08 第8章 配电网自动化.pptx

第1页：第8章配电网自动化

第8章配电网自动化

8.1变电站综合自动化8.2配电网自动化8.3馈线自动化

第2页：8.1变电站综合自动化

8.1变电站综合自动化

8.1.1变电站综合自动化系统的研究内容8.1.2变电站综合自动化的现状与发展趋势8.1.3变电站综合自动化系统的功能8.1.4变电站综合自动化系统结构

第3页：变电站综合自动化系统的研究内容

变电站综合自动化系统的研究内容

变电站综合自动化是将变电站的二次设备经过功能的组合和优化设计，利用计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护以及与调度通信等综合性的自动化功能。

变电站综合自动化的内容包括电气量的采集和电气设备的状态监视、控制和调节。

第4页：变电站综合自动化的现状与发展趋势

变电站综合自动化的现状与发展趋势

变电站综合自动化的实施方法有两种：一种是站内监控以远动(RTU)为数据采集和控制的基础，相应的设备也是以电网调度自动化为基础，“保护”则相对独立。

另一种是站内监控以保护(微机保护)为数据采集和控制的基础，将保护与控制、测量结合在一起。

今后变电站综合自动化的运行模式将从无人值班、有人值守逐步向无人值守过渡。

第5页：变电站综合自动化系统的功能

变电站综合自动化系统的功能

变电站综合自动化系统的基本功能体现在下述五个方监控微机保护电压、无功综合控制低频减负荷控制备用电源自动投入控制

第6页：变电站综合自动化系统结构

变电站综合自动化系统结构

.1.4变电站综合自动化系统结构变电站综合自动化系统结构有以下四种：集中式

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第7页：集中式结构系统框图

集中式结构系统框图

图8.1集中式结构的综合自动化系统框图

第8页：分层分布式集中组屏结构（一）

分层分布式集中组屏结构（一）

图8.2分层分布式系统集中组屏结构的综合自动化系统框图(一)分布式系统集中组屏

第9页：分层分布式集中组屏结构（二）

分层分布式集中组屏结构（二）

图8.3分层分布式系统集中组屏结构的综合自动化系统框图(二)

第10页：分散与集中相结合结构

分散与集中相结合结构

图8.4分散与集中相结合的变电站综合自动化系统框图分散式与集中相结合

第11页：全分散式结构

全分散式结构

全分散全分散式的结构是今后的发展方向。

第12页：8.2配电网自动化

8.2配电网自动化

8.2.1概述8.2.2配电自动化的现状8.2.3配电自动化系统的功能8.2.4配电自动化系统的组成

第13页：配电网自动化概述

配电网自动化概述

.2.1概述配电网由配电变电站和配电线路组成。

通过各种电力元件可以将配电网连成不同结构。

配电网分为放射式和网式两大类型。

配电网的特点:点多、面广、分散；配电线路、开关电器和变压器结合在一起。

配电自动化是电力系统实现现代化的必然趋势，配电自动化在人力尽量少介入的情况下完成大量的重复性的工作，尽量减少停电面积和缩短停电时间。

第14页：配电自动化的现状

配电自动化的现状

国内:城市电网以环网供电方式为主；重合断路器与自动配电开关配合；农网重合器、断路器和分段器配合使用；跌落式分段器与断路器配合。

国外:配电自动化从各种单项自动化林立，向开放式、一体化和集成化的综合自动化方向发展。

第15页：配电自动化系统的功能

配电自动化系统的功能

.2.3配电自动化系统的功能安全监视功能控制功能保护功能

第16页：配电自动化系统的组成

配电自动化系统的组成

.2.4配电自动化系统的组成

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第17页：8.3馈线自动化

8.3馈线自动化

8.3.1概述8.3.2自动重合器8.3.3分段器8.3.4馈线智能终端设备FTU8.3.5馈电线路故障隔离与自动恢复原理

第18页：馈线自动化概述

馈线自动化概述

.3.1概述馈线自动化就是监视馈线的运行方式和负荷，当故障发生后，及时准确地确定故障区段，迅速隔离故障区段并恢复健全区段供电。

第19页：自动重合器

自动重合器

.3.2自动重合器重合器是一种自具控制及保护功能的开关设备，它能按预定的开断和重合顺序自动进行开断和重合操作，并在其后自动复位或闭锁。

重合器的动作特性可以分为瞬动和延时动作特性两种。

重合器的分类如下：

第20页：重合器的分类

重合器的分类

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第21页：分段器

分段器

.3.3分段器分段器是一种与电源侧前级开关配合，在失压或无电流的情况下自动分闸的开关设备。

当发生永久性故障时，分段器在预定次数的分合操作后闭锁于分闸状态，从而达到隔离故障线路区段的目的。

若分段器未完成预定次数的分合操作，故障就被其他设备切除，其将保持在合闸状态，并经一段延时后恢复到预先的整定状态，为下一次故障作好准备。

分段器可分为电压-时间型和过流脉冲计数型两类。

第22页：电压时间型分段器原理图

电压时间型分段器原理图

图8.5典型电压-时间型分段器原理图

第23页：馈线智能终端设备FTU

馈线智能终端设备FTU

FTU是基于FTU的馈线自动化系统的核心设备，其功能强大，抗干扰能力强，具有自检和自恢复功能，工作可靠性高。

第24页：馈线RTU的结构

馈线RTU的结构

图8.6一种馈线RTU ( FTU )的结构

第25页：馈电线路故障隔离与自动恢复原理

馈电线路故障隔离与自动恢复原理

基于重合器和分段器的故障区段隔离重合器与电压-时间型分段器配合:工作过程见图8.7、图8.9。

图8.7中，A采用重合器，整定为一慢一快，即第一次重合时间为15s，第二次重合时间为5s。

B、D和E采用电压-时间型分段器，其X时限均整定为7s；C亦采用电压-时间型分段器，其X时限整定为14s，Y时限整定为5s。

分段器均设置在第一套功能。

图8.9中，A代表重合器，整定为一慢一快，即第一次重合时间为15s，第二次重合时间为5s。

B、C和D代表电压-时间型分段器并且设置在第一套功能中，它们的X时限均整定为7s，Y时限均整定为5s；E亦代表电压-时间型分段器，但设置在第二套功能中，其XL时限整定为45s，Y时限整定为5s。

第26页：辐射状网故障区段隔离

辐射状网故障区段隔离

图8.7辐射状网故障区段隔离的过程

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第27页：辐射状网故障隔离过程（续）

辐射状网故障隔离过程（续）

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第28页：环状网故障区段隔离

环状网故障区段隔离

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第29页：环状网故障区段隔离过程

环状网故障区段隔离过程

图8.9环状网开环运行时故障区段隔离的过程

第30页：故障隔离过程（续一）

故障隔离过程（续一）

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第31页：故障隔离过程（续二）

故障隔离过程（续二）

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第32页：重合器与过流脉冲计数型分段器配合

重合器与过流脉冲计数型分段器配合

:见图8.11。

图8.11中，A代表重合器，B和C代表过流脉冲计数型分段器，它们的计数次数均整定为两次。

第33页：过流脉冲计数型分段器配合过程图

过流脉冲计数型分段器配合过程图

图8.11重合器与过流脉冲计数型分段器配合隔离永久性故障区段的过程

第34页：基于FTU的故障区段隔离

基于FTU的故障区段隔离

故障区段的判断和隔离可以采用统一的矩阵算法实现。

依据配电网的结构构造一个网络描述矩阵D。

当馈线发生故障时，系统生成一个故障信息矩阵G，通过网络描述矩阵和故障信息矩阵的运算，得到一个故障判断矩阵P，根据故障判断矩阵就可准确地判断和隔离故障区段。

第35页：8.4负荷自动控制技术

8.4负荷自动控制技术

8.4.1负荷控制的必要性•电力负荷在一天中不断变化，在非尖蜂负荷时间，设备容量不能充分利用，发电设备要随负荷的增减而频繁地启动和停运•两个方而采取措施：其一是在电力系统中安装调峰机组或由部分水电厂承担调峰任务；其二是实施负荷控制，削峰填谷。

第36页：电力负荷控制类型

电力负荷控制类型

分散负荷控制和远方集中负荷控制两种模式。

• (1)分散的负荷控制装置功能有限，不灵活，但价格便宜。用于一些简单的负荷控制。例如，分时记度电度表、定时开关控制路灯、固定让峰设备、电力定量器控制一些用电指标比较固定的负荷等。
• (2)远方集中负荷控制系统的种类比较多，根据所采用的信息传输方式有：音频负荷控制、工频负荷控制、载波负荷控制和无线电负荷控制等

第37页：负荷自动控制系统的功能

负荷自动控制系统的功能

• (1)监视：包括监视变电所馈电线路负荷、变电所馈电线路断路器、馈电线路末端电压、用户各种表计等。
• (2)控制：在正常和紧急情况下，进行过负荷减载，削峰、填谷，调整负荷曲线，改善负荷率。包括降压减负荷、用户负荷周期控制、用户负荷切除等。
• (3)管理：通过用户的终端机，将用户各种负荷信息传送给负荷控制中心，负荷控制中心处理后，将信息送至管理网络的用电工作站，使供电部门掌握用户的负荷情况，进行跟电处理。包括设备管理、负荷预计、负荷管理方案研究和评价等。

第38页：负荷自动控制系统工作原理

负荷自动控制系统工作原理

8.4.4负荷自动控制系统工作原理•负荷控制系统

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第39页：负荷分散控制与集中控制

负荷分散控制与集中控制

• （1）负荷分散控制•孤立的负荷控制装置安装在用户当地，按照事先整定购用电量、负荷大小、用电时间来控制用户的负荷，使其用电量不超限、负荷不超限、并且分时段用电。•如定量器、自动低频减载设备
• （2）负荷集中控制•选择大耗电、可中断用户以及非重要用户的负荷，按用户优先程度由低到高的顺序，从中央控制系统依次发送控制指令

第40页：负荷集中控制

负荷集中控制

负荷集中控制：

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第41页：用户负荷自我控制

用户负荷自我控制

•采用分时电价、分季电价、地区电价、论质电价、需量电价等多种电价形式，从而使用户从经济的角度出发，自行安排设备用电时间，给电网带来削峰填谷的效果

第42页：配电网自动化的通信方式概述

配电网自动化的通信方式概述

• 8.
• 5.配电网自动化系统的通信方式8.5.1概述•由数据终端设备(DTE)、数据传输设备(DCE)和数据传输信道组成•随着各种新型通信技术的发展，配电网白动化中的通信方式也越来越多

第43页：对通信系统的要求

对通信系统的要求

：

• (1)通信可靠性
• (2)通信系统的费用，
• (3)通信速率的要求
• (4)通信不受停电的影响。
• (5)通信系统的使用与维护方便。

第44页：配电线路载波通信

配电线路载波通信

利用某一载波频率经非通信线路(在电力系统中，一般为电力线或配电线)传送信号，在同一条线络上，—般可实现几十到上百路电话、信号的传播。

第45页：载波通信系统原理框图

载波通信系统原理框图

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第46页：无线扩频通信

无线扩频通信

•用来传输信息的信号带宽远远大于信息本身带宽的一种通信方式。

•给定的信道容量可以用不同的带宽和信噪比的组合来传输。

若减小带宽则必须发送较大的信号功率，或者若有较大的传输带宽，则同样的信道容量能够由较小的信号功率来传送。

这表明宽带系统表现出较好的抗干扰性。

•当信噪比太小不能保证通信质量时，常采用宽带系统

第47页：扩频通信的基本类型

扩频通信的基本类型

•扩频通信有如下几种基本类型：

• (1)直接序列[DS]系统：用一高速数字编码序列直接调制发射机载波．由于编码序列的带宽远大于原始信号带宽，从而扩展了发射信号频谱。
• (2)跳频(FH)系统：使发射机频率在一组预先指定的频率上按照编码序列所规定的顺序离散地跳变，从而扩展发射波的频谱。

第48页：线性调频与跳时系统

线性调频与跳时系统

• (3)线性调频(Chirp)系统：在这种系统中，载频在一给定的脉冲时间间隔内线性地扫过一个宽的频带，从而扩展发射波的频谱。
• (4)跳时(TH)系统：这种系统与跳频系统类似，区别在于一个是控制频率，一个是控制时间。即TH系统是用编码序列控制发射时间的长短。

第49页：线性调频与跳时系统（续）

线性调频与跳时系统（续）

• (3)线性调频(Chirp)系统：在这种系统中，载频在一给定的脉冲时间间隔内线性地扫过一个宽的频带，从而扩展发射波的频谱。
• (4)跳时(TH)系统：这种系统与跳频系统类似，区别在于一个是控制频率，一个是控制时间。即TH系统是用编码序列控制发射时间的长短。

第50页：扩频通信系统原理框图

扩频通信系统原理框图

系统原理框图：

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第51页：光纤通信

光纤通信

8.5.4光纤通信•光纤是一种适合光波传播、损耗小、可弯曲的玻璃丝。

把多根光纤和加强芯、保护材料组合在一起，就构成了光缆。

•光纤通信系统的组成

第52页：电话线与无线电通信

电话线与无线电通信

• 8.5.5电话线通信•在配电网中，电话通信有两种方式
• （1）租用电话线
• （2）拨号电话8.5.6无线电通信无线通信系统是一种覆盖面广的通信方式，它不需要传输线，而且可以构成双向通信系统，且能够和停电区域通信。

第53页：调幅与调频辅助通信

调幅与调频辅助通信

• （1）调幅(AM)广播使用调幅广播电台把信号发送到位于配电系统各地的负荷控制单元
• （2）调频(FM)辅助通信业务(SCA)通过对一个负载波进行频率调制，将信号在调频波段分开传输，通常的调频收音机检测不到这个信号，但特殊制作的接收机可以收到并解调出传输的信号。
• （3）甚高频通信甚高频(Very High Freequecy，简称VHF)的频率在30~300MHz的无线电波段。

第54页：特高频通信

特高频通信

（4）特高频通信频率在300~1000MHz的无线电波段被称作特高频(U1traHighFreequecy，简称UHF)。

•某典型无线数据传输系统

第55页：调幅与调频辅助通信（续）

调幅与调频辅助通信（续）

• （1）调幅(AM)广播使用调幅广播电台把信号发送到位于配电系统各地的负荷控制单元
• （2）调频(FM)辅助通信业务(SCA)通过对一个负载波进行频率调制，将信号在调频波段分开传输，通常的调频收音机检测不到这个信号，但特殊制作的接收机可以收到并解调出传输的信号。
• （3）甚高频通信甚高频(Very High Freequecy，简称VHF)的频率在30~300MHz的无线电波段。

第56页：微波与卫星通信

微波与卫星通信

• （5）微波通信利用微波频段无线电磁波在空间传送信息（微波常指频率300MHz~300GHz范围内的电磁波）。
• （6）卫星通信利用人造地球卫星对发送端地面信号进行转发给接收方的一种通信方式。8.5.7混合通信根据配电网的具体情况，在不同层次上采用不同的通信方式，从而构成混合通信系统。