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1、 第六章 配电管理系统 n 配电自动化的组成 具有就地控制功能的馈线自动化； 变电所自动化。 n 配电管理系统（DMS） 将配电网数据采集和监控（SCADA）、地理信息系 统（GIS）、各种应用软件（PAS）、需方管理，以 及配电自动化（DA）这些配网控制中心的各种监视、 控制和管理功能统称为配电管理系统（DMS）。 能量管理系统（EMS）和配电管理系统（DMS ） n EMS的特点： 它是以计算机为基础的现代电力系统的综合自动化系统。 面对对象：电力系统的主干网络，主要是高压电网，比 较集中。 用途：主要针对发电和输电系统，用于大区级电网和省 级电网的调度中心。 n DMS的特点： 面对对象
2、：电力系统的“细枝末节”，主要是低压网络， 比较分散。 用途：主要针对配电和用电系统，用于10KV以下的电网 。 n 区别： （1）配电网络多为辐射形或少环网，输电系统为多环网； （2）配电设备（如分段器、重合开关和电容器等）沿线分散 配置，输电设备多集中在变电站； （3）配电系统远程终端数量大，每个远程终端采集量少，但 总的采集量大，输电系统相反； （4）配电系统中的许多野外设备需要人工进行操作，而输电 设备多为远程操作； （5）配电系统的非预想接线变化要多于输电系统，配电系统 设备扩展频繁，检修工作量大。 能量管理系统（EMS）与配电管理系统（DMS） 配电数据采集和监控（SCADA）系统
3、的特点 （1）基本监控对象为变电站10kV出线开关及以下配电网的环 网开关、分段开关、开闭所、公用配电变压器和电力用 户。这些对象除了集中在变电所外，还大量分布在馈线 沿线，数据分散，点多面广，信息采集比较困难。 （2）系统要有故障隔离和自动回复供电的能力，对数据实时 性的要求高。 （3）系统除了采集配电网的静态运行数据外，还需要采集瞬 时动态数据，并且它对远动通信规约有特殊要求。 （4）由于配电网是一个三相不平衡的网络，故配电SCADA系 统所采集的信息数量和计算复杂度大大增加，而且 SCADA 图形上必须反映出这个三相不平衡的特点。 （5）配电网直接面向用户，对可维护性的要求也更高。 （6
4、）由于DMS系统对系统互联性的要求更高，故配电 SCADA系统必须具有更好的开放性，还必须考虑和配 电地理信息系统的紧密集成。 配电SCADA系统的组织模式 n SCADA的监测装置 变电所内的RTU； 监测配电变压器运行状态的配电变压器远方终端 （TTU）; 沿馈线分布的馈线终端装置（FTU）。 n 组织模式 将若干个数据采集点集中到某一结点，然后再将 这一结点的信息上传至控制中心。 n 配电自动化系统需要和数量众多的远方终端通信， 故需要在配电网中混合使用多种通信方式。 n 通信方式有配电线载波通信、电话线、调幅（AM ） 调频FM）广播、甚高频通信、特高频通信、微波 通信、卫星通信、光纤
5、通信等多种形式。 n 主站与子站之间的通信： 主站与子站之间的通信距离比较远，中间又没有中继装 置，故它们之间的通信最好是通过光纤来完成。这些光 纤无需再投资铺设，因为在实施配电自动化的电力企业 中，调度中心与变电所之间已经建立了单模光纤通信网 络，可借用它们进行通信。 配电管理系统（DMS）的通信方案 n 子站与馈线终端装置（FTU）之间的通信： 子站与FTU之间的通信距离一般比较短，它们之间 的通信用多模光纤已经足够。 单环光纤通信： 特点：每个FTU配有一个光收发器，并用一根单芯的光纤与 相邻的FTU或主站相连。 缺点：一旦光纤或光收发器发生故障，则整个环就失去了通 信。 自愈式双环光纤
6、通信： 特点：由两个数据流方向相反的环网组成，其中一个是转环 A，一个是备用环B，并且环与环之间通过自愈型光收发器 CP连接。 馈线自动化（FA） n 定义 FA是指配电线路的自动化，它是配电自动化的一 项重要功能。 n 任务 实时监视馈线分段开关与联络开关的状态，以 及馈线电流、电压的情况； 实现线路开关的远方或就地合闸和分闸操作； 发生故障时，获得故障记录，并能自动判别和 隔离馈线故障区段，迅速对非故障区域恢复供电 。 n 配电网自动化系统远方终端： 馈线远方终端（包括FTU, Feeder Terminal Unit 和DTU, Distribution Terminal Unit） F
7、TU分为三类：户外柱上FTU，环网柜FTU和开闭所 FTU. 所谓DTU，实际上就是开闭所FTU。 配电变压器远方终端（TTU，Transformer Terminal Unit） 变电站内的远方终端（RTU）。 n 配电网远方终端与输电网远方终端的区别： 配电网中的远方终端一般指FTU和TTU，而输电网中的 远方终端一般指传统意义上的RTU。 配电远方终端比RTU的智能化程度更高，实时性要求也高 ，实现的难度也更大。 与传统的RTU安装环境不同，配电远方终端往往安装在电 线杆上、马路边的环网柜内等环境非常恶劣的户外。因此 ，需要它们的抗震性、抗雷击性、以及低功耗、耐高低温 等要比传统的RTU
8、要求高。 n 馈线自动化的实现方式 就地控制 特点： 依靠安装在馈线上的重合器和分段器来消除 瞬时性故障，以及隔离永久性故障，不需和 控制中心通信即可完成故障隔离和恢复供电。 优点：故障隔离和自动恢复送电不需要主站控制，故 在故障处理时对通信系统没有要求，投资 省，见效快。 缺点： 这种实现方式只适用于配电网络相对简单的系统，而且要 求配电网运行方式相对固定。 这种实现方式对开关性能要求较高，且多次重合对设备及系 统的冲击较大。 远方控制 特点： 由FTU采集到故障前后的各种信息，并传送至 控制中心，由分析软件分析后确定故障区域和 最佳供电恢复方案，最后以遥控方式隔离故障 区域，恢复正常区域供
9、电。 优点： 这种方式引入了配电自动化主站系统，由计算机系统来 完成故障定位，因此故障定位迅速，可快速实现非故障区域 内的自动恢复供电，而且开关动作次数少，对配电系统的冲 击也小。 在线路故障时，相应的信息能及时传送到上级站， 上级站发送的控制信息也能迅速传送到FTU。 缺点： 这种实现方式需要高质量的通信通道及计算机主站，投资较 大，工程涉及面广，复杂。 n 重合器 定义：它是一种能够检测故障电流、在给定时间内 断开故障电流并能进行给定次数重合的一种有 “自具”能力的控制开关。 自具（Self Contained）的含义： 本身具有故障电流检测和操作顺序控制与执行的能力； 无需附加继电保护装
10、置和另外的操作电源，也不需要与外 界通信。 特点： 它与普通断路器相似，但增加了多次重合闸功能（开断性 能上） 它比断路器的“智能”高得多，能自身完成故障检测，判断 电流性质，执行开合功能，并能记忆动作次数，恢复初始 状态，完成合闸闭锁等。 动作过程： 重合成功，自动终止后续动作，并经过一段延时后恢复到 预先整定状态，为下一次故障做好准备； 如果故障是永久性的，则重合器经过预先整定的重合次数 后，就不再进行重合，即闭锁处于开断状态，将故障线段 与供电源隔开。 操作顺序： n 分段器 定义：它是提高配电自动化程度的一种重要设备，必须 与断路器或重合器配合工作。 特点： 它可断开负荷电流、关合短路
11、电流； 它不能开断短路电流，故不能单独作为主保护开关使用。 动作过程： 若故障为永久性故障，则分段器在预定次数的分合操作 后，闭锁处于分闸状态，以达到隔离故障线路区段的目的。 若在分段器完成预定次数的分合操作之前，故障已被其它设 备切除，则分段器保持合闸状态，并经过一段延时后恢复到 预先整定状态，为下一次故障做好准备。 电压-时间型分段器： 功能： 在正常运行时闭合的分段开关； 在正常运行时断开的分段开关； 整定参数： 时限X：从分段器电源侧加压开始，到该分段器合闸的 时间，也成为合闸时间。 时限Y：故障检测时间； 工作原理： 当分段器关合后，若在Y时间内一直可以检测到电压，则 Y时间后发生失
12、压分闸，但分段器不闭锁，当重新来电时 还会合闸（经X时限） 若在Y时间内检测不到电压，则分段器发生分闸闭锁，以 后再来电也不会闭合。 辐射状网的故障隔离 电力负荷控制的必要性 电力负荷控制是配电自动化的一个重要组成部分，是实现 计划用电、节约用电和安全用电的重要技术手段。 电力负荷曲线很不平坦，会出现负荷的高峰与低谷。 如果只是为了满足尖峰负荷的需要而大量增加发电、输电 和供电设备，在非峰荷时间里就会形成很大的浪费。、 如果按照基本负荷配备发变电设备容量，又会使1/5的负荷 在尖峰时段得不到供电，也会造成很大的经济损失。 当负荷出现高峰低谷时，发电机组要跟踪负荷变化，便需 要频繁地启停，既增加
13、了燃料的消耗，又降低了设备的使 用寿命，而且还增加了电力系统故障的机会，影响系统的 安全运行。 电力负荷控制种类 分散负荷控制 这种负荷控制方式功能有限，不灵活，但价格便 宜，可用于一些简单的负荷控制。 远方集中负荷控制 根据采用的通信传输方式和编码方法的不同，它可分为： 音频电力负荷控制； 无线电电力负荷控制； 配电线载波电力负荷控制； 工频负荷控制； 混合负荷控制。 电力负荷控制系统的构成 负荷控制中心 它对各负荷控制终端进行监视和控制的主控站， 与配电调度中心集成在一起。 负荷控制终端 它装设在用户处，受电力负荷控制中心的监视和 控制的设备，也成为被控端。 单向终端：只能接收电力负荷控制
14、中心的命令； 双向终端：可与负荷控制中心进行双向数据传输，并 能实现当地的控制功能。 无线电负荷工作模式 在负荷控制中心内装有计算机控制的发送器，当系 统出现尖峰负荷时，按事先安排好的计划发出规定 频带的无线电信号。 在参加负荷控制的负荷处装有接收器，当收到负荷 控制中心发出的控制信号时，将负荷开关跳开。 无线电负荷控制方式适合于控制范围不大、负荷比 较密集的配电系统。 音频负荷控制工作模式（1） 将167360Hz的音频电压信号叠加到工频电力波形上直 接传送到用户进行负荷控制的系统。 这种方式利用配电线作为信息传输的媒体，是最经济的 传送控制信号的方法，适合于范围很广的配电系统。 与电力线载波相比，该负荷控制方式传播更有效，有较 好的抗干扰能力。 在选择音频控制频率时，要避开电网各次谐波频率，选 定前要对电网进行测试，使选用的频率具有较好的传输 特性，又不受电网谐波的影响。 音频负荷控制工作模式（2） 中央控制机：安装在负荷控制中心，根据负荷控制的需 要发出各种指令。 当地控制器：安装在配电变电所，接收来自中央控制机 的指令脉冲序列。 音频信号发生器：负责将中央控制机的控制信号调制成音
