，大大減輕主控制機的負擔。系統(tǒng)擴充靈活方便。具有自診斷功能，自動對系統(tǒng)內所有裝置巡檢，發(fā)現(xiàn)故障自動檢出，并加以隔離。具有事件順序記錄功能（SOE），分辨率可達1mS，為事故分析提供有效的數(shù)據(jù)。

分布式綜合自動化系統(tǒng)框圖主變壓器保護110kV進出線保護35kV出線保護低頻減載110kVRTU35kVRTU低頻減載10kV饋出線保護電容器保護10kVRTU前置機前置機當?shù)乇O(jiān)控計算機CRT打印機調度端(主控站)3）全分散式綜合自動化系統(tǒng)特點：將數(shù)據(jù)采集、測量、監(jiān)控功能并入微機保護裝置（微機綜合保護測控裝置）。微機綜合保護測控裝置：也稱分布式保護測控裝置、“四合一”裝置(保護、遙測、遙控、遙信)。全分散式綜合自動化系統(tǒng)是一分層分布式系統(tǒng)，按一個元件、一個裝置分布式配置，各裝置間通過網(wǎng)絡聯(lián)接，網(wǎng)絡組態(tài)靈活。整個系統(tǒng)可靠性高，任一裝置故障僅影響相對應的元件。各保護測控裝置既可分散安裝在開關柜上，也可集中組屏安裝。110/35kV變電站自動化系統(tǒng)配置方案35kV變電站自動化系統(tǒng)配置方案6.微機保護問題電力系統(tǒng)微機保護：以微處理器為核心組成的電力系統(tǒng)繼電保護。特點：性能優(yōu)：高速運算、邏輯判斷和記憶，可實現(xiàn)復雜保護功能，故障參數(shù)追憶、打??；可靠性高：自診斷、抗干擾；靈活性強：硬件、外圍設備可通用；調試維護工作量?。很浖墒旌?，硬件完好下幾乎不用調試；經(jīng)濟性好：包括投資費用和運行維護費用；多功能化和綜合應用：實現(xiàn)保護外的其他功能（錄波、記錄、數(shù)據(jù)遠傳）。3.5配電變電站自動化的若干問題1.環(huán)境溫度和濕度各種微機裝置選用民用級芯片(工作溫度0-500C)，但變電站環(huán)境溫度有時較低(<-150C)，須選用工業(yè)級芯片，使成本提高。連續(xù)運行的微機裝置，只要進入嚴寒時未停過電，器件本身發(fā)熱可維持芯片最低極限工作溫度，裝置仍能在較低溫度下工作。停電或關機后微機裝置再啟動將困難。可采用裝置預熱方法實現(xiàn)再啟動；或采用環(huán)境機箱，通過PTC加熱，使機箱溫度達到裝置工作溫度；或再與抽風扇配合，降低濕度。2.狀態(tài)量采集開關量接點形式：保護繼電器輸出觸點，斷路器與刀閘的輔助接點，刀閘和斷路器等設備的故障信號如壓力等.3.防跳躍機構目的：遙控合閘到故障點時，防止開關再次跳閘（若此時合閘脈沖仍存在，開關會發(fā)生跳躍現(xiàn)象）。實現(xiàn)方法：利用RTU或微機測控保護裝置的防跳躍功能對跳閘回路進行閉鎖。直流操作回路防跳裝置交流操作回路防跳裝置4.有功功率采集小電流接地系統(tǒng)(三相三線制)，常采用兩瓦特計法（兩表法）進行P的測量。電源EAB供給負載的有功功率：電源ECB供給負載的有功功率：1）三相三線制負載的全部有功功率：設I(k)、U(k)為k時刻電流、電壓采樣值,離散化表達式:

2）三相四線制對大電流接地系統(tǒng)（三相四線制），采用三表法進行P的測量。離散化表達式:5.電度量采集脈沖電度表法：存在問題：丟脈沖問題（特別是微機裝置復位時易丟脈沖）；電磁干擾問題（傳輸線較長，易受電磁干擾，使脈沖變形、記數(shù)不準）；電度表底值問題。智能電度表法：通過RS485連接，每次上報電度表當前電度值，精度高，裝置復位、干擾不影響電度的測量累計。直接采樣法：通過微機計算累計得到電度量，但精度受影響。第4章饋線自動化饋線自動化是配電自動化重要的分系統(tǒng)。目的：對饋出線路進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控（SCADA功能），故障時，及時準確地確定故障區(qū)段，迅速隔離故障區(qū)段并恢復健全區(qū)段供電。主要功能：配網(wǎng)饋線運行狀態(tài)監(jiān)測、控制、故障診斷、故障隔離、網(wǎng)絡重構。實現(xiàn)：在戶外分段開關處安裝FTU（饋線終端單元），依靠通信系統(tǒng)，與配電控制中心的SCADA計算機系統(tǒng)相連。4.1基于重合器的饋線自動化原理：無需通信，根據(jù)短路時出現(xiàn)的短路電流，靠多次重合閘找出故障區(qū)段并進行隔離，主要用在輻射線路。饋線自動化模式：重合器與重合器配合模式、重合器與電壓-時間型分段器配合模式、重合器與過流脈沖計數(shù)型分段器配合模式。1.重合器(Recloser)分類和功能定義：具有控制和保護功能的開關，能按預定開斷、重合順序自動操作，并可自動復位、閉鎖。功能：故障后重合器跳閘，按預定動作順序循環(huán)分、合若干次，重合成功則自動終止后續(xù)動作；重合失敗則閉鎖在分閘狀，手動復位。動作特性：瞬動（快速動作時間—電流特性）、延時動作（慢速動作時間—電流特性）兩種。動作特性整定：“一快二慢”、“二快二慢”、“一快三慢”。

2.分段器(Sectionalizer)分類和功能定義：與電源側前級開關配合，失壓或無電流時自動分閘的開關設備。功能：永久故障時，分合預定次數(shù)后閉鎖在分閘狀，隔離故障區(qū)段；若未完成預定分合次數(shù)，故障已被其他設備切除，則保持在合閘狀（經(jīng)一段延時后恢復到預定狀態(tài)，為下次故障作準備）。要求：一般不能開斷短路故障電流。關鍵部件：故障電流檢測繼電器（FaultDetectingRelay，F(xiàn)DR）。分類：電壓—時間型，過流脈沖記數(shù)型。1)電壓－時間型分段器原理：根據(jù)加壓、失壓時間長短控制動作，失壓后分閘，加壓時合閘或閉鎖。用于輻射、樹狀、環(huán)狀網(wǎng)。X、Y時限參數(shù)：X時限：分段器電源側加壓至該分段器合閘的時延。Y時限：又稱故障檢測時間。分段器合閘后未超過Y時限的時間內又失壓，則該分段器分閘并被閉鎖在分閘狀，下一次再得電時不再自動重合。

典型電壓－時間型分段器原理aY接點閉合條件：分段器一側得電時間超過X時限，觸點“a”閉合;或S2處于合位.FDR手動操作手柄：分閘手柄S1(合上時Y接點斷開)，合閘手柄S2。電壓－時間型分段器動作過程FDR功能：用于常閉狀態(tài)的分段開關；用于常開狀態(tài)的聯(lián)絡開關。由FDR操作手柄切換。第一套功能：用于輻射、樹狀網(wǎng)，要求X時限>Y時限>電源端斷路器跳閘時間。第二套功能：用于環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡開關常開狀態(tài)（常閉狀態(tài)時選第一套功能）。

2)過流脈沖計數(shù)型分段器與線路前級開關（重合器或斷路器）配合使用。原理：記憶前級開關開斷故障電流動作次數(shù)，達到預定記憶次數(shù)時，在前級開關跳閘的無電流間隙內，分段器分閘，隔離故障區(qū)段。前級開關開斷故障電流動作次數(shù)未達到預定記憶次數(shù)時，經(jīng)一定延時后分段器復位清零。3.重合器與分段器配合實現(xiàn)故障區(qū)段隔離介紹重合器與電壓－時間型分段器配合情況。重合器與過流脈沖計數(shù)型分段器配合情況類似（自學）。1）輻射狀網(wǎng)故障區(qū)段隔離過程A重合器：一快一慢，第一次重合=15S，第二次重合=5S；B、D分段器：X=7S，Y=5S；C、E分段器：X=14S，Y=5S各開關動作時序圖A重合器：第一次重合時間=15S，第二次重合時間=5SB、D分段器：X時限=7S，Y時限=5SC、E分段器：X時限=14S，Y時限=5S2）環(huán)狀網(wǎng)開環(huán)運行時的故障區(qū)段隔離A重合器：一快一慢，第一次重合=15S，第二次重合=5S；B、C、D分段器：X=7S，Y=5S；E分段器：X=45S，Y=5S各開關動作時序圖A重合器：第一次重合=15S，第二次重合=5SB、C、D分段器：X=7S，Y=5SE分段器：X=45S，Y=5S4.重合器與重合器配合實現(xiàn)故障區(qū)段隔離

發(fā)生過流或低電壓時重合器動作。出線重合器：一快二慢，失壓3S后分斷；中間重合器：二慢，失壓10S后關閉重合功能，并改為一次分閘后閉鎖；聯(lián)絡重合器：一慢，兩側失壓后15S合閘。5.基于重合器的饋線自動化系統(tǒng)不足我國饋線自動化近幾年才開始，主要采用電壓型及電流型兩種控制模式。我國配電網(wǎng)是小接地電流系統(tǒng)，歐美、日本等國，大部分是大接地電流系統(tǒng)。我國配網(wǎng)設備狀況、管理要求不同于國外，照搬國外電流型或電壓型模式，推廣用于城網(wǎng)必然帶來問題?；谥睾掀髂軌驕蚀_地判斷故障區(qū)段，并能自動隔離故障區(qū)段。存在缺陷1）切斷故障時間較長，動作頻繁，減少開關壽命。2）故障由重合器或變電所斷路器分斷，系統(tǒng)可靠性降低；多次短路電流沖擊、多次停送電，對用戶造成嚴重影響。3）重合器或斷路器拒動時，事故進一步擴大。4）環(huán)網(wǎng)時使非故障部分全停電一次，擴大事故影響。5）不能尋找接地故障。6）無斷線故障判斷功能，一相、多相斷線，重合器不動作。7）變電站出線開關需改造，目前出線開關具有一次重合閘功能，裝重合器后，需改造為多次重合型。8）重合器保護與出線開關保護配合難度大，要靠時限配合。9）不具備“四遙”功能，無法進行配電網(wǎng)絡優(yōu)化等工作。自動重合器RTU4.2基于FTU的饋線自動化系統(tǒng)1.基于FTU的饋線自動化系統(tǒng)D的組成系統(tǒng)特點配網(wǎng)實時信息通過就地FTU采集，傳送到區(qū)域集控或變電站集中，上報配電調度中心。配電調度中心控制命令通過區(qū)域集控或變電站轉發(fā)給FTU執(zhí)行。FTU采集柱上開關運行情況，將信息上傳到配網(wǎng)控制中心，或接受控制中心命令進行遠方操作。故障時，F(xiàn)TU將記錄的故障電流、時間等上報，供分析使用。區(qū)域工作站：通道集中器和轉發(fā)裝置，并將各單元通信規(guī)約轉換為標準遠動規(guī)約。2.FTU的性能要求(1)遙信功能：開關位置、貯能完成情況、通信完好性；遙測功能：U、I、P、Q等；遙控功能：遠方對柱上開關分合、貯能等；統(tǒng)計功能：開關動作次數(shù)、動作時間、累計切斷電流水平；SOE和對時功能：保證SOE的準確性，與系統(tǒng)時鐘一致；事故記錄：記錄事故發(fā)生時的最大故障電流和事故前（1min）負荷，便于確定故障區(qū)段；定值遠方修改和召喚定值：適應配網(wǎng)運行方式變化；自檢和自恢復功能：設備故障時報警、干擾時自復位；FTU的性能要求(2)遠方控制閉鎖和手動操作功能：檢修線路或操作開關時確保操作安全性；遠程通信功能：RS-232，RS-485，通信規(guī)約問題；抗惡劣環(huán)境：雷電、環(huán)境溫度、防雨、防濕、風沙、振動、電磁干擾；維修方便：保證不停電檢修；電源可靠：保證故障或停電時FTU有工作電源；可選功能：電度采集（核算電費、估計線損，防竊電）；微機保護（實現(xiàn)自適應保護）；故障錄波（故障分析用）。3.FTU的組成和結構一種典型的FTU系統(tǒng)框圖Motorola公司生產(chǎn)的帶拐臂的FTU原理框圖4.區(qū)域工作站特點：1）一般采用工業(yè)PC、多路串行口擴展板構成，采用通用規(guī)約，允許多臺FTU共用同一通道；2）一般設置在主變電所，并設UPS。

5.配變遠方測控單元（TTU）TTU的主要功能：1）實現(xiàn)對配電變壓器實現(xiàn)遠方監(jiān)視。2）采集變壓器的I、U、P、Q、cos、分時電量、電壓合格率等數(shù)據(jù)。3）根據(jù)監(jiān)視的負荷曲線，準確計算線損、用戶電量核算、防竊電。4）通過低壓配電線載波實現(xiàn)對本臺區(qū)低壓用戶進行抄表數(shù)據(jù)的遠傳。結構特點：與FTU類似，但增加低壓載波、輸出控制為補償功率因數(shù)的電容器。一種典型的配變測控終端單元組成6.兩種饋線自動化系統(tǒng)的比較基于重合器、FTU的饋線自動化系統(tǒng)國外大量使用。基于重合器開關設備配合的饋線自動化系統(tǒng)基于FTU和通信網(wǎng)絡的饋線自動化系統(tǒng)主要優(yōu)點1)結構簡單。2)建設費用低。3)不需建通信網(wǎng)絡。4)無電源提取問題。1)故障時隔離故障區(qū)域，正常時監(jiān)控配網(wǎng)運行，可優(yōu)化運行方式，實現(xiàn)安全經(jīng)濟運行。2)適應靈活的運行方式。3)恢復健全區(qū)域供電時，可采取安全和最佳措施。4)可與MIS、GIS等聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)全局信息化。兩種饋線自動化系統(tǒng)的比較主要缺點1)僅故障時起作用，正常運行時無監(jiān)控作用，不能優(yōu)化運行方式。2)調整運行方式后，需到現(xiàn)場修改定值。3)恢復健全區(qū)域供電時，無法采取安全、最佳措施。4)需多次重合,對設備沖擊大。1)結構復雜。2)建設費高。3)需通信網(wǎng)絡。4)存在電源提取問題。主要設備重合器、分段器等FTU、通信網(wǎng)絡、區(qū)域工作站、計算機系統(tǒng)。適用范圍農(nóng)網(wǎng)、負荷密度小的偏遠地區(qū)、供電途徑少于兩條的電網(wǎng)。城網(wǎng)、負荷密度大的地區(qū)、重要工業(yè)園區(qū)、供電途徑多的網(wǎng)格狀配網(wǎng)、供電可靠性要求高的區(qū)域。兩種饋線自動化系統(tǒng)的比較(續(xù)表)開環(huán)運行的多電源環(huán)狀網(wǎng)兩種系統(tǒng)比較1)基于重合器的饋線自動化系統(tǒng)若為使網(wǎng)上負荷均衡化，將聯(lián)絡開關從G調整到D，則G和D均應重新到現(xiàn)場整定。b區(qū)發(fā)生永久性故障時，分段開關B、C分閘后，聯(lián)絡開關G、E究竟合哪個，無法選擇。2)基于FTU的饋線自動化系統(tǒng)：可很方便地解決以上問題。4.3故障區(qū)段判斷和隔離1.基本原理1）輻射、樹狀網(wǎng)、開環(huán)運行的環(huán)狀網(wǎng)：根據(jù)最后一個有故障電流和第一個無故障電流兩個開關的電流變化判斷故障區(qū)段。2）閉環(huán)運行的環(huán)狀網(wǎng)：根據(jù)故障功率方向判斷故障區(qū)段。2.故障區(qū)段判斷和隔離算法采用矩陣算法來實現(xiàn)判斷、隔離故障區(qū)段。1）網(wǎng)絡描述矩陣D斷路器、分段開關、聯(lián)絡開關作為節(jié)點（N），可構N×N維方陣；若第i、j節(jié)點間存在饋線，則第i行、第j列元素，第j行、第i列元素均置1；不存在饋線的節(jié)點對應元素置0。2）故障信息矩陣G若第i個節(jié)點的開關故障電流超過整定值，則第i行第i列元素置0，反之置1，矩陣的其他元素均置0。也是N×N維方陣。網(wǎng)絡描述矩陣與故障信息矩陣舉例簡單饋線網(wǎng)絡（“C”為流過故障電流標志）3）故障判斷矩陣P對矩陣D與矩陣G相乘，并進行規(guī)格化，得

P=g（D×G）=g（P‘）g代表矩陣的規(guī)格化運算，其具體操作：若D陣中元素dmj、dnj、…dkj為1，且G陣中gjj

=1時，需對P‘陣中第j行和第j列元素進行規(guī)格化處理；若gmm、gnn、…gkk至少有兩個為0，則將P‘陣中第j行和第j列的元素全置0；若上述條件不滿足時，P陣中相應的元素值不變。矩陣P反映了故障區(qū)段：若P中的元素pij

XORpji

＝1，則饋線上第i節(jié)點和第j節(jié)點間的區(qū)段有故障。故障判斷矩陣P舉例p34XORp43＝0，p45XORp54＝0，p56XORp65＝0，p67XORp76＝0，p23XORp32＝1，因此故障點在節(jié)點2、3之間。較復雜饋線網(wǎng)絡舉例（1）“C”為流過故障電流標志）較復雜饋線網(wǎng)絡舉例（2）P矩陣中，只有p43XORp34＝1，p46XORp64＝1，因此故障點在節(jié)點4和3之間，或在節(jié)點4和6之間。規(guī)格化目的是避免誤判，若P’不進行規(guī)格化，則會錯誤地判斷故障點位于節(jié)點5和7之間。4.4饋線自動化的電源問題電源要求：時刻保證電源的連續(xù)性；故障時，各測控單元仍應能接受遠方控制和上報信息。饋線自動化控制中心：可為SCADA配置大容量UPS，保證停電時仍可安全運行。區(qū)域站的集中轉發(fā)系統(tǒng)：一般在變電所內，可設置UPS電源。開閉所、小區(qū)變的RTU：采用雙路電源，自動切換，保證電源連續(xù)。

1.操作電源和工作電源均取自饋線方式1：開關工作電源采用開關兩側單相變壓器供電。方式2：低壓線路與柱上開關共桿，采用一臺單相變壓器與一回低壓線供電。方式3：不同電源的兩回低壓線路與柱上開關較近，采用兩回低壓線供電。FTU工作電源與開關操作電源的切換方式1、2：饋線停電后，F(xiàn)TU也失去工作電源。方式3：不同配電變間易產(chǎn)生耦合，對安全有影響。解決方案：用兩路供電電源進行切換。FTU工作電源的無擾切換柱上開關操作電源的切換交流操作電源直流操作電源2.操作電源和工作電源取自蓄電池實現(xiàn)方法：在FTU機箱內設置較大容量蓄電池，并提供FTU工作電源、柱上開關操作電源。優(yōu)點：不受饋線停電影響。要求：開關采用直流操作機構、直流貯能電機（對交流操作機構，需加逆變器）。直流電壓：一般48V、24V。3.操作電源取自饋線，工作電源取自蓄電池特點：可保證FTU、柱上開關的電源供給。問題：電網(wǎng)故障開關越級跳閘時，須依靠蓄電池操作，要求容量增大（可采用失壓脫扣分段器代替過流脫扣分段器）。延長蓄電池壽命的措施：

1）放電回路采用快速熔斷器做短路保護，充電回路采用大容量壓敏電阻做脈沖保護。2）采用電壓繼電器、時間繼電器保護蓄電