配电网自动化课程论文

配电网自动化课程论文论文题目重合器原理及在馈线自动化中的应用学生姓名肖雄学号2008072031所在学院控制工程学院专业电气工程及其自动化班级1班2011年12月重合器原理及在馈线自动化中的应用一、引言早在半个世纪前，许多国家就采用重合器或断路器与分段器、熔断器的配合使用来实现馈线自动化，它对提高供电可靠性、减少运行费用具有一定作用。一般将重合器用在变电所内作为配电线路的出线保护设备，或用在配电线路中部和重要分支线入口作为线路分段保护设备。在不同使用场合中，重合器可能需同熔断器、分段器、断路器或其它重合器配合使用，保护配合是重合器应用中的一个关键问题。二、基于重合器的馈线自动化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全区段供电的自动化的馈线自动化是配电网自动化最重要的内容之一。馈线自动化有两种模式即：基于自动化开关设备的馈线自动化系统。基于RTU、通信网络、SCADA计算机系统配网自动化系统。采用配电自动化开关设备的馈线自动化系统，不需要建设通信通道，只需恰当利用配电自动化开关设备的相互配合关系，就能达到隔离故障区域和恢复全区域供电的功能。有三种典型的配电自动化开关设备的相互配合实现馈线自动化的模式：即重合器和重合器配合模式、重合器和电压-时间型分段器配合模式以及重合器和过流脉冲计数型分段器配合模式。下面介绍下着三种基于重合器的配合模式的基本原理。2.1、重合器的分类和功能重合器：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，并在操作后自动复位或者闭锁。分类：功能：线路正常运行时起到断路器的作用。在线路故障时，如果重合器经历了超过设定值的故障电流，则重合器跳闸，并按预先整定的动作顺序做若干次合、分闸的循环操作，若重合成功则自动终止后续的动作，并经一段时间后恢复到预先的整定状态，为下一次故障做好准本。若重合失败则闭锁在分闸状态，只有通过手动复位才能解除闭锁。2.2、分段器的分类和功能分段器是一种提高配电网自动化程度和可靠性的一种设备，它必须和电源侧前级主保护开关相配合，在失压或无电流的情况下自动分闸。功能：在电路发生永久性故障时，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重合器按绝缘介质和灭弧介质分类电子控制油真空SF6液压控制电子液压混合控制单相三相柱上地面地下按相数分类按控制装置分类按安装方式分类分立元件控制电路集成电路控制电路微处理器控制电路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了，则其保持在合闸状态，并经一定时间后恢复到预先的整定状态。分类：根据判断故障方式的不同可分为电压—时间型分段器和过流脉冲计数型分段器两类。（1）电压—时间型分段器：是凭借加压、失压的时间长短来控制其动作的，失压后分闸，加压后合闸或闭锁。X时限：分段器电源侧加压开始，到该分段器合闸的时延，也称为合闸时间。Y时限：又称为故障检测时间，是指分段器合闸后在未超过Y时限的时间内又失压，则该分段器分闸并被闭锁在分闸状态，等到下一次再得电时也不自动闭合。作用是：当分段器关合后，如果在Y时限内一直可检测到电压，则Y时间之后发生失压分闸，分段器不闭锁，重新来电时会合闸，如果在Y时间内检测不到电压，则分电器将发生分闸闭锁，即断开后来电也不再闭合。（2）过流脉冲计数型分段器：通常与前级的重合器或断路器配合使用，在一段时间内，记录前级开关设备开断故障电流动作次数，在预定的记录次数后，在前级的重合器或断路器将线路从电网中短时切除的无电流间隙内，分段器分闸，达到隔离故障区段的目的，若前级开关设备未达到预定的动作次数，则分段器在一定的复位时间后会清零并恢复到预选整定的初始状态，为下一次故障做准备。2.3、重合器与分段器配合实现故障区段隔离1、重合器与电压—时间型分段器配合例1：辐射状网故障区段隔离例2：环状网开环运行时的故障区段隔离ABCDEabecd(1)代表重合器合闸状态代表重合器断开状态代表分段器合闸状态代表分段器断开状态代表分段器闭锁状态ABCDEabecd(2)ABCDEabecd(3)15sABCDEabecd(4)7s15sABCDEabecd7s15s7s（5）ABCDEabecd7s15s7s闭锁（6）14sABCDEabecd7s5s7s闭锁14s（7）ABCDEFabecdf联络开关（1）ABCDEFabecdf联络开关（2）ABCDEFabecdf联络开关（3）15sABCDEFabecdf联络开关（4）7s15s2、重合器与过流脉冲计数器型分段器配合例1：重合器与过流脉冲计数器型分段器配合隔离永久性故障区域例2：重合器与过流脉冲计数器型分段器配合处理暂时性故障区域2.4器与电压—时间型分段器配合的整定方法原则：重合器与电压—时间型分段器配合方式的整定的关键条件是不能在同一时刻有两台以上的分段开关同时合闸，只有这样才能判断出故障区域，避免对故障的误判整定步骤分段器的整定：分段器的Y时限一般统一选为5s。分段器X时限的整定：ABCDEFabecdf联络开关（5）15s7s7sABCDEFabecdf联络开关（6）5s7s7sABCDEFabecdf联络开关（7）5s7s7s45sABCDEFabecdf联络开关（8）5s7s7s45sABCDEFabecdf联络开关（9）5s7s7s45sABCabc（1）ABCabc（2）ABCabc（3）ABCabc（4）ABCabc（5）ABCabc（1）ABCabc（2）ABCabc（3）代表重合器合闸状态代表重合器断开状态代表分段器合闸状态代表分段器断开状态代表分段器闭锁状态代表重合器合闸状态代表重合器断开状态代表分段器合闸状态代表分段器断开状态代表分段器闭锁状态代表重合器合闸状态代表重合器断开状态代表分段器合闸状态代表分段器断开状态代表分段器闭锁状态第一步：确定分段器合闸时间间隔，并从联络开关出将配电网分割成如干以电源开关为根的树状配电子网络。第二步：在各配电自网络中，以电源节点合闸为时间起点，分别对各个分段器标注其绝对合闸延时时间，并注意不能在任何时刻有一台以上的分段开关同时合闸。第三步：某台分段器的X时限等于该开关的绝对合闸延时时间减去作为其父节点的分段器的绝对合闸延时时间。例：图示配电网S1、S2、S3代表变电站出口断路器，B、C、D、E、F、G、H、M代表分段开关，E和H为联络开关，实心符号代表开关处于合闸状态，空心符号代表开关处于分闸状态。X时限整定：第一步：确定分段器开关合闸时间间隔为7s，并从联络开关处将配电网分割成三个辐射状配电子网络：S1、B、C、D、E、G、H，S2、F、E和S3、M、H。第二步：对于自网络S1、B、C、D、E、G、H，其各台分段器的绝对合闸延时时间分别为：Xa(B)=7s，Xa(c)=14s，Xa(D)=21s，Xa(G)=28s；同理，对于子网络S2、F、E有Xa(F)=7s；对于子网络S3、M、H有Xa(M)=7s.第三步：某台分段器的X时限等于该开关的绝对合闸延时时间减去作为其父节点的分段器的绝对合闸延时时间，于是有：X(B)=Xa(B)-0=7s，X(c)=Xa(c)-Xa(B)=14-7=7s，X(D)=Xa(D)-Xa(c)=21-14=7s，X(G)=Xa(G)-Xa(c)=28-14=14s，X(F)=Xa(F)-0=7s，X(M)=Xa(M)-0=7s联络开关的XL时限的确定只有一台联络开关参与故障处理时：分别计算出假设该联络开关两侧与该开关相连接的区域故障时，从故障发生到与故障区域相连的分段器闭锁在分闸状态所需的延时时间tmax（左）和tmax（右）取其中较大的一个记作tmax，则XL时限设置应大于tmax。2.5、基于重合器的馈线自动化的不足1、采用重合器或断路器与电压—时间型分段器配合，当线路故障时，分段开关不能立即分断，而要依靠重合器或断路器的保护跳闸，在馈线失压后，分段开关才能分断。采用重合器或断路器与过流脉冲计数型分段器配合时，也要依靠重合器或断路器的保护跳闸，导致馈线失压后，分段开关才能分断。这样做事不理想的，主要表现在以下几方面：1)切断故障的时间较长。2)依靠重合器或主变电所出现断路器的继电保护装置保护整条馈线，降低了系统的可靠性。3)由于必须分断重合器或主变电所得出线断路器，因此实际扩大了事故范围：若重合器拒分或主变电所出现断路器的保护失灵或断路器拒分，会进一步扩大事故范围。4)当采用重合器与电压-时间型分段器隔离开环运行的环状网的故障区段时，要使联络开关另一侧的健全区域所有的开关都分一次闸，造成供电短时中断，更加扩大了事故的影响范围。2、基于重合器的馈线自动化系统只能在线路发生故障时发挥作用，而不能在远方通过遥控完成正常的倒闸操作。3、基于重合器的馈线自动化系统不能实时监视线路的负荷，因此，无法掌握用户用电规律，也难于改进运行方式，当故障区域隔离后，在恢复健全区域供电，进行配电网重构时，也无法确定最优方案。代表重合器合闸状态代表重合器断开状态代表分段器合闸状态代表分段器断开状态代表分段器闭锁状态S1BCDEFabecdf联络开关S2S3GHMmg联络开关h三、基于重合器的馈线自动化应用前景基于重合器的馈线自动化系统的主要优点是结构简单，建设费用低，不需要建设通信网络，不存在电源提取问题。虽然存在着诸如:仅在故障时起作用，正常运行时不能起监控作用，不能优化网络运行方式；多次重合，对设备冲击大等缺点。但它因较低的建设成本和方便的维护措施，却能实现馈线的自动化,同时满足网络经济性和供电的可靠性，不失为着眼于发展、立足长远直接实现馈线自动化的最佳系统。四、结束语随着配电网改造的深入及配电网自动化技术的发展，馈线自动化技术显得尤为重要。本文探讨有关配电自动化的一些基本模式，还重点提出了不依赖通信方式的基于重合器馈线自动化的原理及方法，并对应用效果进行了总结和评价。