ppt 配電自動化系統(tǒng)

配電自動化系統(tǒng)

課程安排理論學時：28學時（14次）作業(yè)：3次實驗：2次（預約）成績：上課+作業(yè)+考試要求：出勤：（不允許做和本課無關活動）作業(yè)，（政策，缺3,5,1/3）內容較多，做好預習復習。2023/2/4教材：《配電自動化系統(tǒng)（第二版）》，劉健等編著，中國水利水電出版社，2003《電網調度自動化與配網自動化技術（第二版）》，王士政主編，中國水利水電出版社，2006年4月《實用配電網技術》，李景祿編著，中國水利水電出版社，2006年3月《配電網自動化系統(tǒng)試驗》，劉東編著，中國水利水電出版社，2004年12月《配電網綜合自動化技術》，龔靜主編，機械工業(yè)出版社，2008主要參考書目2023/2/4關于本課程的教學全部多媒體教學課堂講解、提問，思考題、作業(yè)相結合目標：熟悉配電自動化系統(tǒng)的基本結構和組成，實現手段、特點及其相關知識，鞏固和拓展已學電力系統(tǒng)知識。2023/2/4主要內容概述配電自動化的通信系統(tǒng)開閉所和配電變電所內自動化（變電站綜合自動化）饋線自動化配電SCADA系統(tǒng)的組織遠方抄表與電能計費系統(tǒng)負荷控制和管理系統(tǒng)配電自動化地理信息系統(tǒng)配電自動化的計算機系統(tǒng)2023/2/4第1章概述配電系統(tǒng)自動化(DistributionSystemAutomation,DSA)

：運用計算機技術、自動控制技術、電子技術、通信技術及高性能配電設備等手段，對配網進行離線與在線智能監(jiān)控管理，使配網始終處于安全、可靠、優(yōu)質、經濟、高效的最優(yōu)運行狀態(tài)。配電系統(tǒng)自動化是繼調度自動化、變電站自動化后發(fā)展起來的電力系統(tǒng)自動化新領域，覆蓋面大。2023/2/4供電可靠性、供電質量要求供電可靠性、供電質量是電力系統(tǒng)的兩大考核指標。均有相關標準及規(guī)范。1998年國家電力公司提出的考核指標：供電可靠性：城市電網可靠率達到99.9％，大城市市中心區(qū)達到99.99％；供電質量：電壓合格率≥98％（嚴格的供電質量包括：頻率合格：49.8Hz<f<50.2Hz，電壓：合格：Vmin<V<Vmax；諧波含量低；電壓波動與閃變幅度?。?。為達到上述指標，要求采用提高供電自動化水平，實現配電系統(tǒng)自動化。2023/2/4電能主要來源截至2007年底，中國電力裝機容量達到7.13億千瓦。

火電：5.54億千瓦，占77.70%

水電：1.45億千瓦，占20.34%

核電：885萬千瓦，占1.24%（11臺）

風電：403萬千瓦，占0.57%

中國是全球第一大煤炭生產國、世界第五大石油生產國，志在發(fā)展新能源與可再生能源.2023/2/42020年的電力發(fā)展展望預計到2020年全國需要的發(fā)電量為4.3萬億kWh，相應的裝機容量為9.5億kW左右。煤電為6億kW，占63%(電量3萬億kWh，占4.3萬億kWh的70%)；水電2億kW，占21.1%(電量為7000億kWh，占16%)；抽水蓄能電站2500萬kW，占2.6%；新能源發(fā)電裝機2.9億kW，約占總裝機的17%。核電裝機將達到8600萬kW，占5%風電裝機接近1.5億kW，太陽能發(fā)電裝機將達到2000萬kW，生物質能發(fā)電裝機將達到3000萬kW。2023/2/4火電我國首座裝備4臺國產100萬千瓦超超臨界機組的浙江華能玉環(huán)電廠。2023/2/4水電三峽水電站總裝機容量達1820萬kW,70萬kW機組26臺

,

2009年全部投產年均發(fā)電量847億千瓦。2023/2/4風電新疆達坂城2號風電場裝有157臺風機,總容量達8.28萬kW,

是中國最早開發(fā)和規(guī)模最大的風電場之一。2023/2/4核電江蘇連云港田灣核電站2臺106萬千瓦的機組于2007年投入商業(yè)運行。俄羅斯設計。

2023/2/41.1配電網及其特點配電網（DistributionNetwork)：電力系統(tǒng)中二次降壓所低壓側直接或降壓后向用戶供電的網絡?；颍弘娏ο到y(tǒng)發(fā)電、輸電和配電中直接面向電力系統(tǒng)用戶的系統(tǒng)?；颍?10kV及以下電壓的線路和設備構成的電力網。電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)示意圖2023/2/4配電網組成及特點組成：饋線（架空線或電纜）、降壓變、斷路器、各種開關（也包括繼保、自動裝置、測量、計量儀表、通信、控制設備）。電壓：≥1kV稱高壓（35kV、6~10kV、3kV）；≤1kV稱低壓（一般指220V、380V）。配電網特點：1）負荷集中(深入城市、居民點)、傳輸功率較小、距離較短、用戶類型要求變化大；2）中性點不直接接地。本課程重點：主要討論10kV電壓級的設備和線路構成的電力網。2023/2/4配電網的體系結構環(huán)狀網（手拉手）網格式接線輻射網樹狀網2023/2/41.2配電自動化的概念配電自動化是90年代首先由美國而后到其它工業(yè)發(fā)達國家逐步發(fā)展起來的，其內容也在不斷變化，目前還無一個嚴格的定義。

配電管理系統(tǒng)(DistributionManagementSystem,DMS)：從發(fā)電、配電到用電過程的監(jiān)視、控制和管理的綜合自動化系統(tǒng)。配電自動化系統(tǒng)(DistributionAutomationSystem,DAS)：使配電企業(yè)在遠方實時監(jiān)測、協調和操作配電設備的自動化系統(tǒng)。DMS、DAS關系：

DAS是窄義的配電系統(tǒng)自動化；DMS是廣義的配電系統(tǒng)自動化，是實現所有功能的總稱。2023/2/4DMS與DAS的涵蓋關系2023/2/41.配電網DMS與輸電網EMS的關系DMS與EMS區(qū)別：DMS與輸電網自動化的能量管理系統(tǒng)EMS(EnergyManagementSystem)處同一層次，但目標不同，EMS管理發(fā)電、輸電，DMS管理配電、負荷。2023/2/4EMS與DMS軟件關系2023/2/4調度自動化1我國電網采用五級調度管理：國家調度中心(國調)、網局調度中心(網調)、省級調度中心(省調)、地區(qū)調度中心(地調或市調)、縣級調度中心(縣調)。國調：是我國電網調度的最高級（現在的國家電網公司，南方電網不屬于國家電網管轄），在該中心，通過計算機數據通信與各大區(qū)調度中心相連接，協調確定各大區(qū)之間的聯絡線潮流和運行方式，監(jiān)視、統(tǒng)計和分析全國電網的運行情況。

網調：（國家電網公司下屬東北、華北、華中、華東、西北5大電網公司），按統(tǒng)一調度、分級管理原則，負責超高壓網的安全運行并按規(guī)定的發(fā)電計劃及監(jiān)控原則進行管理，提高電能質量和經濟運行水平。2023/2/4調度自動化2

省調：（各省、自治區(qū)、直轄市電網公司），按統(tǒng)一調度、分級管理原則，負責省內電網的安全運行并按規(guī)定的發(fā)電計劃及監(jiān)控原則進行管理，提高電能質量和經濟運行水平。

地調：（各省地級市電力局、電業(yè)局、供電局），采集當地網的各種信息，進行安全檢測，進行有關站點開關的遠方操作，變壓器分接頭的調節(jié)，電力電容器的投切等。

縣調：（各縣級市供電局），為我國電網調度的最低級，主要監(jiān)控10KV及以下農村電網的運行。2023/2/4調度自動化3調度自動化的基本內容：輸電SCADA系統(tǒng)：現場數據的實時采集，采集各種部件（變壓器、線路等）的電壓、電流、功率等和各斷路器的分、合狀態(tài)，在此基礎上實現系統(tǒng)監(jiān)視和控制。EMS：根據實時采集數據，進行各種模擬和計算，決定安全和經濟運行方式。配合各種高級軟件，實現狀態(tài)估計、潮流計算、經濟運行計算、靜態(tài)安全運行分析、動態(tài)安全運行分析。2023/2/4調度中心調度中心職能：1）電力生產的指揮控制中心；2）根據國務院頒布的電力調度管理條例行使準軍事化的管理職權。2023/2/42.配電管理系統(tǒng)的內容配電SCADA系統(tǒng)（Supervisorycontrolanddataacquisition,SCADA）地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem,GIS）需方管理系統(tǒng)（DemandSideManagement,DSM）網絡分析和優(yōu)化（NetworkAnalysis,NA）工作管理系統(tǒng)（WorkManagementSystem，WMS）調度員培訓模擬系統(tǒng)（DispatcherTrainingSystem,DTS）2023/2/4配電SCADA系統(tǒng)電源進線監(jiān)控：對配網進線變電所開關位置、母線電壓、線路電流、有功、無功、電度量監(jiān)視與控制。開閉所與變電站自動化(SA)：開閉所、小區(qū)變開關位置、繼保、接地選線、電壓電流、有功無功、電度量的遠方監(jiān)視,開關遠控，變壓器遠方有載調壓。饋線自動化(FeederAutomation,FA)：正常時遠方實時監(jiān)視饋線分段開關與聯絡開關狀態(tài)、電流、電壓，實現遠方合閘、分閘；故障時，實現故障尋址、自動隔離故障區(qū)段，恢復對非故障區(qū)段的供電。FA是DAS的一個主要功能，是技術難度大，表征DAS成敗的關鍵。變壓器巡檢及無功補償：箱式變、各種變壓器參數的遠方監(jiān)視，補償電容器的自動投切和遠方投切。2023/2/4地理信息系統(tǒng)（GIS）設備管理(FacilitiesManagement,FM)：將變電站、饋線、開關、電桿等設備的技術數據反映在地理背景圖上。用戶信息系統(tǒng)(CIS)：將用戶名稱、地址、帳戶、電話、用電量和負荷、供電優(yōu)先級、停電記錄進行處理,以盡快判斷故障影響的范圍。SCADA功能：SCADA上報的實時數據信息與GIS相結合，便于操作、管理人員動態(tài)分析配網運行情況。停電管理系統(tǒng)(OutageManagementSystem,OMS)：接到停電投訴后，GIS通過CIS和SCADA，快速查明故障地點，選擇合理操作順序和路徑，自動將處理信息轉給投訴電話應答系統(tǒng)。2023/2/4需方管理系統(tǒng)（DSM）使電力供需雙方共同管理，提高可靠性，節(jié)省費用，包括：負荷監(jiān)控與管理(LoadControl&Management,LCM)：綜合分析用戶用電量，分時電價，天氣預報，供暖特性等，確定最優(yōu)運行和負荷控制計劃，引導用戶轉移負荷，平坦負荷曲線。遠方抄表與計費自動化(AutomaticMeterReading,AMR)：通過通信手段將遠方用戶電表數據，傳到控制中心，自動生成電費報表、曲線。2023/2/4網絡分析和優(yōu)化（NA）功能：減少線損，改善電壓質量，降低運行成本。包括：網絡接線分析，配電網潮流分析，短路電流計算（配網故障下支路電流與母校電壓計算），負荷模型的建立與校核，配電網狀態(tài)估計（主配網電量估計、沿饋線電量估計），配電網負荷預測，安全分析，網絡結構優(yōu)化和重構，配電網電壓調整及無功優(yōu)化。2023/2/4工作管理系統(tǒng)（WMS）監(jiān)測運行設備，分析采集的數據，判斷設備磨損狀態(tài)，實現預防性檢修。具體包括：網絡分析，提出最佳停電方案；運行管理；設備檢修管理；配電工程設計，接受完成用戶申請報裝接電的設計任務；施工管理，根據設計和工作任務，制定施工計劃并實施事故管理；配電規(guī)劃設計系統(tǒng)。2023/2/4調度員培訓模擬系統(tǒng)（DTS）根據軟件模擬仿真的配電網，對調度員進行培訓；數據來自實時采集時，幫助調度員在操作前了解操作結果，提高調度的安全性。主要功能：正常情況下的培訓：開關操作、倒閘操作、變壓器分接頭調節(jié)、發(fā)動機投切與出力調節(jié)、負荷投切增減、系統(tǒng)并列解列等緊急狀態(tài)下的事故處理培訓事故后電網的恢復操作培訓預防性操作及操作后的分析培訓進行繼電保護和自動裝置研究2023/2/4配電管理系統(tǒng)主站配置2023/2/4配電系統(tǒng)自動化結構2023/2/41.3配電自動化的意義

配電自動化是電力系統(tǒng)自動化發(fā)展必然趨勢意義：正常時，監(jiān)視配網運行工況，優(yōu)化配網運行方式；故障時，快速發(fā)現故障和異常，快速隔離故障區(qū)段，恢復非故障區(qū)域供電，減少停電時間，減小停電面積；根據配網電壓合理控制無功負荷、電壓水平，改善電壓質量；合理控制負荷，提高設備利用率；自動抄表計費，保證抄表計費及時準確，提高效率；減少人力，避免大量重復性工作。

目的：提高供電可靠性和供電質量；減少停電時間、面積；使調度員根據監(jiān)視情況，在控制中心通過遙控、遙調實現明智、必要的操作；降低運行費用；實現配電管理現代化。2023/2/41.4配電自動化的基本功能三個基本功能：配電網安全監(jiān)視、控制、保護。安全監(jiān)視功能：通過采集配電網上狀態(tài)量、模擬量、電度量，實現對配網運行狀況監(jiān)視?？刂乒δ埽哼h方控制開關的合閘、跳閘、有載調壓設備調節(jié)。保護功能：檢測、判斷故障區(qū)段，隔離故障區(qū)段，恢復正常區(qū)域供電。信息管理子過程：是配電自動化的一個基本功能，包括：信息管理、可靠性管理、經濟性管理、電壓管理、負荷管理五部分。（具體見表1－3）2023/2/41.5配電自動化的難點分析配電自動化較輸電自動化復雜，規(guī)模大，投資大，同時引起重視程度不夠。要監(jiān)測、控制的站點多，DSM主機計算機要求高，設備的可靠性和可維護性要求高；環(huán)境（溫度、濕度等）惡劣，要考慮防雷、防雨、散熱等問題；通信系統(tǒng)復雜，站端設備多，通信規(guī)約不一致；控制電源與工作電源難以獲取，用蓄電池的方法時間、容量難以滿足，充放電難以控制；許多開關需改造（加裝互感器、開關操作機構改造），以滿足跳閘、控制要求。

2023/2/41.6國內外配電自動化的發(fā)展和現狀國外配電自動化系統(tǒng)已形成集變電所自動化、饋線分段開關測控、電容器調節(jié)控制、用戶負荷控制和遠方抄表等系統(tǒng)于一體的DMS，功能達140多種。配電自動化系統(tǒng)發(fā)展大致分三個階段：第一階段第二階段第三階段主要特征基于自動化開關設備相互配合基于FTU和通信網絡高級應用主要功能故障隔離和健全區(qū)域恢復供電遠方監(jiān)控配電管理系統(tǒng)人工智能主要設備重合器、分段器FTU、通信網絡計算機系統(tǒng)FTU、通信網絡、計算機系統(tǒng)、高級應用軟件2023/2/4國外配電自動化的發(fā)展現狀國外配電自動化從單項自動化（多島自動化），發(fā)展為開放式、一體化、集成化的綜合自動化系統(tǒng)。從70年代開始，國外各電力公司相繼建成調度自動化系統(tǒng)，日本在80年代初期已有90%以上變電站實現了自動化控制。美、德、意、法等，90%以上變電站實現無人值班。美國在1980年推廣配電自動化/負荷管理系統(tǒng)，并已遍及加拿大、澳大利亞、挪威、西班牙、韓國等10余個國家的180余個電力系統(tǒng)。80年代后期，國外開始發(fā)展配電自動化系統(tǒng)，目前已達相當高水平，如美、日、加、法、芬蘭、葡萄牙、意大利、新加坡、澳大利亞、英、德等。

2023/2/4國內配電自動化的發(fā)展現狀我國電力系統(tǒng)自動化起步較晚，58～60年起，我國開始搞調度自動化，由于當時技術、設備上的問題無法解決，停頓下來。80年代又開始搞調度自動化，目前調度自動化已初步完成，90年代初開始搞無人值班變電站，實際是調度自動化的完善與發(fā)展。配電自動化系統(tǒng)在90年代后期開始起步，目前基本完成了DAS,但DSM高級應用與國外差距較大。2023/2/4作業(yè)配電網組成及特點配電網的體系結構配電自動化的目的、意義配電管理系統(tǒng)的組成配電自動化的基本功能實現配電自動化的難點分析2023/2/4第2章配電自動化的通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)是建設配電自動化系統(tǒng)的關鍵技術，通信系統(tǒng)的好壞很大程度決定了自動化系統(tǒng)的優(yōu)劣。配電自動化系統(tǒng)需借助可靠、有效的通信手段，將控制中心命令準確傳送到各遠方終端（FTU、DTU、RTU、TTU等），并將遠方設備采集的運行數據信息上傳到控制中心。2023/2/42.1配電自動化的多種通信方式輸電網通信特點：輸電網中終端節(jié)點數量有限，通信距離較長，對通信速率和可靠性要求較高。對微波或電力線路載波通信，都使用專用通道點對點或共線(partyline)通信，很少使用廣播通信方式。2023/2/4配電網通信特點配電網終端節(jié)點數量極大，尋址達百萬級，但通道距離相對較短，速率要求較低。沿空間廣播的無線電通信方式和沿配電線路廣播的載波通信方式得到了廣泛的采用。配電自動化系統(tǒng)涉及功能多（自動讀表、負荷控制、饋線開合變電站綜合自動化)，對通信要求各不相同。終端數量大。2023/2/41.典型數據通信系統(tǒng)的組成配電自動化系統(tǒng)通信網絡是一典型的數據通信系統(tǒng)。數據終端設備：配電SCADA系統(tǒng)、RTU、FTU、TTU，集中抄表器、抄表終端等。數據傳輸設備：Modem、復接分接器、數傳電臺、載波機、光端機。數據傳輸通道：有線與無線信道（按傳輸媒體），模擬與數字信道（按傳輸形式）。2023/2/42.配電自動化中可用的通信方式有線通信方式：電力線：高壓、低壓的載波通信。電話線：電話專線、撥號電話等。CATV通道：有線電視網。光纖通信：多模光纜，<2Mbps，<5km，單模光纜，<2Mbps，<50km雙絞線：現場總線、RS-4852023/2/4配電自動化中可用的通信方式－續(xù)無線通信方式：調幅廣播：自由空間，<1200bps，<50km調頻廣播：自由空間，<1200bps，<50kmVHF電臺：自由空間，<128Kbps，<50kmUHF電臺：自由空間，<128Kbps，<50km多址微波：自由空間，<128Kbps，<50km衛(wèi)星：自由空間，<1200bps，全球任何一種單一的通信手段都無法全面滿足各種規(guī)模的配電自動化需要，一般采用多種通信方式混合使用。2023/2/42.2調制解調器和復接分接器調制解調器(Modem)1）定義：發(fā)送時，數字信號模擬信號（調制）；接收時，模擬信號數字信號（解調）。二進制信息通過調制加到交流高頻信號上再傳輸；接收端將含有信息的交流信號解調，還原信息。2）Modem作用：實現數據信息的發(fā)送、接收。2023/2/43）Modem分類按傳輸方向：全雙工Modem、半雙工Modem。

－單工：單方向傳輸；

－雙工：雙向傳輸；

半雙工：可不同時上下行雙向傳輸；

雙工：可同時上下行雙向傳輸。按工作頻率：低速Modem(<600bps)、中速Modem(600-9600bps)、高速Modem(>9600bps)。按調制方式：移頻鍵控(FSK)、移相鍵控(PSK)、相對移相鍵控(DPSK)、移幅鍵控(ASK)。配電自動化數據通信中，FSK方式應用最多。2023/2/42.復接分接器發(fā)送時，將2個或2個以上的數字信號按時分復用的原理合并為1個數字信號（復接器）；接收時，將1個數字信號分解為若干個數字信號（分接器）。復接器分類：同步復接器（各路信號采用同一時鐘信號的時序產生）、異步復接器。復接分接器作用：將高速數據傳輸信道轉換為多個較低速數據傳輸信道。2023/2/42.3配電自動化對通信系統(tǒng)要求通信可靠性：能抵抗惡劣的氣候條件、強電磁干擾，保證停電及電網故障時的通信能力。通信系統(tǒng)費用：選擇費用、功能及技術先進性的最佳組合，實現最佳效能費用比。通信速率的要求：通信系統(tǒng)帶寬越窄則通信速率越低(一般>300bps)，必須滿足實時性要求。雙向通信能力：保證數據上傳、控制命令下發(fā)，要具有半雙工或全雙工能力。不受停電影響：保證通過通信系統(tǒng)對停電區(qū)開關的操作，停電區(qū)FTU等要有備用電源(電池等)。使用和維護的方便性：選擇通用性、標準化程度高的通信設備。2023/2/42.4配電自動化采用的通信方式1.配電線載波通信(DistributionLineCarrier,DLC)電力線載波通信：輸電線載波TLC、配電線載波DLC、低壓配電線（入戶線）載波通信。配電線載波通信設備：安裝在主變電站的多路載波機、線路測控對象處的配電線載波機、高頻通道（由阻波器、耦合濾波器、結合濾波器組成）。阻波器：控制高頻電流信號流向；耦合濾波器：防止高壓進入通信設備，同時耦合高頻信號；結合濾波器：將載波信號耦合到饋電線上。特點：由電力公司控制，便于管理，可以對任何測控點通信；數據傳輸速率較低，易受干擾、非線性失真和信道間交叉調制影響。2023/2/4典型配電線載波通信系統(tǒng)組成2023/2/4較長饋線載波通信系統(tǒng)組成通信距離較長時無法滿足時(如環(huán)網)，可在適當位置加設阻波器，并將兩側線路上設備信息分布上報給兩側相應的主變電所。2023/2/4原理：將高頻信號注入到電力線，通過脈動信號的有無來實現通信。分類：高頻電壓脈動控制、高頻電流脈動控制。特點：主要適用于單向通信場合，如負荷控制；不受無線電管理委員會制約；通信速率較低；停電時通信將中斷。2.脈動控制技術2023/2/43.工頻控制技術原理：以電力線作信號傳輸通道，利用電壓過零的時刻（250左右）進行信號調制。特點：可以實現雙向通信，主要用于零散負荷控制；停電時通信將中斷。2023/2/44.電話線可達到較高波特率，易實現雙向通信，很適合于配電自動化系統(tǒng)中。電話專線租用費用較高，電力公司無法完全掌握電話線通信的維護。電話線不能覆蓋所有的地區(qū)，為此額外架設的專線費用較高。利用電話線傳輸數據分租用電話專線和公用電話網撥號電話兩種方式。缺點：傳輸誤碼率高、傳輸距離受限制。2023/2/45.光纖通信特點：通信容量大，衰減小，不怕雷擊，不受外界電磁干擾，抗腐蝕，保密性好，敷設方便。但投資高，強度不如金屬線，連接較困難。光纖通信系統(tǒng)組成電端機：完成對信息的處理(多路復用、復接分接)。光端機：接收時將電信號轉換為光信號，并輸入光纖遠傳；發(fā)送時將光信號轉換為電信號。中繼器：放大、整形被衰減與畸變的光信號。2023/2/4光纖通信系統(tǒng)分類及網絡形式按傳輸光波長分：短波長、長波長、超長波長光纖通信系統(tǒng)。（影響傳輸距離）按傳輸信號形式分：光纖數字通信系統(tǒng)、光纖模擬通信系統(tǒng)。（影響抗干擾能力）按光纖種類分：多模光纖通信系統(tǒng)、單模光纖通信系統(tǒng)。（影響傳輸容量）按網絡形式分：點對點光纖通信系統(tǒng)、T形光纖通信系統(tǒng)、環(huán)形光纖通信系統(tǒng)、星形光纖通信系統(tǒng)。應用場合：配電自動化系統(tǒng)中，光纖通信主要應用于主干層及饋線終端層的通信。2023/2/4用光Modem實現饋線終端與區(qū)域工作站的通信根據傳輸信息種類及接口形式的不同，可選擇不同的光端機、電端機，或光電合一設備，以滿足配電自動化系統(tǒng)信息傳輸要求。接收時將電信號2023/2/46.有線電視(CATV)通道CATV系統(tǒng)的帶寬很寬，配電自動化只需利用其中很窄的一段。CATV系統(tǒng)為單向通信，且許多用戶并不使用CATV系統(tǒng)，給配電自動化帶來困難。電力公司無法控制CATV電纜的維護，且租金較高。

通信距離遠時，需加中繼放大環(huán)節(jié)。2023/2/47.現場總線和RS-485現場總線(FieldBus)種類：CANBUS、LONWORKS、PROFIBUS、FOUNDATIONFIELDBUS等。現場總線適于滿足FTU和附近區(qū)域工作站間通信、變電站內智能模塊間通信?，F場總線為開發(fā)式系統(tǒng)，便于設備間互聯。RS-485為標準串行通信接口，最多可支持64～256個發(fā)送、接收器對。對實時性要求不高的場合（如遠方抄表等），可以采用RS-485通信，較為簡單。

2023/2/48.無線通信系統(tǒng)種類：調幅（AM）廣播，調頻（FM）廣播，無線尋呼，甚高頻通信（VHF，30-300MHz），特高頻通信（UHF，300-1000MHz），微波通信（>1GHz），衛(wèi)星通信。

AM、FM、無線尋呼為單向通信方式。根據我國無線電管理委員會規(guī)定的無線通信頻段，800MHz的無線數傳系統(tǒng)是配電自動化系統(tǒng)的合適選擇之一。2023/2/4采用800MHz無線電臺實現饋線自動化示意圖2023/2/4采用中繼站的800MHz無線數傳系統(tǒng)實現饋線自動化系統(tǒng)2023/2/4衛(wèi)星通信利用通信衛(wèi)星作中繼站來轉發(fā)或反射無線電信號，不受地形、距離影響，通信可靠、容量大。傳輸延遲大，不適合要求快速響應場合。利用GPS全球定位系統(tǒng)實現系統(tǒng)時鐘的統(tǒng)一，提高SOE站間分辨率。2023/2/49.無線擴頻通信傳輸信息所用的帶寬遠大于信息本身的帶寬。即用高速率擴頻碼擴展待傳輸數字信息帶寬，其帶寬比常規(guī)通信大幾百至幾千倍?？乖肼暩蓴_能力強。用于配電自動化的無線擴頻系統(tǒng)一般采用2.4～2.483GHz工作頻段。原用于軍事通信中，不需無線電管理委員會許可；適合作通信主干線。工作方式：點對點方式、點對多點方式。對分散測控點，成本高，應用不多。2023/2/4COMLINK的點對點無線擴頻通信系統(tǒng)2023/2/4COMLINK的點對多點無線擴頻通信系統(tǒng)2023/2/410.混合通信單一通信不能滿足配電自動化系統(tǒng)的所有功能。須在通信性能和造價間折衷。根據配電網具體情況，在不同層次上采用不同的通信方式，構成混合通信系統(tǒng)。選擇混合通信方式時，應考慮原有通信基礎設施，減少投資。2023/2/4配電自動化混合通信方式1配電線載波通信DLC分段斷路器DLCDLC饋線電容器組配電控制中心無線電通信農村變電站市區(qū)變電站至EMS微波通信租用電話線無線電負荷控制配電載波通信DLC用戶表計饋線電容器組線路重合器DLCDLC無線電負荷控制用戶表計2023/2/4配電自動化混合通信方式2110kV主變電站DLC配電自動化無線電通信10kV開閉所市調度自動化230Hz電臺光纖光纖用戶表計FTUDLCFTU公用電話網用戶負荷用戶負荷110kV主變電站10kV開閉所光纖FTUFTU光纖光纖2023/2/42.5配電自動化通信系統(tǒng)的若干問題1.電磁波頻帶與傳輸行為的關系提高電磁波頻率、縮短波長，可以增大傳輸的信息量、增加復用多路通道，傳輸速率加快；但易引起遮擋和反射等問題。2.有效性與可靠性的關系

有效性：一定帶寬與噪聲時，傳輸速率高。

可靠性：指傳輸的誤碼率。在一定的帶寬與噪聲條件下，有效性與可靠性是矛盾的；傳輸速率與傳輸距離也影響有效性與可靠性。2023/2/43.備用通信系統(tǒng)主干通信線路信息量大，必須提高其可靠性。措施：1）對光纖通信主干通道，可采用同步數字光纖通信自愈網。2）采用熱備份雙通道通信系統(tǒng)。雙通道自動切換裝置2023/2/44.配電自動化通信系統(tǒng)的防過電壓和防雷過電壓、雷電嚴重影響配電自動化通信系統(tǒng)。1)配電自動化控制中心的防雷：設避雷器、屏蔽、接地、濾波電容、防雷保護裝置。2)有線通信電纜的防雷：采用屏蔽雙絞線（屏蔽層多點接地）、非屏蔽線穿過鐵管地埋。3)無線通信天饋系統(tǒng)的防雷：引下線多點接地，并配裝管式避雷器。4)載波通信系統(tǒng)的防雷：在高頻引入架的入端加裝間隙放電避雷器。5)光纖通信系統(tǒng)的強電防護：優(yōu)先選用無金屬結構光纜，有金屬光纜考慮強電與雷電防護。6)通信系統(tǒng)接口設備的防雷：RS-232、RS-485、Modem等通信設備采用瞬時過電壓半導體保護器件。2023/2/42.6配電自動化中通信系統(tǒng)規(guī)約建設配電自動化通信系統(tǒng)時，必須認真考慮系統(tǒng)中通信規(guī)約的選擇問題。通信規(guī)約種類：應答式規(guī)約(Polling規(guī)約，如SC1801、4F、Modbus等)，循環(huán)式規(guī)約(CDT規(guī)約，如部頒CDT、DXF5、C01等），對等方式規(guī)約（如DNP3.0等，在IEC870-5基礎上制定）等。這些通信規(guī)約，已在電網調度自動化系統(tǒng)和變電站綜合自動化中得到成功運用。以上規(guī)約并不完全適應配電自動化系統(tǒng)需要。應制定一套滿足配電自動化系統(tǒng)需要的通信規(guī)約。

2023/2/4作業(yè)配電自動化通信系統(tǒng)的種類調制解調器與復接分接器的作用電力線載波通信系統(tǒng)的組成配電自動化對通信系統(tǒng)的要求第3章開閉所和配電變電站內自動化開閉所：無變壓器,即高壓開關站,又稱高壓配電站,僅起配電作用,實現環(huán)網供電、雙路互投等功能。變電站：有變壓器,可實現變電、配電兩種功能。變電站、開閉所是配電網的重要組成部分，其自動化程度高低直接反映了配電自動化的水平。3.1遠動裝置(RTU)的發(fā)展遠方終端裝置(RTU，RemoteTerminalUnit)：

簡稱遠動終端，是SCADA系統(tǒng)（監(jiān)控和數據采集系統(tǒng)）中安裝在變電站和配電站的一種遠動裝置。負責采集站內電力運行的模擬量和狀態(tài)量，監(jiān)視并向調度中心傳送這些模擬量和狀態(tài)量，執(zhí)行調度中心發(fā)往所在站的控制和調度命令。遠動裝置(RTU)的發(fā)展-續(xù)觸點遠動裝置：第一代遠動裝置，功能弱，精度低，速度慢、可靠性差。集中式微機遠動裝置：單CPU結構的RTU裝置，功能弱、可靠性差。分布式微機遠動裝置：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。多CPU結構的分布式微機遠動裝置成為主流。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、參數整定輸入、打印制表、信息轉發(fā)、自恢復與自檢、數據保存、事件順序記錄等功能。1.“四遙”功能1）遙信(YX)：對應開關量。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)：對應模擬量。對U、I、P、Q、f、功率因數、溫度、壓力、流量等所有模擬信號的采集，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：用于事故分析。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)。2.事件順序記錄-SOE分辨率事件分辨率要求達到毫秒級。分辨率高帶來高造價。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。3.系統(tǒng)對時目的：保證SOE具有統(tǒng)一時鐘，確保各RTU時鐘與調度中心同步。方法：1）利用GPS，需設置GPS接收機、天線及放大器，通過通信接口(RS232/RS485)與RTU相連。2）軟件對時，根據采用的通信規(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。5.自恢復和自檢設置看門狗電路，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)通信和當地功能根據相應的通信規(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）。集中式：單CPU結構；分布式：多CPU結構。采樣方式：直流、交流采樣。組屏方式：集中、分散組屏。就地安裝/分散組屏集中組屏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.功能分布式RTU特點：多CPU結構，串行總線，智能模板。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，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方式或現場總線方式。功能分布式RTU基本組成3.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，省空間、二次連線（各RTU間通過RS485或現場總線相聯）；也可組屏安裝。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。結構分布式RTU基本組成交流信號處理光電隔離光電隔離開出驅動及繼電器采集及A/D數字量采集光電隔離Flash和EEPROMRAM單片機系統(tǒng)通信接口鍵盤與液晶顯示三相i三相u開關量脈沖量控制輸出

結構分布式RTU裝置特點硬件：采用一個或多個單片機，速度快，實時性強，可靠性高。如采用2個單片機，1個負責信號采集、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進行數據通訊，支持雙網。人機對話：大屏幕液晶，漢字顯示測量信息；既可遙控亦可當地手控。系統(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與上位機間用現場總線或工業(yè)以太網聯接。結構分布式RTU裝置功能交流采樣：交流采樣，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8、12、16點（空接點），一般分辨率≤4ms。脈沖度量：一般容量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。結構分布式RTU裝置構成的變電站監(jiān)控系統(tǒng)

現場總線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結構分布式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、變壓器，母聯等設備的監(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4.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。優(yōu)點：智能電能表通過RS485與外聯系，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，在配網自動化中的應用增多。缺點：變電所出線多時，遙測刷新慢，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)5.RTU的選擇對于現有35-110kV中心變電所、出線較多(總單元數大于10)，其他二次設備又不作改造時，則可采用功能分布式RTU，結合保護等其他裝置，實現綜合自動化。對于現有出線小于6回，總單元數小于10個的小型變電所，可采用結構分布式RTU，每個功能模塊包括遙測、遙、遙控、遙調，甚至可增加微機保護功能，構成綜合自動化系統(tǒng)。對于6-10kV終端變電所，一般采用結構分布式RTU，且增加微機保護功能，構成綜合自動化系統(tǒng)，達到無人值班的條件。新建變電所應一步到位，按高標準設計，直接達到無人值班條件。具體形式可根據變電所容量大小及重要性來確定，但最好實現綜合自動化。如采用微機保護加監(jiān)控系統(tǒng)，測控及保護一體化單元，智能重合器等構成綜合自動化系統(tǒng)。6.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，但數據穩(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。2）多通道采樣方式同時采樣：同時采樣，同時或依次A/D轉換。順序采樣：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，組間順序采樣。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)變電站綜合自動化系統(tǒng)：將電力系統(tǒng)的保護、測量、控制、監(jiān)視、故障分析等功能集合在一起構成變電站綜合自動化系統(tǒng)。目標：實現電力系統(tǒng)優(yōu)化控制、經濟運行、智能決策。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?？刂乒δ埽航嚯x控制(就地)、遠距離控制(遙控)。測量功能：遙測、遙信。通信：與調動系統(tǒng)通信。診斷功能：自檢、自診斷，斷路器動作次數、故障電流大小等。故障錄波功能：故障時各種參數波形記錄。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（檢測數據及時送往調度中心，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。基本監(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據處理能力，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據。

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前置機前置機當地監(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：將數據采集、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，各裝置間通過網絡聯接，網絡組態(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)配置方案微機保護微機保護是用微型計算機構成的繼電保護，是電力系統(tǒng)繼電保護的發(fā)展方向（現已基本實現，尚需發(fā)展），它具有高可靠性，高選擇性，高靈敏度。微機保護裝置硬件包括微處理器（單片機）為核心，配以輸入、輸出通道，人機接口和通訊接口等.該系統(tǒng)廣泛應用于電力、石化、礦山冶煉、鐵路以及民用建筑等。微機的硬件是通用的，而保護的性能和功能是由軟件決定。

運行原理

微機保護裝置的數字核心一般由CPU、存儲器、定時器/計數器、Watchdog等組成。目前數字核心的主流為嵌入式微控制器（MCU），即通常所說的單片機;輸入輸出通道包括模擬量輸入通道（模擬量輸入變換回路（將CT、PT所測量的量轉換成更低的適合內部A/D轉換的電壓量，±2.5V、±5V或±10V）、低通濾波器及采樣、A/D轉換）和數字量輸入輸出通道（人機接口和各種告警信號、跳閘信號及電度脈沖等）。保護功能

定時限/反時限保護、后加速保護、過負荷保護、負序電流保護、零序電流保護、單相接地選線保護、過電壓保護、低電壓保護、失壓保護、負序電壓保護、風冷控制保護、零序電壓保護、低周減載保護、低壓解列保護、重合閘保護、備自投保護、過熱保護、過流保護、逆功率保護、差動保護、啟動時間過長保護、非電量保護等。

6.微機保護微機保護：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，可實現復雜保護功能，故障參數追憶、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：實現保護外的其他功能（錄波、記錄、數據遠傳）。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。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.防跳躍機構跳躍：當斷路器手動或遙控合閘于故障線路時（如短路），不論操動機構有無自動脫扣，斷路器都應自動分閘。此時若合閘命令還未解除（如轉換開關的手柄或繼電器還未復位），則斷路器分閘后又將再次合閘，緊接著又會分閘。這樣，有可能使斷路器連續(xù)多次合、分故障電流，這一現象稱為“跳躍”。防跳躍意義：出現跳躍時，斷路器將無謂的連續(xù)多次合、分短路或故障電流，造成觸頭嚴重燒損甚至引起爆炸事故。因此對于非手動操作的操動機構必須具有防止跳躍的能力，使得斷路器關合短路而又自動分閘后，即使合閘命令尚未解除，也不會再次合閘。3.防跳躍機構－續(xù)防跳躍措施：在分閘命令和合閘命令同時施加的情況下，防跳躍繼電器使分閘優(yōu)先。防跳躍繼電器由分閘命令直接啟動，并通過合閘繼電器的觸點保持在得電位置，它們的觸點完全切斷合閘線圈回路，使斷路器不能實現合閘，直到合閘信號完全解除。實現方法：利用繼電器對合閘回路進行閉鎖。防跳繼電器（TBJ）：有兩個線圈，一個是電流啟動線圈，一個是電壓保持線圈。電流線圈串聯在跳閘回路中，以便當繼電保護動作于跳閘時，使防跳繼電器可靠地啟動。電壓線圈的主要作用是在繼電器動作后能可靠地自保持。利用防跳繼電器的防跳接線圖利用普通繼電器閉鎖合閘回路的防跳接線圖合閘時，合閘整流橋輸出經Y3/S2/S3/S1/KO(2-1常閉)接通。繼電器KO并聯在合閘回路上，，斷路器合閘后并聯在合閘回路的輔助接點S3閉合，繼電器KO線圈接通，KO觸點切換到(4-1常開)，斷開合閘回路并保持，若此時合閘于故障，繼電保護動作跳閘，由于合閘回路已可靠斷開，防止了跳躍。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。作業(yè)RTU的結構分為幾類？遠動裝置RTU的四遙是含義是什么。結構分布式RTU的硬件結構框圖。事件順序記錄（SOE）的作用、要求、影響因素有哪些？直流采樣和交流采樣的優(yōu)缺點。防跳躍意義與措施。變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能特點與結構形式。2023/2/4第4章饋線自動化饋線自動化是配電自動化的重要組成部分。目的：對饋出線路進行數據采集和監(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：配網饋線運行狀態(tài)監(jiān)測、控制、故障診斷、故障隔離、網絡重構。實現：一種是基于重合器的饋線自動化系統(tǒng)；另一種是基于饋線終端設備(FTU)的饋線自動化系統(tǒng)。2023/2/44.1基于重合器的饋線自動化原理：無需通信，根據短路時出現的短路電流，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。實現模式：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型分段器配合模式。2023/2/4重合器(Recloser)分類和功能定義：集斷路器、繼電保護、操動機構為一體，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。2023/2/4重合器(Recloser)分類和功能－續(xù)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：根據動作時間-電流特性分快速動作特性（瞬動特性）、慢速動作特性（延時動作特性）兩種。動作特性整定：“一快二慢”、“二快二慢”、“一快三慢”。2023/2/42.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，分合預定次數后閉鎖在分閘狀，隔離故障區(qū)段；若未完成預定分合次數，故障已被其他設備切除，則保持在合閘狀（經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：故障檢測繼電器（FDR:FaultDetectingRelay）。根據判斷故障方式的不同分類：電壓－時間型，過流脈沖記數型。2023/2/41)電壓－時間型分段器故障隔離原理：根據加壓、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。FDR整定參數：X時限：分段器電源側加壓至該分段器合閘的時延。Y時限：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

。

Y時限又稱故障檢測時間。FDR功能：

第一套功能：用于常閉狀態(tài)的分段開關，用于輻射、樹狀網；要求X時限>Y時限>電源端斷路器跳閘時間。

第二套功能：用于常開狀態(tài)的聯絡開關，用于環(huán)網聯絡開關常開狀態(tài)。2023/2/42)過流脈沖計數型分段器故障隔離原理：記憶前級開關開斷故障電流動作次數，達到預定記憶次數時，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未達到預定記憶次數時，分段器經一定延時后計數清零，復位至初始狀態(tài)。FDR整定參數：前級開關過流開斷次數。FDR功能：前級開關開斷過電流電流動作計數與記憶。當記憶次數=設定次數時，分段器閉鎖。2023/2/43.重合器與分段器配合實現故障區(qū)段隔離重合器與電壓－時間型分段器配合情況。（重點掌握）重合器與過流脈沖計數型分段器配合情況類似（自學）。2023/2/41）輻射狀網故障區(qū)段隔離過程A重合器：一慢一快，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=5S2023/2/4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=5S2023/2/42）環(huán)狀網開環(huán)運行時的故障區(qū)段隔離A重合器：一慢一快，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=5S2023/2/4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=5S2023/2/44.重合器與重合器配合實現故障區(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；聯絡重合器：一慢，兩側失壓后15S合閘。2023/2/45.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，推廣用于城網必然帶來問題。基于重合器能夠準確地判斷故障區(qū)段，并能自動隔離故障區(qū)段。2023/2/4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，無法進行配電網絡優(yōu)化等工作。2023/2/4自動重合器2023/2/44.2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2023/2/4系統(tǒng)特點配網實時信息通過就地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，將信息上傳到配網控制中心，或接受控制中心命令進行遠方操作。故障時，FTU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。2023/2/42.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、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；2023/2/4FTU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（實現自適應保護）；故障錄波（故障分析用）。2023/2/43.FTU的組成和結構一種典型的FTU系統(tǒng)框圖2023/2/42023/2/44.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。

2023/2/45.配變遠方測控單元（TTU）TTU的主要功能：1）實現對配電變壓器實現遠方監(jiān)視。2）采集變壓器的I、U、P、Q、cos、分時電量、電壓合格率等數據。3）根據監(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對本臺區(qū)低壓用戶進行抄表數據的遠傳。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的電容器。2023/2/4一種典型的配變測控終端單元組成2023/2/46.兩種饋線自動化系統(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)控配網運行，可優(yōu)化運行方式，實現安全經濟運行。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等聯網，實現全局信息化。兩種饋線自動化系統(tǒng)的比較2023/2/4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、通信網絡、區(qū)域工作站、計算機系統(tǒng)。適用范圍農網、負荷密度小的偏遠地區(qū)、供電途徑少于兩條的電網。城網、負荷密度大的地區(qū)、重要工業(yè)園區(qū)、供電途徑多的網格狀配網、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)2023/2/4開環(huán)運行的多電源環(huán)狀網兩種系統(tǒng)比較1)基于重合器的饋線自動化系統(tǒng)若為使網上負荷均衡化，將聯絡開關從G調整到D，則G和D均應重新到現場整定。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。2023/2/44.3故障區(qū)段判斷和隔離1.基本原理1）輻射、樹狀網、開環(huán)運行的環(huán)狀網：根據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：根據故障功率方向判斷故障區(qū)段。2023/2/42.故障區(qū)段判斷和隔離算法采用矩陣算法來實現判斷、隔離故障區(qū)段。1）網絡描述矩陣D斷路器、分段開關、聯絡開關作為節(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。2023/2/4網絡描述矩陣與故障信息矩陣舉例簡單饋線網絡（“C”為流過故障電流標志）2023/2/43）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pijXORpji＝1，則饋線上第i節(jié)點和第j節(jié)點間的區(qū)段有故障。2023/2/4故障判斷矩陣P舉例p34XORp43＝0，p45XORp54＝0，p56XORp65＝0，p67XORp76＝0，p23XORp32＝1，因