最优配电自动化系统设计

最优配电自动化系统设计配电自动化的背景和目标国民经济的飞速发展电力需求的日益增长搞城网/农网改造拉动经济增长/城市扩张对供电可靠性和供电质量的要求越来越高部颁指标99.9%（年停电8.76小时），99.99%（年停电52.6分钟），没有自动化达不到配电自动化主要包含:变电站自动化馈线自动化纯开关式馈线自动化(东芝技术)重合器+控制器就地馈线自动化（美国重合器技术）基于通讯技术的纵联式馈线自动化基于主站依赖通讯的集中式馈线自动化（自动手动）配电管理自动化SCADA配电监控系统GIS地理信息系统PAS配电应用/DJM工作管理/TCM投诉及抢修3.反思、总结1.引进期、消化、吸收2.改造、创新、推广期配电自动化的历史和现状4.大面积应用、收获期1.国网公司正式大手笔投资第一期试点:北京\杭州\银川\厦门2.国网公司正式大手笔投资第二期试点:全国37个城市收获期到来的表现:配网自动化主站的内容•配网SCADA•馈线自动化•配电GIS•配电管理和高级应用主站硬件系统典型配置示意图◆前置数据采集◆数据处理◆控制和调节◆事件顺序记录（SOE）◆报警处理◆人机交互操作◆事故仿真与重现◆实时数据库◆系统时钟◆历史数据库和报表配调SCADA◆配电设备管理◆运行监视和控制◆配网统计查询◆配网运行管理配电管理系统（DMS）√故障定位√故障隔离√恢复故障上游失电区域供电√形成需要转供的负荷单元√形成最佳转供方案√执行转供主站FA的故障处理功能单一的主站集中式控制方式的问题•90％以上的配电自动化系统投运一年后集中式自动控制功能失效–通信系统也许不正常或局部不正常–配电网络经常发生变化，但主站的网络拓扑结构来不及及时更新–技术和管理上的原因影响网络拓扑更新–主站系统的软件和硬件系统运行不正常•对策：–采用以分布式智能为基础的综合控制方案配网自动化的通信系统•主站（子站）采用标准的以太网通信设备；•主站（子站）与站端（FTU、DTU）的通信使用较多的是光纤自愈环网和光纤以太网方式；•主站（子站）与故障指示器、TTU（或多功能电度表）的通信可采用无线\GPRS或采用光纤等组网进行通信常用的现场组网示意图有线或无线通信网络光端机光端机光端机光端机光端机光端机光端机光端机两芯自愈环光纤通道(运行通信协议)RS-232RS-232RS-232RS-232RS-232RS-232RS-232RS-232FTUFTUFTUFTUFTUTTU主站（子站）光端机FTUTTUTTU用户表用户表用户表集抄器电力线路载波DTUDTU解决通讯瓶颈问题•过去已有的配电自动化系统中，通信是瓶颈，往往由于通信通道故障，导致使已有的系统运行结果不理想，甚至瘫痪。•因此故障处理不能依赖于通信，应能够就地自动完成。中国大多数配网是简单的手拉手环网，很容易实现故障的就地处理。•只在主环网和关键位置的自动化装置处装设通信监控的设备，不需要也没有必要全部实现通信、全部远程可控。•解决问题的重点在于管理。常见配电网络结构•单电源辐射网•双电源拉手环网接线•三电源拉手环网接线•四电源拉手环网接线•多回路平行式接线（开闭所接线）•电缆系统接线单电源辐射网(东芝)S1S2S3S4S5功能：失压立即分、得电延时合（5秒）、合至故障闭锁S1后面故障：开关动作次数3，隔离故障时间6秒，恢复供电1/6S5后面故障：开关动作次数19，隔离故障时间46秒，恢复供电5/6变电站出口要求：至少2次重合闸单电源辐射网(重合器)S1S2S3S4S5功能：网络纵差保护S1后面故障：开关动作次数1，隔离故障时间0秒，恢复供电1/6S5后面故障：开关动作次数1，隔离故障时间0秒，恢复供电5/6变电站出口要求：0.3秒延时单电源辐射网(看门狗)S1S2S3S4S5功能：无需网络,用户侧保护速断S1后面故障：开关动作次数1，隔离故障时间0秒，恢复供电5/6S5后面故障：开关动作次数1，隔离故障时间0秒，恢复供电5/6变电站出口要求：0.3秒延时双电源手拉手网络分段分段分段分段联络三电源拉手网络分段分段分段分段联络分段分段联络联络四电源供电网络分段分段分段分段联络分段分段分段分段联络联络联络电缆系统接线图变电站变电站配电室配电室配电室配电室架空线推荐接线•接线方式：农村可采用辐射网分段、城市可采用双电源手拉手环网接线、三电源拉手环网接线、四电源拉手环网接线•改造或规划时可采用柱上负荷开关或断路器（重合器）将线路进行适当分段（3、5分段）和联络（闭式环网）一般故障处理策略•纯主站方式–这种方式对终端要求低,现场实现简单,但可靠性最差,主站或通讯一有问题就会瘫痪•主站+就地方式–这种方式可靠性好,主站或通讯一有问题就地方式立即会投入•纯就地方式–这种方式可靠性最好,但对终端要求最高,要求具有最高级的就地智能•F1故障点。QF1延时0.3秒保护跳闸并闭锁，S1和S2失电延时100ms分闸，S3单侧失压延时5s合闸成功，S2得电延时2秒合闸成功，S1不整定负荷侧得电合闸功能，保持分闸状态，将故障隔离，转移供电结束。•F2故障点。S1速断保护动作跳闸，QF1保护延时未到，自动返回。S2失电延时100ms分闸。S1延时1秒重合到故障上再次跳闸并闭锁；同时S2检测到残压脉冲并闭锁（处于分位），将故障隔离，S3单侧失压延时5s合闸成功，转移供电结束。•F3故障点。S1速断保护动作跳闸，QF1保护返回。S2失电延时100ms分闸。S1延时1秒重合成功，启动短时5秒闭锁继电保护功能。S2得电延时2秒合闸到故障立即跳闸并闭锁，将故障隔离，此时S1短时闭锁了保护，不会动作，QF1保护返回,同时S3检测到残压脉冲并闭锁（处于分位），恢复供电结束。一般厂家断路器（重合器）开关构成的环网供电策略（无通信或通信故障）•F1故障点。QF1延时0.3秒保护跳闸并闭锁，S1失电延时100ms分闸，将故障隔离，S3单侧失压延时5s合闸成功，转移供电结束。•F2故障点。S1跳闸，QF1保护返回，（S1根据需要可以设置一次重合闸，重合闸不成功后分闸闭锁）；S2通过通信知道故障在自己的上方，自动分闸闭锁，隔离故障，S3单侧失压延时5s合闸成功，转移供电结束。•F3故障点。通过信息交互，已知故障点在S2下方，S2跳闸，将故障隔离，QF1、S1保护返回，S3通过通信知道故障在自己的上方，中止“失压延时合闸”功能，不再合闸转移供电，恢复供电结束。一般厂家断路器（重合器）开关构成的环网供电策略（有光纤通信）我公司的网络重构策略1.无需通讯2.不依赖主站3.变电站出口无需更改配置\无需多次重合闸4.各开关无需多次开合冲击5.实施简单6.是目前唯一不用主站通讯,却100%能可靠实现网络重构的就地智能方案分段1分段2分段联络网络重构:1.站出口保护整定0.3秒；分段1左侧装PT整定失压立即分\得电延时合\合至故障分闸闭锁；分段2右侧装PT整定失压立即分\得电延时合\合至故障分闸闭锁；联络开关整定保护0秒重合闸1S、并设定失压5S延时合闸和合至故障分闸闭锁2.F1故障时：站出口0.3秒跳闸、分段1失压分闸隔离故障、分段2失压分闸联络开关延时合闸、分段2得电延时合恢复供电3.F2故障时：站出口跳闸、分段1失压分闸、站出口重合闸、分段1得电延时合\合至故障分闸闭锁；分段2失压分闸\联络开关延时合闸、分段2得电延时合\合至故障分闸闭锁隔离故障；联络开关保护0秒跳然后重合闸成功恢复供电F1F2F3分段1分段2分段联络网络重构:4.F3故障时：站出口跳闸、分段1\分段2失压分闸、站出口重合闸、分段1得电延时合恢复供电；联络开关失压延时合闸\合至故障分闸闭锁隔离故障优点：无需通讯、无需主站；变电站出口无需更改配置无需多次重合闸；各开关无需多次开合冲击；实施简单，是目前唯一不用通讯100%可靠实现网络重构的就地智能方案F1F2F3配网自动化终端设备FTU—各类柱上开关控制器DTU—配电站、开闭所及环网柜控制器TTU—配变监测装置及无功补偿控制器RTU—变电站测量终端FTU/LTU•一种全新的可以适用于架空线路的配电线路自动化远方终端（LineTerminalUnit，简称LTU）•由配电线路自动化远方终端控制器、电子式互感器、户外单相变压器组成，具有‘三遥’功能•一种不依赖于开关，对配电线路运行状态进行监测的解决方案，可监测线路主干、分支、末端的运行参数•可利用电子式互感器及柱上电动开关配合，实现智能电网要求下的馈线自动化•采用零序基波及谐波的综合判据进行单相接地故障判断LTU电力系统物联网信息终端电力系统万用表电力系统看门狗LTU•可分为一体式和单元式两种DTU•单元式DTU的特点模块化设计能充分考虑客户需求，扩展灵活，适用于各类配电站（含配电室、开闭站、环网柜、箱式变电站等）安装方便，接线简单体积小巧，易于安装，分布式接线多种通信方式通信介质及规约多样化，具有多种通信接口，支持多种通信规约，并可按需要进行扩充。•一体式DTU的特点一体式设计一体式设计，不用多机通讯，可靠性高，特别适用于各类改造，可以不停电改造单板集成总体积小，单元少便于维护，集中接线多种通信方式通信介质及规约多样化，具有多种通信接口，支持多种通信规约。DTU功能完善功能完善配网自动化各类FTU/LTU、DTU、TTU馈线自动化功能电力监测万用表、柔性无功可控调节产品完全符合：DLT_721-2000_配电网自动化系统远方终端可靠性高可靠性高多CPU并行、多级看门狗电磁兼容达到国家最高标准4级，多年恶劣环境的运行经验适用性强适用性强可与各种电动开关设备配合使用，支持多种通信方式和通信协议使用方便使用方便模块式结构，点阵液晶显示汉字特点1、普通故障指示器：-架空型、电缆型、面板型等；-依靠LED或者颜色显示窗口实现故障指示，辅助人工进行故障查找；-自动化程度低。2、带通信功能故障指示器：-也称作故障在线定位系统，有‘一遥’和‘二遥’两种；-可分为无信号源和信号源两大类；-可分为电缆型、架空型-自动进行短路和接地故障诊断和定位。配电自动化的新内涵-故障定位系统◆架空型安装示意图配电自动化的新内涵-故障定位系统电缆型安装示意图配电自动化的新内涵-故障定位系统架空型故障监测终端装置-‘综合法’检测短路接地故障-采集负荷电流及故障电流-具有无线射频通信功能-太阳能、感应取电、电池后备综合供电方式-GSM/GPRS方式上传，可加无线中继配电自动化的新内涵-故障定位系统电缆型故障监测终端装置-零序电流法检测接地故障-采集负荷电流、故障电流及导线温度-支持光纤和无线射频两种方式-交直流电源、CT取电-可通过GSM/GPRS方式上传，提供RS232/485可接入其他通信设备远传至主站配电自动化的新内涵-故障定位系统故障检测判决采用电流与电压多种判据的‘综合法’解决单一判决容易误动的问题获得上百项专利，其中配电自动化相关专利二十余项技术成果1、可根据实际情况分步实施。2、除非管理必要，目前不要追求将不同的自动化系统系统互联的信息量。互联的目的是共享有关数据，应先规划好需要共享的数据和用途再去决定那些系统应该互联。3、不要片面追求系统硬件特别是主站计算机系统的高档。4、高级应用除个别模块外，一般可以暂不上。主站系统建设的建议1、可根据实际情况分步实施。2、城区建议优先实施,通讯采用光纤;远郊可分批实施,通讯采用光纤/无线/GPRS。3、政府/军事区/开发区/高档住宅区等建议采用多电源互联,可自成供电区域体系,通讯采用光纤。4、经济欠发达地区,无条件实施大中型配电自动化的,可以先不上主站/通讯,只依靠开关/控制器等实施就地智能的隔离故障/自动恢复非故障区域供电的简单配电自动化,积累经验。整体系统建设的建议