配网自动化技术交流技巧

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1、配网自动化技术交流配网自动化技术交流 南京电研电力自动化股份有限公司 总目录 配网自动化的概念、意义、发展现状与趋 势 配网通信方式 网络式保护 故障指示器 配网自动化在油田的应用 配网自动化产品系列 定义：配网自动化及管理系统是利用现代电子技 术、通讯技术、计算机及网络技术，将配电网实时信 息和离线信息、用户信息、电网结构参数、地理信息 进行集成，构成完整的自动化管理系统，实现配电系 统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电 管理。它是实时的配电自动化与配电管理系统集成为 一体的系统。 配网自动化系统配网自动化系统 常用术语 FTU- Feeder Terminal Unit：馈线终端

2、单元 DTU- Distribution Terminal Unit：配电终端单元 TTU- Transformer Terminal Unit：变压器终端单元 DA- Distribution Automation：配电自动化 FA- Feeder Automation：馈线自动化 配网自动化系统配网自动化系统 系统构成 配网自动化系统一般 由下列层次组成：配 电主站、配电子站（ 常设在变电站内，可 选配）、配电远方终 端（FTU 、DTU、TTU等）和通信网络。配电主站位于城 市调度中心，配电子站部署于110kv/35kv变电站，子站 负责与所辖区域DTU/TTU/FTU等电力终端设备通信

3、，主 站负责与各个子站之间通信。 配网自动化系统配网自动化系统 配电主站 FTU/DTU 子站子站 FTUDTUTTUDTU 配网自动化系统配网自动化系统 光纤环网 SDH通信网 GPRS 通信电缆箱变TTU 环网柜DTU 配电子站 柱上FTU 柱上TTU 开闭所DTU 环网柜DTU 完成信息汇总，人机交互，操作控制，分析 管理以及与其它系统的信息共享等 基于在遵循统一规划、分布实施的建设 原则，配电自动化系统典型的三层结构 ： 配电主站 配电子站 配电终端 所辖区域内设备通讯 ，实现四遥数据的收 集和转发 按规约完成远动数据采集、处理、接 收以及输出、执行功能的设备 配电远方终端-馈线终端设

4、备（FTU）: FTU是装设在馈线开关旁的 开关监控装置，完成对开关 设备的位置信号、电压、电 流、有功功率、无功功率、 功率因数等数据的采集与计 算，对开关进行分合闸操作， 实现对馈线开关的故障识别、 隔离和对非故障区间的恢复 供电。这些馈线开关指的是 户外的柱上开关，例如10kV线路上的断路器、负荷开关、分段开关等。一般来说 ，1台FTU要求能监控1台柱上开关，主要原因是柱上开关大多分散安装，若遇同 杆架设情况，这时可以1台FTU监控两台柱上开关。 配网自动化系统配网自动化系统 配电远方终端-配变终端设备（TTU）: TTU监测并记录配电变压器运行工况，根据低压侧 三相电压、电流采样值，每

5、隔12分钟计算一次 电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、 功率因数、有功电能、无功电能等运行参数，记录 并保存一段时间，记录数据保存在装置的不挥发内 存中，在装置断电时记录内容不丢失。配网主站通 过通信系统定时读取TTU测量值及历史记录，及时发 现变压器过负荷及停电等运行问题，根据记录数据，统计分析电压合格率、供电 可靠性以及负荷特性，并为负荷预测、配电网规划及事故分析提供基础数据。 配网自动化系统配网自动化系统 配电远方终端-开闭所终端设备（DTU）: DTU一般安装在常规的开闭 所（站）、户外小型开闭所 、环网柜、小型变电站、箱 式变电站等处，完成对开关 设备的位置信号、电压、电

6、流、有功功率、无功功率、 功率因数、电能量等数据的 采集与计算，对开关进行分 合闸操作，实现对馈线开关 的故障识别、隔离和对非故 障区间的恢复供电。部分DTU 还具备保护和备用电源自动投入的功能。 配网自动化系统配网自动化系统 配网自动化面向的对象 通常把电力系统中二次降压变电站低压 侧直接或降压后向用户供电的网络称为 配电网（Distribution Network）。国 内所说的配网自动化系统涉及范围主要 是指10kV或6kV中压系统，一般是从变 电站的主变低压侧和低压母线开始，直 至电力用户为止。配网自动化主要处理 此中压网的一次设备（开闭所、环网柜 、柱上开关、变压器）的监测与控制 。

7、 配网自动化系统配网自动化系统 主变 主变低压侧开关 出线开关 母线侧刀闸 出线刀闸 馈线段 馈线 分段开关 母线侧刀闸 主变侧刀闸 10KV母线 配网自动化的作用 配网自动化系统配网自动化系统 扩大供电能力 实现经济运行 提高电压质量 优化运行 减小停电面积 缩短停电时间 提高供电可靠性 快 速 处 理 转移负荷，避免长 时间大面积停电。 分割成若干微网， 投入分布式电源。 紧 急 应 对 实施配网自动化的意义 提高供电可靠性，缩短故障判别、隔离及非故障段恢复供 电时间；减少了因电网故障造成的巨大损失。 改善电能质量，把最优质的电能提供给用户。 提高配电网运行的经济性，提高设备利用率（减少备

8、用容 量）；降低配电网运行维护费用，降低线损，最大限度地 提高企业经济效益。 配网系统自动化技术的飞速发展，推动了配电网一次设施 的科学合理规划，保证了配电系统的长期最优可持续发展 。 配网自动化系统配网自动化系统 智能配网自动化建设发展模式 配网自动化系统配网自动化系统 智能型配网自动化系统 是配网自动化系统建设 的终极目标，实现需要 一个不断发展的过程。 简易型 实用型 集成型 智能型 标准型 国内配网自动化的发展历程 配网自动化系统配网自动化系统 1995 1997 2002 2004 起步起步 2006 2009 试点试点 建设热潮建设热潮 反思反思 制定标准制定标准 总结教训总结教训

9、 平稳平稳 发展发展 30% 盲目建设 领导不重视 不注意维护 缺乏标准与规范 使用主体不明确。 导致大部分系统停用甚 至瘫痪 配网自动化的发展现状与趋势 配电网自动化从之前的试点逐步过渡到推广的阶段，由于国家尚没有 统一的标准，各地区的情况不尽相同。针对这种情况，国家电力公司安 全运行与发输电运营部公布了配电系统自动化规划设计导则试行方案 。 09年，国家倡导建设坚强智能电网，智能配电网是智能电网涉及的发 、输、变、配、用、调度最重要的环节之一，为配电自动化的发展带来 了机遇和挑战。 在大输电投资周期过后，配电网投资比例开始提升：经历了输电投资 2008-2010的高峰，输电投资已经逐步回落

10、，在GDP增速和用电弹性双重 下滑的大背景下，短期无法出现较大的需求增量。未来电网将进入结构 性建设，即110kV以下的配网段将成为投资的重点。 配网自动化系统配网自动化系统 主站与子站之间通常采用以太网通信IEC870-5-104； 主站/子站与终端（FTU、DTU、TTU）的通信使用光纤自愈 环网和光纤以太网方式；优点：通信速度快，可靠性高， 方便实现网络式保护；缺点：施工难度大，投资多。 主站/子站与终端（FTU、DTU、TTU）的通信使用GPRS通信 方式。优点：施工方便；缺点：网络式保护无法实现实时 性。 配网通信方式 常用的光纤自愈环网和FSK总线组网示意图 有线通信网络 光端机

11、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 (运行串行通信协议) RS-232 RS-232 RS-232 RS-232 RS-232 RS-232 RS-232 RS-232 FTU FTU FTU FTU FTU TTU 主站（子站 ） 光端机 FTU TTU TTU 用户表 用户表 用户表 集抄器 电力线路载波 配网通信方式 光纤 通信电缆 中压载波 无线电台 无线扩频 公网 GPRS/CDMA 配电自动化 通信现状 目前，大多数城区10KV配网自动化系统主干通信网络采用了以光 纤为介质的以太网络或串行口通信方式，辅助以GPRS通信。载波通 信有试点应用。

12、 GPRS无线通信 GPRS是在GSM基础上发展起来的一种数据传输方式。具有实时在线、按量 计费的特点。适合突发性、阶段性小流量数据传输。 配网通信方式 对采用公网无线通信作为信息传送通道时，应建立电力专用VPN通 道，且不应传送“遥控”信息； 接入配电主站系统时，应充分考虑公网与电力专网的安全隔离措施 。 如何有效降低数据流量 配网通信方式 由于GPRS数据网采用流量计费方式，为了减少数据流量，节约费 用，FTU采用平衡通信的方式与配电主站通信。 将配网运行信息根据业务需要分 为实时数据和非实时数据： 实时数据实时上传主站。 非实时数据的处理下放到配电终端 或子站，形成设备电气模型，主站 根

13、据需要进行召唤或终端定时上传 。 解决方案 减轻主站处理实时数据的压力； 降低主站、通信等设备投资； 减少数据实时传输流量。 应用效果 集中控制 装置、通信、主站计算机系统同步建立 适应复杂网络 对主站和通信依赖性强 分布式智能控制不依赖上级命令的自动控制 网络式保护和控制 分布式智能控制 网络式保护 传统电流保护的问题： 短线路、多开关串联，短路电流差别小，保护的电流 定值配合困难。用时间配合，会造成出口保护的动作 时间太长，无法满足快速性的要求。 网络式保护原理： 故障时上下级联的多级开关互相通讯 根据级联关系，在感受到故障电流的开关中进行仲裁 ，让离故障点最近的开关速断跳闸，其余开关转为

14、后 备 仲裁是基于各保护的“启动状态”，因此只需要简单 的数字通讯，对纵向级联的各保护的“启动状态”进 行逻辑比较 网络式保护 常见配电网络结构 单电源辐射接线 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 46网络接线 多回路平行式接线（开闭所接线） 网络式保护 常见配电网的网络结构双电源拉手网络 网络式保护 分段分段 分段分段 联络 常见配电网的网络结构三电源拉手网络 网络式保护 分段分段 分段分段 联络 分段 分段 联络 联络 常见配电网的网络结构四电源#字供电网络 网络式保护 分段分段 分段分段 联络 分段分段 分段分段 联络 联络 联络 常见配电网的网络结构4X6网络接

15、线 网络式保护 分段分段联络 联络分段分段 分段分段联络 联络分段分段 分段 分段 分段 分段 联络 联络 常见配电网的网络结构电缆系统双电源拉手环 网络式保护 变电站 变电站 配电室配电室 配电室配电室 常见配电网的网络结构多路平行供电 网络式保护 变电站 进线开关 变电站 进线开关 联络开关 用 户 中压架空线网络接线 接线方式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 可采用柱上负荷开关(或断路器)将线路进行适当分段（3分段）和联络（闭式 环网） 网络式保护 CB1 S1 S2 S3 CB2 CB1 S1 S2 S3S4 S5 CB2 CB1 S1 S2 S3S4 S5CB2S7 S6 不同分段数（不包括联络开关），故障时可保持供电线路的比例：二分段 ：50；三分段：66.67%；四分段：75；建议：二到三分段 CB1、CB2、CB3开关为变电站的馈线开关，装设有保护，速断动 作时间一般为0.3秒至0.5秒，而网络式保护装置的速断动作时间一 般设置为0.1秒左右