《第四章 馈线自动化》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章 馈线自动化（62页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 馈线自动化 基于重合器的馈线自动化 基于FTU的馈线自动化系统 配电网简化模型 配电网络重构 配电网故障判断与隔离 馈线自动化的电源问题 馈线自动化的若干技术问题1几个概念馈线：所谓馈线就是指由电源母线分配出去的配电线路，直接到负荷的负荷线。广义的说配电网中的每一个支路，都可以称为馈线。馈线自动化的概念：就是监视馈线的运行方式和负荷，指配电线路的自动化，是配电网自动化的重要内容之一。2馈线自动化作用：在正常状态下，实时监视馈线分段开关与联络开关的状态和亏线电流、电压情况，实现线路开关的远方或就地合闸与分闸操作；在故障时，获得故障记录，并能自动判断和隔离馈线故障区段，迅速恢复非故障区域供
2、电。馈线自动化的发展：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。3一、基于重合器的馈线自动化：指利用配电自动化开关设备的相互时序配合关系，不需要建设通信通道，就能够达到隔离故障区域和恢复健全区域供电功能的系统。二、配电自动化的开关设备1、重合器：是一种自具控制（即本身具备故障电流检测和操作顺序控制与执行功能，无需提供附加继电保护和操作装置）及保护功能的高压开关设备；它能够自动检测通过重合器主回路的电流，故障时能自动开断故障电流，并依照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。4.1 基于重合器的馈线自动化4功能： 在
3、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备。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。 52、分段器：一种能够自动判断线路故障和记忆线路故障电流开断的次数，并在达到整定的次数后，在失压或无流的情况下自动分闸的开关设备。功能：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，故障被其它设备切除了，则其将保持合闸
4、状态，并经一段延时后恢复到预先的整定状态，为下一次故障做好准备。分段器一般不能断开短路故障电流。6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，根据设置的功能不同，可以作分段开关或联络开关用。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。有两个重要参数：X时限和Y时限。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。7Y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
5、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。8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。9五、重合器与重合器配合实现故障区段隔离六、重合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
6、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。10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：第一步：确定分段器合闸时间间隔，并从联络开关处将配电网分割成若干以电源开关为根的树状配电子网络。第二步：在各配电子网络中，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。11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代表变电站出口重合器（断路器），B、C、D
7、、E、F、G、H、M代表分段开关，E和H为联络开关，设置在第一套功能状态，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。12Y时限整定：Y时限设定为5秒。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 。13第二步：对于子网络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
8、 、H 有Xa(M)=7s.14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，同理得X(F)= Xa(F)-0= 7s， X(M)= Xa(M)-0= 7s15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
9、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。16多台联络开关参与故障处理时：有m台联络开关L1、L2、Lm参与故障处理时，分别计算出这些联络开关两侧与其相连的区域故障时，从故障发生到与故障区域相连的分段开关闭锁在分闸状态所需的延时时间，取其中一个较大的记作tmax，各个联络开关的XL时限的设置应大于tmax ，据此先确定其中一台联络开关L1的XL时限为L(1)，则其它各联络开关的XL时限应同时满足： L(2) - L(1)t1.2， L(3) - L(1)t1.3， L(m) - L(1)t1.m ，L(3)-L(2)t2.3 ， L(
10、m) - L(2)t2.m L(m) - L(m-1)tm-1.m17七、基于重合器的馈线自动化的不足1、切断故障的时间较长；2、依靠重合器或变、配电所的出线断路器的继电保护装置来保护整条馈线，系统可靠性不高；3、扩大了事故范围；4、隔离环状网故障时，扩大了事故影响范围；5、当故障是永久性故障时，重合闸会使系统再次经历短路电流冲击，影响系统稳定性，降低断路器寿命；186、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。7、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
11、区域供电，进行配电网重构时，也无法确定最优方案。19一、FTU（Feeder Terminal Unit）:是一种具有数据采集和通信功能的开关控制器，用于配电系统变压器、断路器、重 合器、分段器等的监视与控制。作用：各个FTU分别采集相应柱上开关的运行情况，如负荷、电压、功率和开关当前的位置、合闸装置的贮能完成情况等， 并将上述信息由通信网络发给配电网的控制中心；接收配电网 自动控制中心的命令进行相应的倒闸操作；故障时记录下故障 前和故障时的重要信息，如最大故障电流和故障前的负荷电流 、最大故障功率等，并将上述信息发送给控制中心，经计算机 系统分析后确定故障区段和最佳供电恢复方案，最终以遥控方
12、 式隔离故障区段、恢复健全区段供电。4.2 基于FTU的馈线自动化系统20FTU的功能：遥信功能对柱上开关的当前位置、通信是否正常、贮能完成情况等状态量进行采集。遥测功能采集线路的电压、开关经历的负荷电流、有功和无功功率的等模拟量，监视电源电压和蓄电池剩余容量等。遥控功能接收远方命令控制柱上开关合闸和分闸，以及启动贮能过程等。统计功能对开关的动作次数、动作时间和累计切断电流的水平进行监视。对时功能接受主系统对时指令，和系统时钟保持一致。21事件顺序记录记录状态量发生变化的时刻和先后顺序。事故记录记录事故发生时的最大故障电流和事故前一段时间的平均负荷，以便分析事故，隔离故障区域，恢复健全区域供电
13、和进行负荷重新分配。定值远方修改和定值召唤能接收控制中心的指令修改整定值，并使控制中心可以随时召唤FTU的当前整定值。使整定值可以随着配电网运行方式的改变而改变。22自检和自恢复功能具有自检和自恢复功能，故障时报警，死机时可以重新复位。远方控制闭锁与手动操作功能在进行检修线路或开关时，相应的FTU应有远方控制闭锁的功能，确保操作安全。同时应具有手动合闸/分闸功能，可以实现手动操作。远程通信功能具有远程通信功能，提供必要的标准通信接口。抗恶劣环境功能安装在户外，要求恶劣环境下仍能正常工作。包括雷电、环境温度、防雨防潮、风沙、振动、电磁干扰等。23良好的可维修性可以实现不停电维修，更换方便。可靠的
14、工作电源当故障和其它原因导致电路停电时，FTU应保持有工作电源。其他功能电度采集、微机保护、故障录波。24二、区域工作站：是一个信息集中器和转发装置，它将众多分散的采集单元集中起来和控制中心联系。区域工作站系统框图25四、基于FTU的馈线自动化系统的组成26工作过程：各FTU分别采集相应开关等设备的运行情况，并将上述信息由通信网络发向配电网自动化控制中心，各FTU还可以接受由控制中心下达的命令进行相应的远方倒闸操作；发生故障时，各FTU记录下故障前及故障时的重要信息，并传至控制中心，由控制中心计算机系统分析后确定故障区段和最佳恢复供电方案。27特点：系统正常运行时：运行监测功能；系统发生故障时
15、：故障处理功能。28五、两种馈线自动化系统的比较采用配电自动化设备相互配合的馈线自动化系统和基于馈线终端设备（FTU）的馈线自动化系统目前国内外均大量使用，它们的比较和适用范围如下表所示：294.3 配电网简化建模一、配电网的简化处理从负荷的角度将配电网看作是一种赋权图可以实现配电网的简化。将线路上的电源点、馈线沿线、开关、和T接点看作是节点，节点的权为流过该节点的负荷。将相邻两个节点间的配电馈线和配电变压器综合看作是图的边，边的权即是该条边上所有配电变压器供出的负荷之和。30二、配电网简化模型的数学描述1、网基结构邻接表DT ：第一列各元素描述各节点类型，其值 可以取0、1、2或3，分别表示
16、该节点为 普通点、T接点、源点或末梢点。第二列元素描述各顶点是否过负荷， 过负荷为1，不过负荷为0.第三列至第五列元素描述和该顶点邻接的各个顶点的序号，网基 结构邻接表中的空闲位置的元素填-1.网基结构邻接表描述配电网的潜在连接方式，决定于配电线路的架 设，称为网基。312、弧结构邻接表CT :第一列元素描述个顶点所处的状态，如顶点处于合闸状 态则为1，否则为0，第二列和第三列表示以该顶点为终点的弧的起点的序号，第四列和第五列表示以该顶点为起点的弧 的终点的序号，空闲位置的元素填-1.弧结构邻接表描述了配电网的当前运行方式，这样的图称 为“网形”。323、负荷邻接表RT ：第一列元素描述相应的顶点的负荷，第二列至第四列元素描述以相应的顶点为端点的边的负荷，空闲位置的元素填-1.第二列至第四列的顺序与网基结构邻接表中的第三至第五列对应的边的顺序一致。334、额定负荷邻接表RT ：第一列元素描述相应的顶点的额定负荷，第二列至第四列元素描述以相应的顶点为端点的边的额定负荷，空闲位置的元素填-0.01.表
