配網自動化基本知識

1、配網自動化基本知識配網自動化基礎知識手冊配網自動化是進一步減少配電網故障快速復電的時間，提高配網運行管理水平重要 的技術手段，公司自2000年以來先后組織廣州、深圳、佛山、東莞、中山、珠海、茂 名等供電局開展了配網自動化試點建設。在總結試點經驗的基礎上，2012年公司將在佛山、東莞、江門等11個供電局開展配網自動化建設，為使后續(xù)工作得以順利進行， 特編制本手冊。1總體概述1.1配網自動化概念配電自動化是以一次網架和設備為基礎，利用計算機及其網絡技術、通信技術、現(xiàn) 代電子傳感技術，以配電自動化系統(tǒng)為核心，將配網設備的實時、準實時和非實時數(shù) 據(jù)進行信息整合和集成，實現(xiàn)對配電網正常運行及事故情況下的

2、監(jiān)測、保護及控制配網自刼化I禺系統(tǒng)It I-開捷環(huán)網柜配電變床器配電自動化系統(tǒng)主要由配電自動化主站、配電自動化終端及通信通道組成，主站與 終端的通信通常采用光纖有線、GPRS5線等方式。1.2 配網自動化意義通過實施配網自動化，實現(xiàn)了對配電網設備運行狀態(tài)和潮流的實時監(jiān)控，為配網調 度集約化、規(guī)范化管理提供了有力的技術支撐。通過對配網故障快速定位 / 隔離與非故 障段恢復供電，縮小了故障影響范圍，加快故障處理速度，減少了故障停電時間，進 一步提高了供電可靠性。2 配網自動化基礎知識2.1 名詞術語2.1.1 饋線自動化是指對配電線路運行狀態(tài)進行監(jiān)測和控制，在故障發(fā)生后實現(xiàn)快速準確定位和迅速 隔離

3、故障區(qū)段，恢復非故障區(qū)域供電。饋線自動化包括主站集中型饋線自動化和就地 型饋線自動化兩種方式。2.1.2 主站集中型饋線自動化 是指配電自動化主站與配電自動化終端相互通信，由配電自動化主站實現(xiàn)對配電線路的故障定位、故障隔離和恢復非故障區(qū)域供電。2.1.3 就地型饋線自動化是指不依賴與配電自動化主站通信，由現(xiàn)場自動化開關與終端協(xié)同配合實現(xiàn)對配電 線路故障的實時檢測，就地實現(xiàn)故障快速定位 / 隔離以及恢復非故障區(qū)域供電。按照控 制邏輯和動作原理又分為 自適應綜合型、電壓 -時間型 和電壓 -電流型 。2.2 配電自動化主站 配電自動化主站是整個配電網的監(jiān)視、控制和管理中心，主要完成配電網信息的采集

4、、處理與存儲，并進行綜合分析、計算與決策，并與配網GIS、配網生產信息、調度自動化和計量自動化等系統(tǒng)進行信息共享與實時交互，按照功能模塊的部署可分為 簡易型和集成型兩種配電自動化主站系統(tǒng)。簡易型配電自動化主站主要部署基本的平臺、SCADA口饋線故障處理模塊。集成型擴充了網絡拓撲、饋線自配電自動化主站是在簡易型配電自動化主站系統(tǒng)的基礎上,動化、潮流計算、網絡重構等電網分析應用功能。亂血I忤對血I鐘隔離鷲H* IHL柚甬伯劇I醍備39丸3S屮臺皆科厲試工I 區(qū)就概月曲口v>a呢電自動化主站迪型結構圖2.3配電自動化終端設備配電自動化終端主要指安裝于開關站、配電房、環(huán)網柜、箱式變電站、柱上開關

5、 處，用于采集配電設備運行故障信息和進行控制的終端設備。根據(jù)應用場合不同分為 配電房配電自動化終端（DTU）、架空線饋線自動化終端（FTU）、電纜型故障指示器和架 空型故障指示器。2.3.1架空線饋線自動化終端（FTU）架空線饋線自動化終端（FTU）適用于10kV架空線路的分段開關和聯(lián)絡開關的監(jiān)測和 控制，按照控制邏輯可設置成電流型、電壓時間型兩種工作模式*i，'JT231.1電流型工作模式可采集三相電流、兩側三相電壓和零序電流具有過電流保護功能和零序電流保護、兩次自動重合閘功能和閉鎖二次重合閘功能，2.3.1.2 電壓時間型工作模式1）具有失電后延時分閘功能，即開關在合位、雙側失壓、

6、無流，失電延時時間 到，控制開關分閘；2）具有得電后延時合閘功能，即開關在分位、一側得壓、一側無壓，得電延時時 間到，控制開關合閘；3）具有單側失壓后延時合閘功能，即開關在分位且雙側電壓正常持續(xù)規(guī)定時間以 上，單側電壓消失，延時時間到后，控制開關合閘；4）具備雙側均有電壓時，開關合閘邏輯閉鎖功能，即開關處于分閘狀態(tài)時，兩側 電壓均正常時，此時終端閉鎖合閘功能5）具有閉鎖合閘功能。若合閘之后在設定時限之內失壓，并檢測到故障電流，則自動分閘并閉鎖合閘。若合閘之后在設定時限之內沒有檢測到故障電流，貝U不閉鎖合 閘；6）具有閉鎖分閘功能。若合閘之后在設定時間內沒有檢測到故障，則閉鎖分閘功 能，延時5分

7、鐘后閉鎖復歸；7）具有非遮斷電流保護功能，即當檢測到流過負荷開關的電流大于600A時，閉鎖跳閘回路。（負荷開關不能開斷大于額定電流的負荷）8）可檢測零序電壓，具有零序電壓保護功能，即在設定延時內檢測到零序電壓信 號應立刻分閘，切除接地故障；在設定延時外檢測到零序電壓信號，終端不發(fā)出分閘控 制命令。2.3.2配電房配電自動化終端（DTU）PT站所終端DTU一般安裝在常規(guī)的開閉所、環(huán)網柜、小型變電站、箱式變電站等處, 完成對開關設備遙測、遙信數(shù)據(jù)的采集，對開關進行分合閘操作，實現(xiàn)對饋線開關的 故障識別、隔離和對非故障區(qū)間的恢復供電。故障指示器是指安裝在架空線、電力電纜上，用于指示故障電流流通的裝置

8、。短路 故障指示器分為戶外型及戶內型兩種，架空線路安裝戶外型故障指示器，電纜線路安 裝戶內型故障指示器。2.4配網通信方式配網通信一般采用主干層和接入層兩層結構組網，配網主站系統(tǒng)至變電站的主干通 信網一般采用光纖傳輸網方式，變電站至配網終端之間的接入部分采用多種通信方 式，主要有以下幾種：1）工業(yè)以太網通信有源光網絡主要是利用工業(yè)以太網技術，具有技術成熟、性能穩(wěn)定、組網靈活、便 于升級擴容等優(yōu)點，適合高溫、潮濕環(huán)境、強電磁干擾等惡劣環(huán)境下的應用。不足之 處是存在點對點結構纖芯資源浪費、相對投資高等缺點。2）無源光纖通信無源光網絡主要是利用以太網無源光網絡（EPON技術，采用點到多點結構，無源光

9、 纖傳輸，具有成本低、帶寬高、擴展性強、組網快速靈和以及方便與現(xiàn)有以太網完全 兼容等優(yōu)點。不足之處是EPON&網方式以星型為主，對于鏈形和環(huán)形網絡受技術本身 限制支持較差，施工前需嚴格規(guī)劃各節(jié)點的光功率，不利于靈活組網和未來擴容需 求。3）無線公網通信目前無線公網通信主要包括 GPRS CDMA3G等。無線公網可節(jié)約光纜鋪設費用, 組網靈活，適用于無線公共網絡覆蓋完整卻信號優(yōu)良的城市，不足之處是只適合于實 時性要求不高的數(shù)據(jù)采集應用，可靠性、安全性方面有待進一步提高。2.5饋線自動化技術原理介紹2.5.1主站集中型饋線自動化主站集中型饋線自動化是指配電自動化主站與配電自動化終端相互通信

10、，通過配電 自動化終端采集故障信息，由配電自動化主站判斷確定故障區(qū)段，并進行故障故障隔 離和恢復非故障區(qū)域供電。 適用于純電纜、純架空和架空電纜混合線路的任一種網由于該方案對通信的可靠性要求較高，較依賴光纖通信，而鋪設光纖施工困難、建設費用高，因此該方案主要應用于負荷密度大，且對供電可靠性要求很高的A、B類供電區(qū)域的城市中心區(qū)。例如廣州的天河區(qū)和越秀區(qū)、深圳的福田區(qū)、佛山的東平新城 和金融高新區(qū)。經估算一回10kV線路配網自動化改造造價約為150萬元（按三分段聯(lián)絡計算）變電站1CB1變電站2C62環(huán)網相4（改迪壞網相5術述壞網郴&氐有）圖1主站集中型饋線“動化建設方案建設實施內容：1）

11、變電站開關與保護裝置不需要進行改造，保護定值無需配合2）開關柜（環(huán)網柜）的開關本體需三遙點需加裝電動操作機構及鋪設光纖；3）加裝DTU加裝A、C相CT零序CT PT柜。2.5.2電壓時間型饋線自動化電壓時間型饋線自動化模式以電壓時間為判據(jù)，適用于純架空、架空電纜混合線路 的單輻射、單聯(lián)絡等網架。變電湖1FS1FS2ls<2>變電站2CB2FS 3FS4FS5圖2電壓時間型饋線自動化建設方案工作原理：以電壓時間為判據(jù)，當線路發(fā)生短路故障時，變電站出線開關保護跳閘，線路分段開關失電后分閘。變電站出線開關第一次重合閘后，線路分段開關得電 后逐級延時合閘，當合閘到故障點后，變電站出線開關再

12、次跳閘，所有線路分段開關 失電分閘，同時閉鎖故障區(qū)間線路分段開關合閘；故障隔離后，變電站出線開關再次重 合，非故障區(qū)段的線路分段開關再次延時合閘，恢復故障點前段線路供電，聯(lián)絡開關 延時合閘，自動恢復故障點后段線路供電。電壓時間型饋線自動化不依賴與主站通信，投資小、見效快，因此適用于負荷密度小的C、D E類供電區(qū)域，如城市郊區(qū)和農村地區(qū)。該模式經估算一回10kV線路配網自動化改造造價約為25萬元（按三分段一聯(lián)絡計算）。建設實施內容：1）變電站開關、保護裝置不需要進行改造，變電站保護重合閘定值需與線路開關重 合及聯(lián)絡開關動作時間配合；2）柱上開關需具備電動操作功能，否則需整體更換；3）FTU與柱上

13、開關成套配置。2.5.3電壓-電流型饋線自動化電壓-電流型饋線自動化在電壓-時間型饋線自動化基礎上，增加了故障電流輔助判 據(jù)。適用于純架空、架空電纜混合線路的單輻射、單聯(lián)絡等網架。工作原理：主干線分段負荷開關在單側來電時延時合閘，在兩側失壓狀態(tài)下分閘。 當分段負荷開關合閘后在設定時間內檢測到線路失壓以及故障電流，則自動分閘并閉 鎖合閘，完成故障隔離；當分段負荷開關合閘后在設定時間內未檢測到線路失壓，或雖 檢測到線路失壓但未檢測到故障電流，則閉鎖分閘，變電站出線開關重合后完成非故 障區(qū)域快速復電。電壓電流型饋線自動化在電壓時間型基礎上增加了電流判據(jù)，提高了故障隔離的準 確性，適合于A B、C類供

14、電區(qū)域。估算一回線路造價約30萬元人民幣（按三分段- 聯(lián)絡計算）。CB1FS1FBFS2*FS3圖3電壓-電流型饋線門動化建設方案建設實施內容：1）變電站開關不需要進行改造，變電站電流保護和重合閘定值需與線路分段斷路器 和分段負荷開關進行配合；2）柱上開關需具備電動操作功能，否則需整體更換；3）FTU與柱上開關成套配置。2.6故障自動定位技術原理故障指示器是一種可以直接安裝在配電線路上的故障指示裝置，主要通過檢測線路 電流和電壓的變化，來識別故障特征，從而判斷是否給出故障指示。故障指示器動作后，其狀態(tài)指示一般能維持數(shù)小時至數(shù)十小時，便于巡線工人到現(xiàn)場觀察。故障指示器可通過GPRS6線通信將故障

15、信息遠傳給配電自動化主站。工作原理：當系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，故障指示器檢測流過線路的短路故障電流后自動動作（如通過翻牌指示或發(fā)光指示）并發(fā)出故障信息，按照電源與故障點經故障點形 成回路的原理，該線路上最后一個發(fā)出故障信息的故障指示器和第一個沒有發(fā)現(xiàn)故障 信息的故障指示器之間的區(qū)段即為故障點所在。|_.b 鄉(xiāng).d©CB1 FS1 FS2 FS3 LS FS4 FS5 CB2圖6故障指示定位型饋線白動化丁作原理架空線路故障指示器建設實施內容：1）架空線引落電纜頭處，當該電纜為線路聯(lián)絡電纜時，必須在兩側電纜頭分別安裝 兩組；2）架空主干線分段開關處，應在分段開關負荷側安裝一組故障指示器 ；線

16、路上沒有 任何分段，距離超過200Om的，應在適當位置安裝故障指示器，原則上線路每隔 1,2 公里采用故障指示器分段，縮小故障區(qū)段范圍；3）線路重要分支處：對于支線長度超過3公里或支線承擔重要負荷采用故障指示器 指示線路故障分支。電纜線路故障指示器建設實施內容：1）全電纜線路按每段安裝一組進行考慮，安裝位置原則上要求在線路正常運行方式 下的電源側。2）開關房內高壓開關柜安裝在電纜三叉頭處，安裝后應可通過柜門上的觀察窗查看 故障指示器的翻牌情況；3）主干線每路進出線、長度超過300米的電纜分支線配置一套電纜故障指示器，與 電纜通信終端連接。2.7主站集中型饋線自動化動作原理2.7.1主站集中型饋

17、線自動化動作原理主站集中型饋線自動化適用于各種網架的架空及電纜線路。該模式通過安裝數(shù)據(jù)采 集終端設備和主站系統(tǒng)，并借助通信手段，在配電網正常運行時，實時監(jiān)視配電網的運行情況并進行遠方控制；在配電網發(fā)生故障時，自動判斷故障區(qū)域并通過主站自動或 遙控隔離故障區(qū)域和恢復受故障影響的健全區(qū)域供電。變電站1C01環(huán)阿柜1 （改造）壞網柜3 （改適）k1 k2 k3 k4壞網相6 f原冇）單環(huán)網電纜線路典型圖例2.8就地饋線自動化動作原理2.8.1自適應綜合型自適應綜合型饋線自動化是通過“無壓分閘、來電延時合閘”方式、結合短路/接地故 障檢測技術與故障路徑優(yōu)先處理控制策略，配合變電站出線開關二次合閘，實現(xiàn)

18、多分支多聯(lián)絡配電網架的故障定位與隔離自適應，一次合閘隔離故障區(qū)間，二次合閘恢復 非故障段供電。以下實例說明自適應綜合型饋線自動化處理故障邏輯。281.1 主干線短路故障處理（1）FS2和FS3之間發(fā)生永久故障，F(xiàn)S1、FS2檢測故 障電流并記憶1。1 CB為帶時限保護和二次重合閘功能的10KV饋線出線斷路器FS1FS6/LSW1 LSW2 UIT型智能負荷分段開關/聯(lián)絡開關YS1YS2為用戶分界開關LSW1LSW1LSW2(2)CB保護跳閘。LSW1LSW1(3)LSW2CB在2s后第一次重合閘。LSW1LSW1FS1 一側有壓且有故障電流記憶，延時 7s合閘（5）FS2 側有壓且有故障電流記

19、憶，延時 7s合閘， FS4 側有壓但無故障電流記憶，啟動長延時7+50S （等待故障線路隔離完成，按照最長時間估算，主干線最多四個 開關考慮一級轉供帶四個開關 ）。BFS1FS1FS2FS2YS2FS3FS3LSW1LSW1FS4FS5FS5FS6FS6YS2LSW2（6）由于是永久故障，CB再次跳閘，F(xiàn)S2失壓分閘 并閉鎖合閘，F(xiàn)S3因短時來電閉鎖合閘。CBFS1FS1FS4FS4OFS2FS2YS1YSS2 IFS3FS3FS5FS5FS6FS6fLSW2 /(7) CB二次重合，F(xiàn)S1、FS4、FS5、FS6依次延時合閘。CBFS1FS1 -FS2FS2-FS3FS3LSW1LSW1F

20、S4 YS1FS4YS2 FS5FS5FS6FLSW21.2用戶分支短路故障處理(1) YS1之后發(fā)生短路故障,FS1、FS4、YS1記憶故障電流。LSW2（2）CB保護跳閘，F(xiàn)S1-FS6失壓分閘，YS1無壓無流后 分閘。（記憶故障電流）（3）CB在15s后第一次重合閘。（4）FS1-FS7依次延時合閘。1.3主干線接地故障（小電流接地 ）處理（1）安裝前設置FS1為選線模式，其余開關為選段模 式。（2）FS5后發(fā)生單相接地故障，F(xiàn)S1、FS4、FS5依據(jù)暫 態(tài)算法選出接地故障在其后端并記憶。FS2FS23 3 FSFS3 S 丫LSW1LSW2（3） FS1延時保護跳閘（20s）。(4)

21、FS1在延時2s后重合閘FS1FS1OFS2FS2另LSW1(5) FS4、FS5 一側有壓且有故障記憶，延時7s合閘，F(xiàn)S2無故障記憶，啟動長延時 。LSW1(6)FS5合閘后發(fā)生零序電壓突變，F(xiàn)S5直接分閘，F(xiàn)S6感受短時來電閉鎖合閘s1s1FFS4FFS2S2LSWLSW223 S 丫,J_?3F-(7)FS2、FS3依次合閘恢復供電。2電壓時間型電壓-時間型”饋線自動化是通過開關無壓分閘、來電延時合閘”的工作特性配合變電站出線開關二次合閘來實現(xiàn)，一次合閘隔離故障區(qū)間，二次合閘恢復非故障段供電 以下實例說明電壓-時間型饋線自動化處理故障的邏輯。(1)線路正常供電CB17s7s7s7s7s

22、CB2線路 1F001F002F003聯(lián)絡 L1F102F101線路 2(2)F1點發(fā)生故障，變電站出線斷路器 CB1檢測到線路故障，保護動作跳閘，線路1所有電壓型開關均因失壓而分閘，同時聯(lián)絡開關 L1因單側失壓而啟動 X時間倒計時CB17sF101CB2線路2(3) 1s后，變電站出線開關 CB1第一次重合閘CB1線路17sF101CB2線路2(4)7s后，線路1分段開關F001合閘CB1線路17s7s7sF001F002F003聯(lián)絡 L17s7sF102F101CB2線路2(5)7s后，線路1分段開關F002合閘。因合閘于故障點，CB1再次保護動作跳閘，同時， 開關F002、F003閉鎖,

23、完成故障點定位隔離。CB17s7sO-O|線路 1F001F002(6 )變電站出線開關7s7s7sCB2fF003聯(lián)絡 L1F102F101CB1第二次重合閘，恢復線路2CB1至F001之間非故障區(qū)段供電。CB17s7sO0七97s7s7sCB2線路 1F001F002F003聯(lián)絡 L1F102F101(7)7s后，線路1分段開關F001合閘，恢復線路2F001 至F002之間非故障區(qū)段供電。CB17s7s7sO0七97s7sCB2線路 1F001F002F003聯(lián)絡 L1F102F101線路 2(8)通過遠方遙控(需滿足安全防護條件)或現(xiàn)場操作聯(lián)絡開關合閘，完成 L1至F003之間非故障區(qū)

24、段供電。CB17s7s7s7s7sCB2c：'c-|-cc線路 1F001F002F003聯(lián)絡 L1F102F101線路 23電壓-電流時間型電壓電流時間型在電壓時間型的基礎上增加了對故障電流以及接地電流的判別，遵循得電X時限合閘，X時限內檢測到殘壓閉鎖合閘，合閘后 丫時限內失壓且檢測到故障電 流閉鎖分閘的基本邏輯。同時具備合閘后丫時限內未檢測到故障電流閉鎖分閘的邏輯，從而加快故障隔離的過程。若開 關采用彈操機構，可加入失電經延時分閘（與變電站出線開 關快速重合閘時間配合），來快速隔離瞬時故障。以實例說 明：3.1主干線瞬時短路故障（1）FS2和FS3之間發(fā)生瞬時故障，其中， CB為帶

25、時限 保護和二次重合閘功能的10KV饋線出線斷路器；FS1FS6/LSW1、LSW2為UIT型智能負荷分段開關/聯(lián)絡開關；YS1YS2為用戶分界開關。FS1FS2FS3FS4. YS1Lsvlsw么（2）CB保護跳閘，F(xiàn)S1、FS2過流計數(shù)1次，F(xiàn)S1-FS6失壓1次，F(xiàn)S1-FS6在CB快速重合閘之前保持合閘狀態(tài)。FS1FS2CBFS4 YS1YS2 SFS3LSW1LSW2(3) CB快速重合閘(0.2s )，上游非故障區(qū)恢復供電。FS1FS2LSW1CBFS4 YS1YS2 FS6 LSW23.2主干線永久短路故障(1)FS2和FS3之間發(fā)生永久故障CBFS1FS2FS2FS3S3 LSWLSW11FS6S6FS1FS4 FS4 LFS5 FS5YS1LSWLSW22(2) CB保護跳閘，F(xiàn)S1、FS2過流