配電自動(dòng)化系統(tǒng)-chapter34

第3章開(kāi)閉所和配電變電所內(nèi)自動(dòng)化

（變電站綜合自動(dòng)化）配電變電站、10kV開(kāi)閉所是配電網(wǎng)的重要組成部分，其自動(dòng)化程度高低直接反映了配電自動(dòng)化的水平。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)：電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)與控制綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。將電力系統(tǒng)保護(hù)、控制、監(jiān)視、測(cè)量、故障分析等功能集合在一起。目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)優(yōu)化控制、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、智能決策。3.1遠(yuǎn)動(dòng)裝置(RTU)的發(fā)展遠(yuǎn)方終端裝置(RemoteTerminalUnit,RTU)：

SCADA系統(tǒng)在變電站中的終端設(shè)備，它由微處理機(jī)和接口電路組成。早期的RTU為有觸點(diǎn)裝置，功能弱，精度低，可靠性差。70年代起搞單CPU結(jié)構(gòu)的RTU裝置，為集中式結(jié)構(gòu)。隨著調(diào)度自動(dòng)化的發(fā)展，尤其是變電站自動(dòng)化的發(fā)展，多CPU結(jié)構(gòu)的分布式微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置成為發(fā)展趨勢(shì)。多CPU結(jié)構(gòu)：每個(gè)CPU分別完成一定的任務(wù)，提高了速度、可靠性，同時(shí)廣泛采用交流采樣技術(shù)。

3.2微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置的基本功能RTU的基本功能：遙測(cè)（YC）、遙信（YX）、遙調(diào)（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(zhuǎn)發(fā)功能、裝置內(nèi)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(cè)量開(kāi)關(guān)位置、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，調(diào)壓變壓器分接頭位置。一般用無(wú)源接點(diǎn)，有變位時(shí)立即上傳。2）遙測(cè)(YC)：對(duì)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(hào)的采集，并將采集信號(hào)上傳。3）遙控(YK)：遠(yuǎn)方控制斷路器分、合，電容器、電抗器的投切等。一般也用無(wú)源接點(diǎn)，要求動(dòng)作準(zhǔn)確率大于99.99%。4）遙調(diào)(YT)：用于有載變壓器分抽頭的升降調(diào)節(jié)等，也采用無(wú)源接點(diǎn)，要求準(zhǔn)確率大于99.99%。2.事件順序記錄(SOE,Sequenceofevents)SOE：自動(dòng)記錄事件狀態(tài)變化的時(shí)間。

－－對(duì)事故時(shí)各種開(kāi)關(guān)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置的狀態(tài)變化信號(hào)按時(shí)間順序排隊(duì)。作用：事故后分析事故。輸入信號(hào)：取繼電器動(dòng)作出口信號(hào)（不取信號(hào)繼電器接點(diǎn)）、斷路器輔助接點(diǎn)（受分散性、不同步影響)。SOE分辨率事件分辨率要求達(dá)到毫秒級(jí)。SOE站內(nèi)分辨率：RTU內(nèi)(站內(nèi))順序發(fā)生一串事件后，兩事件間能辨認(rèn)的最小時(shí)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(rèn)的最小時(shí)間，要求<10ms。SOE分辨率影響因素：站內(nèi)：RTU時(shí)鐘精度；站間：系統(tǒng)時(shí)鐘、通道延時(shí)、CPU處理速度。分辨率高帶來(lái)高造價(jià)，配電自動(dòng)化中可放寬要求。

3.系統(tǒng)對(duì)時(shí)保證SOE分辨率，要求各RTU時(shí)鐘與調(diào)度中心同步，采取措施：1）利用GPS，需設(shè)置GPS接收機(jī)、天線及放大器，通過(guò)RS-232與RTU相連。2）軟件對(duì)時(shí)，根據(jù)采用的通信規(guī)約對(duì)各測(cè)控點(diǎn)對(duì)時(shí)，優(yōu)點(diǎn)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(jìn)線、出線、主變的電度值。過(guò)去一般用脈沖電度表脈沖，目前一般通過(guò)智能電度表的通信實(shí)現(xiàn)。5.自恢復(fù)和自檢設(shè)置WATCHDOG電路，防止程序跑飛，斷電后能自動(dòng)恢復(fù)。設(shè)置自檢功能，及時(shí)報(bào)告出錯(cuò)信息，防止RTU裝置元件故障。通常裝置每隔1～2S自動(dòng)檢測(cè)一次，主站側(cè)通過(guò)遠(yuǎn)方診斷，定位到具體故障插件。6.與SCADA系統(tǒng)通信和當(dāng)?shù)毓δ芨鶕?jù)相應(yīng)的通信規(guī)約（如應(yīng)答Polling、循環(huán)CDT、對(duì)等式DNP等），將RTU采集的信息上報(bào)配電SCADA系統(tǒng)。利用RTU微機(jī)功能，接入顯示CRT或打印機(jī)，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(yīng)可選擇整定。RTU應(yīng)支持多種通信信道轉(zhuǎn)接功能（如光端機(jī)、微波、載波、無(wú)線電臺(tái)等）。

3.3微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置的分類RTU結(jié)構(gòu)：集中式、分布式（功能分布式與結(jié)構(gòu)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(gòu)成：?jiǎn)蜟PU結(jié)構(gòu)，并行總線，CPU管理其他非智能模塊，設(shè)3個(gè)RS232口，2個(gè)經(jīng)Modem與調(diào)度主機(jī)連，另1個(gè)與CRT連。內(nèi)部模塊分遙信、遙測(cè)、脈沖電度量采集、遙控、遙調(diào)。目前較少使用。優(yōu)缺點(diǎn)：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(kuò)展難。

2.分布式RTU特點(diǎn)：多CPU結(jié)構(gòu)，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(cè)(IYC)、智能遙調(diào)(ISOR)、智能電度(IPA)、CPU模塊。各功能模塊特點(diǎn)：采用一個(gè)（或多個(gè)）單片機(jī)控制，CPU模塊可采用單片機(jī)或32位微機(jī)實(shí)現(xiàn)，相同功能模塊布置在一塊模板上，組合靈活。內(nèi)部串行總線：采用RS485方式，或現(xiàn)場(chǎng)總線方式。功能分布式微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置2)結(jié)構(gòu)分布式RTU特點(diǎn)：面向設(shè)備對(duì)象設(shè)計(jì)，同一設(shè)備或同一開(kāi)關(guān)柜的“四遙”功能布置在一個(gè)RTU中。布置特點(diǎn)：各RTU單元可分散布置在開(kāi)關(guān)柜中，不必組屏，省空間、二次連線（各RTU間通過(guò)RS485或現(xiàn)場(chǎng)總線相聯(lián)）。優(yōu)點(diǎn)：可與微機(jī)保護(hù)、監(jiān)控功能結(jié)合（保護(hù)、監(jiān)控采用各自獨(dú)立的CPU），方便變電站綜合自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)?；贛CS196的RTU裝置基本結(jié)構(gòu)交流信號(hào)處理開(kāi)入端配脈入端配開(kāi)出驅(qū)動(dòng)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(shí)時(shí)網(wǎng)接口鍵盤(pán)與液晶顯示三相I三相U開(kāi)關(guān)量空接點(diǎn)脈沖量控制輸出

NET1NET2基于MCS196的RTU裝置特點(diǎn)結(jié)構(gòu)：采用分布式結(jié)構(gòu)，面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)，可集中組屏、分散安裝。硬件：采用兩個(gè)16位單片機(jī)，速度快，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可靠性高。1個(gè)CPU負(fù)責(zé)信號(hào)采集、處理，另1個(gè)負(fù)責(zé)通信、人機(jī)接口（鍵盤(pán)、顯示等）。通信：采用隔離的高速實(shí)時(shí)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，支持雙網(wǎng)。人機(jī)對(duì)話：大屏幕液晶，漢字顯示測(cè)量信息；既可遙控亦可當(dāng)?shù)厥挚?。系統(tǒng)配置：RTU可單獨(dú)運(yùn)行，完成四遙。配上位機(jī)系統(tǒng)可組成變電站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，RTU與上位機(jī)間用以太網(wǎng)聯(lián)接。基于MCS196的RTU裝置功能指標(biāo)交流采樣：采樣頻率32點(diǎn)/周波，可得到Uab、Ubc、Uca，Ua、Ub、Uc，3Uo，Ia、Ib、Ic，P、Q，cos

；可計(jì)算正反向WP、WQ，f（精度0.01Hz)。遙信量采集：容量為12點(diǎn)（空接點(diǎn)），分辨率≤4ms。脈沖度量：容量4點(diǎn)，可轉(zhuǎn)入正反向有功、無(wú)功電度，脈沖寬度>20ms。遙控：1個(gè)對(duì)象的分合閘控制，可遠(yuǎn)動(dòng)或上位機(jī)遙控，亦可在裝置上手控。

分布式RTU裝置構(gòu)成的變電站監(jiān)控系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)總線CRT工控機(jī)打印機(jī)MCURTURTURTU分布式監(jiān)控裝置上位機(jī)系統(tǒng)主控單元微機(jī)保護(hù)遠(yuǎn)動(dòng)以太網(wǎng)分布式RTU構(gòu)成的變電站監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)RTU裝置：用于進(jìn)線、饋線、母線、電抗器，母聯(lián)等設(shè)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(gè)RTU的各種現(xiàn)場(chǎng)信息，再把這些信息送至上位機(jī)和調(diào)度；接收上位機(jī)或調(diào)度下達(dá)的命令并轉(zhuǎn)發(fā)給RTU；完成對(duì)變電站設(shè)備的各種控制與調(diào)節(jié)；與其他智能設(shè)備（如微機(jī)保護(hù)）進(jìn)行串行通訊。

結(jié)構(gòu)分布式RTU構(gòu)成的變電站綜合自動(dòng)化3)采用智能電能表簡(jiǎn)化RTU的結(jié)構(gòu)智能電能表功能：分時(shí)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(guò)RS485與外聯(lián)系，可省去RTU中遙測(cè)部分，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。隨著智能化多功能電能表的成熟，在配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用增多。變電所出線多時(shí)，遙測(cè)刷新變慢，在配電自動(dòng)化中應(yīng)用有爭(zhēng)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(duì)變送器直流輸出（直流電壓或電流）進(jìn)行采樣。特點(diǎn)：簡(jiǎn)單，但數(shù)據(jù)穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性差，變送器故障幾率較高、維護(hù)工作量較大；造價(jià)大。交流采樣：直接采樣各相電流電壓，根據(jù)算法實(shí)時(shí)計(jì)算電流電壓等量。交流采樣算法：算法種類多，保護(hù)一般用傅里葉算法；測(cè)量一般用均方根算法，例如I、U有效值：I(k)、U(k)為k時(shí)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(shí)采樣，采樣間隔周期固定不變，系統(tǒng)基頻變化時(shí)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(shí)采樣：同時(shí)A/D轉(zhuǎn)換、依次A/D轉(zhuǎn)換。順序采樣：用于同時(shí)性要求不高的場(chǎng)合。3）分組同時(shí)采樣所有輸入通道分若干組，組內(nèi)各通道同時(shí)采樣，組間加延時(shí)。同時(shí)采樣，同時(shí)A/D轉(zhuǎn)換同時(shí)采樣，依次A/D轉(zhuǎn)換順序采樣,依次A/D轉(zhuǎn)換3.4變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)本節(jié)介紹的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，與由RTU構(gòu)成的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)類同，但意義上更嚴(yán)格。組屏：利用多臺(tái)計(jì)算機(jī)等組成自動(dòng)化系統(tǒng)，代替常規(guī)測(cè)量和監(jiān)視儀表、常規(guī)控制屏、中央信號(hào)處理系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)屏。繼電保護(hù)：用微機(jī)保護(hù)代替常規(guī)繼電保護(hù)屏，改變常規(guī)保護(hù)不能與外界通信缺陷。1.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能保護(hù)功能：包括各種常規(guī)保護(hù)設(shè)備所能完成的各種功能，如距離、變壓器、母線、發(fā)動(dòng)機(jī)、電容器、電抗器的主保護(hù)、后備保護(hù)?？刂乒δ埽航嚯x控制(就地)、遠(yuǎn)距離控制(遙控)。診斷和監(jiān)視功能：自檢、自診斷，主設(shè)備監(jiān)視，斷路器動(dòng)作次數(shù)、故障電流大小等。正常及故障時(shí)各種波形記錄功能：電網(wǎng)正常及故障時(shí)各種參數(shù)波形記錄。相位和頻率的測(cè)量功能：完成對(duì)模擬信號(hào)的相位及頻率計(jì)算。2.變電站綜合自動(dòng)化的優(yōu)越性提高供電質(zhì)量，提高電壓合格率（有載調(diào)壓、無(wú)功補(bǔ)償，無(wú)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(yùn)行水平（微機(jī)保護(hù)、故障自診斷功能）。提高電力系統(tǒng)運(yùn)行、管理水平（監(jiān)視、測(cè)量、記錄、抄表等由計(jì)算機(jī)完成，提高測(cè)量精度，無(wú)人為干預(yù)）。與上級(jí)調(diào)度系統(tǒng)通信（檢測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)送往調(diào)度中心，調(diào)度員及時(shí)掌握各變電站運(yùn)行情況，并進(jìn)行必要調(diào)節(jié)和控制）。記錄查詢（各種操作的時(shí)間順序記錄，提高運(yùn)行管理水平）。3.變電站綜合自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀集中式結(jié)構(gòu)：早期采用，由1～3臺(tái)微機(jī)完成全變電站的保護(hù)、監(jiān)控。分布分散式結(jié)構(gòu)：目前大多采用，并采用分層設(shè)計(jì)。保護(hù)測(cè)控一體化：35kV及以下線路，保護(hù)測(cè)控相互融合、信息共享，保護(hù)、測(cè)控功能集成在一個(gè)獨(dú)立裝置中。高壓或超高壓線路：保護(hù)、測(cè)控裝置完全獨(dú)立，但可統(tǒng)一設(shè)計(jì)、組屏。基本監(jiān)控功能：如遙測(cè)、遙信、遙控等已較成熟。高層次應(yīng)用：變電站防誤閉鎖、電壓無(wú)功控制等應(yīng)用增多，但還有待研究、發(fā)展。4.無(wú)人值守變電站無(wú)人值班變電站：調(diào)度值班員借助微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)替代變電所現(xiàn)場(chǎng)值班員來(lái)控制和管理的變電所。無(wú)人值守變電站是變電所的一種先進(jìn)管理模式。調(diào)度員在主站端設(shè)備的鍵盤(pán)上進(jìn)行必要的遙控、遙調(diào)操作。無(wú)人值守變電站并非任何操作都無(wú)須人員現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。不必再配置單獨(dú)RTU，模擬量和開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息，通過(guò)通信管理單元直接送往調(diào)度。各微機(jī)保護(hù)單元將動(dòng)作信息送給調(diào)度，并通過(guò)通信管理單元轉(zhuǎn)發(fā)或執(zhí)行調(diào)度下達(dá)的命令。5.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)為多微機(jī)、多層次結(jié)構(gòu)形式。最上層設(shè)在電力系統(tǒng)控制中心；1～3層均設(shè)在變電站內(nèi)。結(jié)構(gòu)形式：集中式、分布式、分散與集中相結(jié)合、全分散式。1）集中式的結(jié)構(gòu)形式集中采集變電站的模擬量、開(kāi)關(guān)量和數(shù)字量等信息，集中進(jìn)行計(jì)算與處理，分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和一些自動(dòng)化功能。集中式結(jié)構(gòu)也并非指由一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成保護(hù)、監(jiān)控等全部功能。多數(shù)集中式結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控和與調(diào)度等通信的功能由不同的微機(jī)完成，只是每臺(tái)微計(jì)算機(jī)承擔(dān)的任務(wù)多一點(diǎn)。缺點(diǎn)：工程和投資量大、系統(tǒng)精度低，易受干擾、調(diào)試、維護(hù)工作量大，擴(kuò)展靈活性差。集中式結(jié)構(gòu)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)框圖模入接口開(kāi)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(hù)出口模擬量輸入斷路器和隔離開(kāi)關(guān)狀態(tài)繼電保護(hù)信息輸入出口繼電器各保護(hù)裝置監(jiān)控主機(jī)通信控制器顯示器打印機(jī)鍵盤(pán)調(diào)度中心2）分布式的結(jié)構(gòu)形式不同電氣設(shè)備均單獨(dú)安裝對(duì)應(yīng)的微機(jī)保護(hù)裝置和RTU，任一裝置故障，不影響系統(tǒng)正常工作。系統(tǒng)內(nèi)裝置間信息的傳送均為數(shù)字信號(hào)，抗干擾能力強(qiáng)。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(jī)的負(fù)擔(dān)。系統(tǒng)擴(kuò)充靈活方便。具有自診斷功能，自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)所有裝置巡檢，發(fā)現(xiàn)故障自動(dòng)檢出，并加以隔離。具有事件順序記錄功能（SOE），分辨率可達(dá)1mS，為事故分析提供有效的數(shù)據(jù)。

分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)框圖主變壓器保護(hù)110kV進(jìn)出線保護(hù)35kV出線保護(hù)低頻減載110kVRTU35kVRTU低頻減載10kV饋出線保護(hù)電容器保護(hù)10kVRTU前置機(jī)前置機(jī)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控計(jì)算機(jī)CRT打印機(jī)調(diào)度端(主控站)3）全分散式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)特點(diǎn)：將數(shù)據(jù)采集、測(cè)量、監(jiān)控功能并入微機(jī)保護(hù)裝置（微機(jī)綜合保護(hù)測(cè)控裝置）。微機(jī)綜合保護(hù)測(cè)控裝置：也稱分布式保護(hù)測(cè)控裝置、“四合一”裝置(保護(hù)、遙測(cè)、遙控、遙信)。全分散式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一分層分布式系統(tǒng)，按一個(gè)元件、一個(gè)裝置分布式配置，各裝置間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活。整個(gè)系統(tǒng)可靠性高，任一裝置故障僅影響相對(duì)應(yīng)的元件。各保護(hù)測(cè)控裝置既可分散安裝在開(kāi)關(guān)柜上，也可集中組屏安裝。110/35kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)配置方案35kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)配置方案6.微機(jī)保護(hù)問(wèn)題電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)：以微處理器為核心組成的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)。特點(diǎn)：性能優(yōu)：高速運(yùn)算、邏輯判斷和記憶，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜保護(hù)功能，故障參數(shù)追憶、打印；可靠性高：自診斷、抗干擾；靈活性強(qiáng)：硬件、外圍設(shè)備可通用；調(diào)試維護(hù)工作量?。很浖墒旌螅布旰孟聨缀醪挥谜{(diào)試；經(jīng)濟(jì)性好：包括投資費(fèi)用和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用；多功能化和綜合應(yīng)用：實(shí)現(xiàn)保護(hù)外的其他功能（錄波、記錄、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳）。3.5配電變電站自動(dòng)化的若干問(wèn)題1.環(huán)境溫度和濕度各種微機(jī)裝置選用民用級(jí)芯片(工作溫度0-500C)，但變電站環(huán)境溫度有時(shí)較低(<-150C)，須選用工業(yè)級(jí)芯片，使成本提高。連續(xù)運(yùn)行的微機(jī)裝置，只要進(jìn)入嚴(yán)寒時(shí)未停過(guò)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(guān)機(jī)后微機(jī)裝置再啟動(dòng)將困難。可采用裝置預(yù)熱方法實(shí)現(xiàn)再啟動(dòng)；或采用環(huán)境機(jī)箱，通過(guò)PTC加熱，使機(jī)箱溫度達(dá)到裝置工作溫度；或再與抽風(fēng)扇配合，降低濕度。2.狀態(tài)量采集開(kāi)關(guān)量接點(diǎn)形式：保護(hù)繼電器輸出觸點(diǎn)，斷路器與刀閘的輔助接點(diǎn)，刀閘和斷路器等設(shè)備的故障信號(hào)如壓力等.3.防跳躍機(jī)構(gòu)目的：遙控合閘到故障點(diǎn)時(shí)，防止開(kāi)關(guān)再次跳閘（若此時(shí)合閘脈沖仍存在，開(kāi)關(guān)會(huì)發(fā)生跳躍現(xiàn)象）。實(shí)現(xiàn)方法：利用RTU或微機(jī)測(cè)控保護(hù)裝置的防跳躍功能對(duì)跳閘回路進(jìn)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(jì)法（兩表法）進(jìn)行P的測(cè)量。電源EAB供給負(fù)載的有功功率：電源ECB供給負(fù)載的有功功率：1）三相三線制負(fù)載的全部有功功率：設(shè)I(k)、U(k)為k時(shí)刻電流、電壓采樣值,離散化表達(dá)式:

2）三相四線制對(duì)大電流接地系統(tǒng)（三相四線制），采用三表法進(jìn)行P的測(cè)量。離散化表達(dá)式:5.電度量采集脈沖電度表法：存在問(wèn)題：丟脈沖問(wèn)題（特別是微機(jī)裝置復(fù)位時(shí)易丟脈沖）；電磁干擾問(wèn)題（傳輸線較長(zhǎng)，易受電磁干擾，使脈沖變形、記數(shù)不準(zhǔn)）；電度表底值問(wèn)題。智能電度表法：通過(guò)RS485連接，每次上報(bào)電度表當(dāng)前電度值，精度高，裝置復(fù)位、干擾不影響電度的測(cè)量累計(jì)。直接采樣法：通過(guò)微機(jī)計(jì)算累計(jì)得到電度量，但精度受影響。第4章饋線自動(dòng)化饋線自動(dòng)化是配電自動(dòng)化重要的分系統(tǒng)。目的：對(duì)饋出線路進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控（SCADA功能），故障時(shí)，及時(shí)準(zhǔn)確地確定故障區(qū)段，迅速隔離故障區(qū)段并恢復(fù)健全區(qū)段供電。主要功能：配網(wǎng)饋線運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、控制、故障診斷、故障隔離、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。實(shí)現(xiàn)：在戶外分段開(kāi)關(guān)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連。4.1基于重合器的饋線自動(dòng)化原理：無(wú)需通信，根據(jù)短路時(shí)出現(xiàn)的短路電流，靠多次重合閘找出故障區(qū)段并進(jìn)行隔離，主要用在輻射線路。饋線自動(dòng)化模式：重合器與重合器配合模式、重合器與電壓-時(shí)間型分段器配合模式、重合器與過(guò)流脈沖計(jì)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(hù)功能的開(kāi)關(guān)，能按預(yù)定開(kāi)斷、重合順序自動(dòng)操作，并可自動(dòng)復(fù)位、閉鎖。功能：故障后重合器跳閘，按預(yù)定動(dòng)作順序循環(huán)分、合若干次，重合成功則自動(dòng)終止后續(xù)動(dòng)作；重合失敗則閉鎖在分閘狀，手動(dòng)復(fù)位。動(dòng)作特性：瞬動(dòng)（快速動(dòng)作時(shí)間—電流特性）、延時(shí)動(dòng)作（慢速動(dòng)作時(shí)間—電流特性）兩種。動(dòng)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(cè)前級(jí)開(kāi)關(guān)配合，失壓或無(wú)電流時(shí)自動(dòng)分閘的開(kāi)關(guān)設(shè)備。功能：永久故障時(shí)，分合預(yù)定次數(shù)后閉鎖在分閘狀，隔離故障區(qū)段；若未完成預(yù)定分合次數(shù)，故障已被其他設(shè)備切除，則保持在合閘狀（經(jīng)一段延時(shí)后恢復(fù)到預(yù)定狀態(tài)，為下次故障作準(zhǔn)備）。要求：一般不能開(kāi)斷短路故障電流。關(guān)鍵部件：故障電流檢測(cè)繼電器（FaultDetectingRelay，F(xiàn)DR）。分類：電壓—時(shí)間型，過(guò)流脈沖記數(shù)型。1)電壓－時(shí)間型分段器原理：根據(jù)加壓、失壓時(shí)間長(zhǎng)短控制動(dòng)作，失壓后分閘，加壓時(shí)合閘或閉鎖。用于輻射、樹(shù)狀、環(huán)狀網(wǎng)。X、Y時(shí)限參數(shù)：X時(shí)限：分段器電源側(cè)加壓至該分段器合閘的時(shí)延。Y時(shí)限：又稱故障檢測(cè)時(shí)間。分段器合閘后未超過(guò)Y時(shí)限的時(shí)間內(nèi)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(shí)不再自動(dòng)重合。

典型電壓－時(shí)間型分段器原理aY接點(diǎn)閉合條件：分段器一側(cè)得電時(shí)間超過(guò)X時(shí)限，觸點(diǎn)“a”閉合;或S2處于合位.FDR手動(dòng)操作手柄：分閘手柄S1(合上時(shí)Y接點(diǎn)斷開(kāi))，合閘手柄S2。電壓－時(shí)間型分段器動(dòng)作過(guò)程FDR功能：用于常閉狀態(tài)的分段開(kāi)關(guān)；用于常開(kāi)狀態(tài)的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)。由FDR操作手柄切換。第一套功能：用于輻射、樹(shù)狀網(wǎng)，要求X時(shí)限>Y時(shí)限>電源端斷路器跳閘時(shí)間。第二套功能：用于環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)常開(kāi)狀態(tài)（常閉狀態(tài)時(shí)選第一套功能）。

2)過(guò)流脈沖計(jì)數(shù)型分段器與線路前級(jí)開(kāi)關(guān)（重合器或斷路器）配合使用。原理：記憶前級(jí)開(kāi)關(guān)開(kāi)斷故障電流動(dòng)作次數(shù)，達(dá)到預(yù)定記憶次數(shù)時(shí)，在前級(jí)開(kāi)關(guān)跳閘的無(wú)電流間隙內(nèi)，分段器分閘，隔離故障區(qū)段。前級(jí)開(kāi)關(guān)開(kāi)斷故障電流動(dòng)作次數(shù)未達(dá)到預(yù)定記憶次數(shù)時(shí)，經(jīng)一定延時(shí)后分段器復(fù)位清零。3.重合器與分段器配合實(shí)現(xiàn)故障區(qū)段隔離介紹重合器與電壓－時(shí)間型分段器配合情況。重合器與過(guò)流脈沖計(jì)數(shù)型分段器配合情況類似（自學(xué)）。1）輻射狀網(wǎng)故障區(qū)段隔離過(guò)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(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)序圖A重合器：第一次重合時(shí)間=15S，第二次重合時(shí)間=5SB、D分段器：X時(shí)限=7S，Y時(shí)限=5SC、E分段器：X時(shí)限=14S，Y時(shí)限=5S2）環(huán)狀網(wǎng)開(kāi)環(huán)運(yùn)行時(shí)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(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)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(shí)現(xiàn)故障區(qū)段隔離

發(fā)生過(guò)流或低電壓時(shí)重合器動(dòng)作。出線重合器：一快二慢，失壓3S后分?jǐn)?；中間重合器：二慢，失壓10S后關(guān)閉重合功能，并改為一次分閘后閉鎖；聯(lián)絡(luò)重合器：一慢，兩側(cè)失壓后15S合閘。5.基于重合器的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)不足我國(guó)饋線自動(dòng)化近幾年才開(kāi)始，主要采用電壓型及電流型兩種控制模式。我國(guó)配電網(wǎng)是小接地電流系統(tǒng)，歐美、日本等國(guó)，大部分是大接地電流系統(tǒng)。我國(guó)配網(wǎng)設(shè)備狀況、管理要求不同于國(guó)外，照搬國(guó)外電流型或電壓型模式，推廣用于城網(wǎng)必然帶來(lái)問(wèn)題?；谥睾掀髂軌驕?zhǔn)確地判斷故障區(qū)段，并能自動(dòng)隔離故障區(qū)段。存在缺陷1）切斷故障時(shí)間較長(zhǎng)，動(dòng)作頻繁，減少開(kāi)關(guān)壽命。2）故障由重合器或變電所斷路器分?jǐn)?，系統(tǒng)可靠性降低；多次短路電流沖擊、多次停送電，對(duì)用戶造成嚴(yán)重影響。3）重合器或斷路器拒動(dòng)時(shí)，事故進(jìn)一步擴(kuò)大。4）環(huán)網(wǎng)時(shí)使非故障部分全停電一次，擴(kuò)大事故影響。5）不能尋找接地故障。6）無(wú)斷線故障判斷功能，一相、多相斷線，重合器不動(dòng)作。7）變電站出線開(kāi)關(guān)需改造，目前出線開(kāi)關(guān)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(hù)與出線開(kāi)關(guān)保護(hù)配合難度大，要靠時(shí)限配合。9）不具備“四遙”功能，無(wú)法進(jìn)行配電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等工作。自動(dòng)重合器RTU4.2基于FTU的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)1.基于FTU的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)D的組成系統(tǒng)特點(diǎn)配網(wǎng)實(shí)時(shí)信息通過(guò)就地FTU采集，傳送到區(qū)域集控或變電站集中，上報(bào)配電調(diào)度中心。配電調(diào)度中心控制命令通過(guò)區(qū)域集控或變電站轉(zhuǎn)發(fā)給FTU執(zhí)行。FTU采集柱上開(kāi)關(guān)運(yùn)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(jìn)行遠(yuǎn)方操作。故障時(shí)，F(xiàn)TU將記錄的故障電流、時(shí)間等上報(bào)，供分析使用。區(qū)域工作站：通道集中器和轉(zhuǎn)發(fā)裝置，并將各單元通信規(guī)約轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約。2.FTU的性能要求(1)遙信功能：開(kāi)關(guān)位置、貯能完成情況、通信完好性；遙測(cè)功能：U、I、P、Q等；遙控功能：遠(yuǎn)方對(duì)柱上開(kāi)關(guān)分合、貯能等；統(tǒng)計(jì)功能：開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)、動(dòng)作時(shí)間、累計(jì)切斷電流水平；SOE和對(duì)時(shí)功能：保證SOE的準(zhǔn)確性，與系統(tǒng)時(shí)鐘一致；事故記錄：記錄事故發(fā)生時(shí)的最大故障電流和事故前（1min）負(fù)荷，便于確定故障區(qū)段；定值遠(yuǎn)方修改和召喚定值：適應(yīng)配網(wǎng)運(yùn)行方式變化；自檢和自恢復(fù)功能：設(shè)備故障時(shí)報(bào)警、干擾時(shí)自復(fù)位；FTU的性能要求(2)遠(yuǎn)方控制閉鎖和手動(dòng)操作功能：檢修線路或操作開(kāi)關(guān)時(shí)確保操作安全性；遠(yuǎn)程通信功能：RS-232，RS-485，通信規(guī)約問(wèn)題；抗惡劣環(huán)境：雷電、環(huán)境溫度、防雨、防濕、風(fēng)沙、振動(dòng)、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(shí)FTU有工作電源；可選功能：電度采集（核算電費(fèi)、估計(jì)線損，防竊電）；微機(jī)保護(hù)（實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)保護(hù)）；故障錄波（故障分析用）。3.FTU的組成和結(jié)構(gòu)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(diǎn)：1）一般采用工業(yè)PC、多路串行口擴(kuò)展板構(gòu)成，采用通用規(guī)約，允許多臺(tái)FTU共用同一通道；2）一般設(shè)置在主變電所，并設(shè)UPS。

5.配變遠(yuǎn)方測(cè)控單元（TTU）TTU的主要功能：1）實(shí)現(xiàn)對(duì)配電變壓器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)視。2）采集變壓器的I、U、P、Q、cos、分時(shí)電量、電壓合格率等數(shù)據(jù)。3）根據(jù)監(jiān)視的負(fù)荷曲線，準(zhǔn)確計(jì)算線損、用戶電量核算、防竊電。4）通過(guò)低壓配電線載波實(shí)現(xiàn)對(duì)本臺(tái)區(qū)低壓用戶進(jìn)行抄表數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：與FTU類似，但增加低壓載波、輸出控制為補(bǔ)償功率因數(shù)的電容器。一種典型的配變測(cè)控終端單元組成6.兩種饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的比較基于重合器、FTU的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)國(guó)外大量使用。基于重合器開(kāi)關(guān)設(shè)備配合的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)基于FTU和通信網(wǎng)絡(luò)的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。2)建設(shè)費(fèi)用低。3)不需建通信網(wǎng)絡(luò)。4)無(wú)電源提取問(wèn)題。1)故障時(shí)隔離故障區(qū)域，正常時(shí)監(jiān)控配網(wǎng)運(yùn)行，可優(yōu)化運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。2)適應(yīng)靈活的運(yùn)行方式。3)恢復(fù)健全區(qū)域供電時(shí)，可采取安全和最佳措施。4)可與MIS、GIS等聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)全局信息化。兩種饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的比較主要缺點(diǎn)1)僅故障時(shí)起作用，正常運(yùn)行時(shí)無(wú)監(jiān)控作用，不能優(yōu)化運(yùn)行方式。2)調(diào)整運(yùn)行方式后，需到現(xiàn)場(chǎng)修改定值。3)恢復(fù)健全區(qū)域供電時(shí)，無(wú)法采取安全、最佳措施。4)需多次重合,對(duì)設(shè)備沖擊大。1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。2)建設(shè)費(fèi)高。3)需通信網(wǎng)絡(luò)。4)存在電源提取問(wèn)題。主要設(shè)備重合器、分段器等FTU、通信網(wǎng)絡(luò)、區(qū)域工作站、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。適用范圍農(nóng)網(wǎng)、負(fù)荷密度小的偏遠(yuǎn)地區(qū)、供電途徑少于兩條的電網(wǎng)。城網(wǎng)、負(fù)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(dòng)化系統(tǒng)的比較(續(xù)表)開(kāi)環(huán)運(yùn)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(dòng)化系統(tǒng)若為使網(wǎng)上負(fù)荷均衡化，將聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)從G調(diào)整到D，則G和D均應(yīng)重新到現(xiàn)場(chǎng)整定。b區(qū)發(fā)生永久性故障時(shí)，分段開(kāi)關(guān)B、C分閘后，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)G、E究竟合哪個(gè)，無(wú)法選擇。2)基于FTU的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)：可很方便地解決以上問(wèn)題。4.3故障區(qū)段判斷和隔離1.基本原理1）輻射、樹(shù)狀網(wǎng)、開(kāi)環(huán)運(yùn)行的環(huán)狀網(wǎng)：根據(jù)最后一個(gè)有故障電流和第一個(gè)無(wú)故障電流兩個(gè)開(kāi)關(guān)的電流變化判斷故障區(qū)段。2）閉環(huán)運(yùn)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(lái)實(shí)現(xiàn)判斷、隔離故障區(qū)段。1）網(wǎng)絡(luò)描述矩陣D斷路器、分段開(kāi)關(guān)、聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)作為節(jié)點(diǎn)（N），可構(gòu)N×N維方陣；若第i、j節(jié)點(diǎn)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(diǎn)對(duì)應(yīng)元素置0。2）故障信息矩陣G若第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的開(kāi)關(guān)故障電流超過(guò)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(luò)描述矩陣與故障信息矩陣舉例簡(jiǎn)單饋線網(wǎng)絡(luò)（“C”為流過(guò)故障電流標(biāo)志）3）故障判斷矩陣P對(duì)矩陣D與矩陣G相乘，并進(jìn)行規(guī)格化，得

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

=1時(shí)，需對(duì)P‘陣中第j行和第j列元素進(jìn)行規(guī)格化處理；若gmm、gnn、…gkk至少有兩個(gè)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(shí)，P陣中相應(yīng)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(diǎn)和第j節(jié)點(diǎn)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(diǎn)在節(jié)點(diǎn)2、3之間。較復(fù)雜饋線網(wǎng)絡(luò)舉例（1）“C”為流過(guò)故障電流標(biāo)志）較復(fù)雜饋線網(wǎng)絡(luò)舉例（2）P矩陣中，只有p43XORp34＝1，p46XORp64＝1，因此故障點(diǎn)在節(jié)點(diǎn)4和3之間，或在節(jié)點(diǎn)4和6之間。規(guī)格化目的是避免誤判，若P’不進(jìn)行規(guī)格化，則會(huì)錯(cuò)誤地判斷故障點(diǎn)位于節(jié)點(diǎn)5和7之間。4.4饋線自動(dòng)化的電源問(wèn)題電源要求：時(shí)刻保證電源的連續(xù)性；故障時(shí)，各測(cè)控單元仍應(yīng)能接受遠(yuǎn)方控制和上報(bào)信息。饋線自動(dòng)化控制中心：可為SCADA配置大容量UPS，保證停電時(shí)仍可安全運(yùn)行。區(qū)域站的集中轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)：一般在變電所內(nèi)，可設(shè)置UPS電源。開(kāi)閉所、小區(qū)變的RTU：采用雙路電源，自動(dòng)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(kāi)關(guān)工作電源采用開(kāi)關(guān)兩側(cè)單相變壓器供電。方式2：低壓線路與柱上開(kāi)關(guān)共桿，采用一臺(tái)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(kāi)關(guān)較近，采用兩回低壓線供電。FTU工作電源與開(kāi)關(guān)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(duì)安全有影響。解決方案：用兩路供電電源進(jìn)行切換。FTU工作電源的無(wú)擾切換柱上開(kāi)關(guān)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(shí)現(xiàn)方法：在FTU機(jī)箱內(nèi)設(shè)置較大容量蓄電池，并提供FTU工作電源、柱上開(kāi)關(guān)操作電源。優(yōu)點(diǎn)：不受饋線停電影響。要求：開(kāi)關(guān)采用直流操作機(jī)構(gòu)、直流貯能電機(jī)（對(duì)交流操作機(jī)構(gòu)，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(diǎn)：可保證FTU、柱上開(kāi)關(guān)的電源供給。問(wèn)題：電網(wǎng)故障開(kāi)關(guān)越級(jí)跳閘時(shí)，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(guò)流脫扣分段器）。延長(zhǎng)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(hù)，充電回路采用大容量壓敏電阻做脈沖保護(hù)。2）采用電壓繼電器、時(shí)間繼電器保護(hù)蓄電