供配电系统的二次接线与自动化

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1、第六章 供配电系统的二次接线 与自动化第一节 二次接线及其操作电源 第二节 电气测量回路与绝缘监视 第三节 高压断路器的控制回路和信号装置 第四节 配电自动化概论 第五节 变电所综合自动化系统 第六节 微机自动控制装置 第七节 电能信息采集与管理系统 本章小结一、二次接线概念第一节 二次接线及其操作电源供配电系统的二次接线用来对一次接线的运行进行控制、监测、指示和保护的辅助电路，亦称二次回路。二次回路按其功能分有：操作电源回路、电气测量回路 与绝缘监视装置、高压断路器的控制和信号回路、中央信号 装置、继电保护回路以及自动化装置等。二次回路按 电源性质分直流回路交流回路交流电流回路：由电流互感器

2、供电 交流电压回路：由电压互感器供电二次接线图是指用国家标准规定的电气设备图形符号与文 字符号绘制的表示二次回路元件相互连接关系及其工作原理的 电气简图，包括原理电路图和安装接线图。二、操作电源操作电源是供高压断路器控制回路、继电保护回路、信号 回路、监测装置及自动化装置等二次回路所需的工作电源。作用： 正常运行时操作电源应能保证断路器的合闸和跳闸； 事故状态下，在母线电压降低甚至消失时，操作电源 应能保证继电保护系统可靠地工作。 性质：直流操作电源、交流操作电源要求：操作电源应充分可靠，容量足够并具有独立性。目前在较重要的中、大型变配电所选用的直流操作电源大 多为带阀控式密封铅酸蓄电池的高频

3、开关电源成套装置。 （一）直流操作电源高频开关直流电源原理框图1.直流操作电源的构成一种智能高频开关直流操作电源系统概略图2.电源电压与容量的选择变配电所的直流操作电源电压一般为220V或110V，可根据变配电所的规模大小及断路器配备的操动机构需要来选择。 用户变配电所多采用弹簧储能操动机构，其合闸功及合闸 电流都比较小，选用直流110V作为操作电源，与选用直流 220V相比，蓄电池组容量几乎相近，而蓄电池数量却减少一半，既减小直流屏的体积，又节省了投资。蓄电池组容量的选择，应考虑交流系统或浮充电系统因故障停电时也能保证操动机构的分、合闸及各开关柜信号、继电 保护等可靠工作，从而不影响变配电所

4、的正常运行。 20kV及以下变配电所直流操作电源蓄电池组容量一般为20 40Ah，35110kV变电所直流电源容量选用65150Ah为宜。2.交流操作电源的可靠性用电压互感器作交流操作电源，因其电压受到一次系统的影响，只能作为断路器正常跳合闸以及预告信号的工作电源。采用不间断电源UPS作为交流操作电源的方案，可提高交流电压源的可靠性，可用于一次接线简单、断路器台数不 多的变电所。 UPS电源装置应为在线式，电压AC220V，容量一般以 不超过3kVA为宜。（二）交流操作电源 1.交流操作电源的取得断路器台数极少的小型10kV变电所继电保护也较简单，可以选用交流操作电源。交流操作电源可以从所用变

5、压器或 电压互感器取得220V电压源，从电流互感器取得电流源。 一、电气测量回路第二节 电气测量回路与绝缘监视（一）电气测量的任务与要求任务： 监视供电系统的运行状态和计量一次系统消耗的电能，保证供电系统安全、可靠、优质和经济合理地运行。 要求： 对电气测量仪表，要保证其测量范围和准确度满足变配电设备运行监视和计量的要求，并力求外形美观，便于观测，经济耐用等。（二）电气测量仪表的配置 供配电系统变配电装置中的各部分仪表按规定要求配置。（三）电气测量回路示例380V进线电测量仪表原理电路图多功能综合数字式智能表测量原理电路图10kV线路 电测量仪表 原理电路图二、交流系统的绝缘监视利用一次系统接

6、地后出现的零序电压给出信号或跳闸。绝缘监视装置电路图 一、概述第三节 高压断路器的控制回路 和信号装置高压断路器的控制回路是指用控制开关或遥控命令操作断 路器跳、合闸的回路。信号回路是用来指示一次系统设备运行状态的二次回路。用来显示断路器正常工作的位置状态。用来显示断路器在事故情况下的工作状态。 在系统出现不正常状态时或在故障初期发 出的报警信号。信号按 用途分位置信号：事故信号： 预告信号：断路器的控制和信号回路要满足一定的基本要求。二、高压断路器基本的控制回路与信号回路高压断路器基本的控制回路与储能回路高压断路器通常采用弹簧操动机构。高压开关柜的就地开关状态信号回路断路器控制与信号回路原理

7、分析：1.弹簧机构储能采用弹簧操动机构的断路器在首次合闸前需先储足能量。 SFR闭合MA通电运行弹簧储能BG1常闭触点断开BG1常开触点闭合电机停车储能指示灯亮合闸回路闭锁解除2.合闸闭锁当断路器手车既没有在试验位置也没有在 工作位置时（即不在正 确位置），位置开关 BG8/BG9触点均断开， 合闸闭锁电磁铁M1失电 ，BG2触点断开，确保 断路器合闸线圈MB1不会接到合闸命令。否则 ，可能出现断路器误动 作或合闸线圈被烧毁的 事故。3.断路器合闸设断路器手车已在工作位置，限位行程开关 BG9触点闭合，手车工作位指示灯亮。可以合 闸。合闸触点闭合KO触点闭合BG1常开触点闭合QA常闭触点闭合B

8、G2常开触点闭合MB1动作 断路器合闸4.断路器跳闸跳闸触点闭合QA常闭触点闭合MB2动作 断路器跳闸5.电气防跳当一个合闸命令和分 闸命令（远方或就地） 同时存在时，断路器将 会持续不断地反复分合 闸（跳跃）。 QA常开触点闭合KO动作 KO触点断开切断跳闸回路断路器跳闸三、采用微机保护测控装置监视的断路器控制和信号回路控制开关是开关设备与控制设备手动控制断路器跳、 合闸的主令元件。当需要远方操作时，对断路器还宜设置 就地远方/就地切换开关。 万能转换开关（1）断路器的远方控制 将SAC切换开关旋至“ 远方”位置，此时，控制开 关SF不起作用，断路器的 跳、合闸操作由微机保护 测控装置发出的

9、遥控跳、 合闸命令实现。 微机保护测控装置采用 跳、合闸自保持的目的是 为了保持跳、合闸命令脉 冲宽度时间大于高压断路 器跳、合闸所需要的动作 时间，以确保其动作可靠 。（2）断路器的就地控制 将SAC切换开关旋至“就 地”位置，此时，微机保护 测控装置发出的遥控跳、 合闸命令不起作用，断路 器的跳、合闸操作通过就 地操作控制开关SF实现。当SF手柄被旋转至“合 闸”位，触点SF3-4接通， 断路器合闸，手柄松开后 返回正常位。当SF手柄被旋转至“分 闸”位，触点SF1-2接通， 断路器跳闸，手柄松开后 返回正常位。（3）保护出口跳闸当一次系统保护区内发 生故障时，微机保护装置 动作，保护出口

10、继电器触 点闭合，接通跳闸回路， 使跳闸线圈MB1通电（全 电压）动作，断路器自动 跳闸。微机保护测控装置发出 保护出口动作信号，可以 通过硬接点输入到装置的 遥信回路，上传至计算机 后台系统，通知运行人员 及时处理。采用微机保护测控装置远方监视的信号回路一、配电自动化的有关概念第四节 配电自动化概论配电自动化以一次网架和设备为基础，以配电自动化系 统为核心，综合利用多种通信方式，实现对配电系统的监测与 控制，并通过与相关应用系统的信息集成，实现配电系统的科 学管理。配电自动化系统是实现配电网的运行监视和控制的自动化 系统，具备配电SCADA、馈线自动化、电网分析应用及与相 关应用系统互连等功

11、能，主要由配电主站、配电终端、配电子 站（可选）和通信通道等部分组成。配网管理工作站配网调度工作站 配网GIS/维护工作站网 关调度 MIS主 服 务 器备 服 务 器WEB 服 务 器网 络 打 印 机100M以太网通 信 前 置 机通 信 前 置 机变电所E变电所A配 电 子 站配电线通信线控制LAN网通 信 网 络柱上真空开关智能环网柜FTUTTUDTU配电自动化系统 结构拓扑图主站计算机系统二、配电自动化的主要功能（一）配电主站（1）配电SCADA：数据采集（支持分层分类召测）、状态监视、远方控制、人机交互、防误闭锁、图形显示、事件 告警、事件顺序记录、事故追忆、数据统计、报表打印、配

12、 电终端在线管理和配电通信网络工况监视等；2. 扩展功能（1）馈线故障处理：（2）电网分析应用：（3）智能化功能：1. 基本功能（2）与上一级电网调度(一般指地区电网调度)自动化系统 和生产管理系统（或电网GIS平台）互连，建立完整的配电网拓扑模型。（二）配电终端包括馈线终端（FTU）、站所终端（DTU）、配变终端（TTU）等。（三）配电子站1. 通信汇集型子站配电终端应具备运行信息采集、事件记录、对时、远程维护和自诊断、数据存贮、通信等功能；除配变终端外，其它终端应能判断线路相间和 单相等故障。通信汇集型子站负责所辖区域内配电终端的数据汇集、处理与转发。 基本功能：终端数据的汇集、处理与转发

13、；远程通信；终端的通信 异常监视与上报；远程维护和自诊断。2. 监控功能型子站监控功能型子站负责所辖区域内配电终端的数据采集处理、控制及应用 。基本功能：应具备通信汇集型子站的基本功能；在所辖区域内的配电线路发生故障时，子站应具备故障区域自动判断、隔离及非故障区域恢复供 电的能力，并将处理情况上传至配电主站；信息存贮；人机交互。三、配电自动化的通信（一）通信方式 表6-1 配电自动化常用的通信方式通信方式网络形式传输速率传输距离适用范围配电线载 波中低压配电线1.2M bit/s10kmFTU、TTU与配电子站间通信 低压用户抄表现场总线 ， RS-485串行总线屏蔽双绞线9600bit/s2

14、kmFTU、TTU与配电子站间通信、分散 电能采集、设备内部通信等光纤专网单模光缆2Mbit/s50km骨干层通信网络无线专网， 无线公网TD-LTE、McWill GPRS/CDMA/3G180kbit/sGPRS等覆盖区域不宜用于城市中心等干扰大的市区（二）通信组网典型案例图6-12 多种配电通信 方式综合应用示意图一、概述第五节 变电所综合自动化系统变电所综合自动化是将变电所的二次设备经过功能的组合和 优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和 信号处理技术，实现对全变配电所的主要设备和线路的自动监视 、测量、自动控制和微机保护，以及与调度中心通信等综合性的 自动化功能。

15、优点：功能综合化 所有二次回路功能综合为一体。结构微机化 主要插件是全微机化的分布式结构，采用网络总线连 接成整体。 操作监视屏幕化 面对彩色大屏幕显示器进行全方位监视与操作。运行管理智能化 具有在线自诊断功能和专家系统。二、变电所综合自动化系统的基本功能 （一）微机监视与控制功能1.数据采集与处理2.数据库的建立与维护 3.控制操作4.防误闭锁5.同期变电所综合自动化系统必须具有微机监视与控制功能，35 110kV无人值班变电所微机监控系统应具备信息采集和处理 、控制操作、防误闭锁、报警处理、远动、人机联系、系统自 诊断与自恢复等功能。6.报警处理7.事件顺序记录及事故追忆8.画面生成及显示

16、 9.在线计算计制表 10.远动功能 11.时钟同步 12.人机联系13.系统自诊断和自恢复 14.与其他设备的通信接口15.运行管理（二）微机继电保护功能 微机继电保护是变电所综合自动化系统中的关键环节。 （三）自动控制装置功能变电所综合自动化系统必须具有保证安全、可靠供电和提 高电能质量的自动控制功能。 三、变电所综合自动化系统的结构变电所综合自动化系统的体系结构，可以分为集中式和 分布式两大类；从组屏方式上，可分为集中组屏和分散布置 两类。根据结构上的不同，分布式系统又分为： 功能分布式（集中组屏）：35110kV配电装置 结构分布式（分散布置）：10kV及以下配电装置 上级操作 监控中心 当地监控主机（双机） 通信管理机 打印机 进线保护 测控单元 馈线保护 测控单元 变压器保护 测控单元 联络保护 测控单元 进线 测控单元 联络 测控单元 出线 测控单元 出线 测控单元 变压器温度 保护测控单元 变压器温度 保护测