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電力系統配網自動化
電力系統配網自動化【1】
摘要：配電自動化系統能夠進供電質量，與用戶建立更密切更負責的關系，是電力系統的重要組成部分，同時是保障供電可靠性和供電質量的最直接最有效的技術手段。
本文就配網自動化技術進行探討，供參考。
關鍵詞：電力工程;配網自動化技術
1 配電網中3種故障處理模式
在配電網中，配電網自動化采用的控制模式決定著配電主站、配電子站、配電終端故障的處理，采用何種控制模式實現故障處理對配網自動化的性能有很大影響。
下面主要介紹該配網結構中的3種故障處理模式：基于重合器的故障處理模式、基于主站監(jiān)控的故障處理模式以及基于系統保護的故障處理模式。
1.1基于重合器的饋線故障處理模式
配電系統發(fā)生故障后，該模式通過安裝在饋線上的重合器與分段器的動作配合實現故障的判斷、隔離與恢復非故障線路的供電，整個故障處理過程無需通訊與子站/主站系統的參與。
根據故障判斷原理的不同，該模式又可分為以下兩種：
�、僦睾掀髋c過流脈沖計數型分段器配合。
在這種模式中，需要預先設定好每臺開關的重合次數，當開關實際重合次數達到設定值且開關處于分閘的狀態(tài)時，故障被隔離。
對于重合器還設有重合器每次分合操作的時間間隔;分段器的分合操作決定于線路電壓。
�、谥睾掀髋c電壓一時間型分段器配合。
在這種模式中，需要設定好每臺開關的延時合閘時間及電流檢測時間。
當開關在檢測到系統電壓信號后需要延時一定的時間才能夠合閘;合閘后，開關在一段時間內檢測到電流，沒有檢測到故障的電流信號，表明故障不在其轄區(qū);反之說明故障在其轄區(qū)，此時開關設置故障標志，隔離被故障。
1.2基于主站遙控FTU的饋線故障處理
在這種模式中，需要在各開關上裝設饋線終端單元(FTU)。
在故障發(fā)生時，各 FTU記錄下故障前及故障時的重要信息，如最大故障電流和故障前的負荷電流、最大故障功率等。
并將上述信息傳至控制中心，經計算機系統分析后確定故障區(qū)段和最佳供電恢復方案最終以遙控方式隔離故障區(qū)段、恢復健全區(qū)段供電。
參見圖1所示系統，這種模式的基本原理為：當在開關S1和開關S2之間發(fā)生故障F1(非單相接地)時，線路出口保護使斷路器B動作，將故障線路切除。
裝設在S1處的FTU檢測到故障電流，而裝設在開關S2處的FTU沒有故障電流 流過，此時自動化系統將確認該故障發(fā)生在S1與 S2之間，遙控跳開S1和 S2實現故障隔離并遙控合上線路出口的斷路器B1，最后合上聯絡開關B0。
完成向非故障區(qū)域的恢復供電。
這種基于主站遙控FTU的饋線故障處理方案以集中控制為核心，能夠快速切除故障，在幾秒到幾十秒的時間內實現故障隔離，在幾十秒到幾分鐘內實現恢 復供電。
該方案是目前配網自動化的主流方案，從故障切除、故障隔離、恢復供 電方面都有效地提高了供電可靠性。
1.3基于系統保護的饋線故障處理
當在饋線的網絡上發(fā)生了相問故障或者三相故障以后，在各開關處安裝FTU立即起動，且同時判斷自身的功率方向，再經快速現場總線實現跟相鄰的FTU通信。
通過綜合比較后，確定發(fā)生故障區(qū)段，此時跳開該區(qū)段兩端的開關，故障被隔離。
它具有以下優(yōu)點：
�、僖淮涡钥焖偬幚砉收希岣吡斯╇姷目煽啃�;
�、谥苯訉⒐收细綦x在故障區(qū)段，不影響非故障區(qū)段;
�、� 保護功能完全下放到FTU，無需配電主站、配電子站的配合，使饋線故障的處理更合理。
2.配電自動化系統的故障診斷、隔離和供電恢復(FDDR)原理
為提高配電自動化系統的總體性能指標，縮短系統停電時間，不使配電主站任務過重，配電自動化系統采取分級實現的方法。
為此，在建立了一個子站系統。
根據配網拓樸結構、通信網絡拓樸結構和系統的運行方式，決定配電主站和子站的故障診斷、隔離和供電恢復功能的合理分布運行。
當運行方式發(fā)生變化時，主站根據系統運行方式對每個子站在線發(fā)布故障診斷、隔離的約束條件。
即：在子站所轄區(qū)域內的某個饋線區(qū)段上，如果子站診斷出饋線發(fā)生故障，子站必須先檢測出故障線路和故障區(qū)域，然后根據主站對子站的約束條件。
決定是否對子站所轄區(qū)域的故障饋線進行故障隔離和局部負荷恢復，最后將故障信息上報主站，主站根據全網信息進行分析處理。
確定故障定位和隔離方案后，下發(fā)給該子站和與之相關的其他子站，各子站去執(zhí)行由主站確定的隔離方案。
其處理過程分為以下三個部分：
1)FTU對饋線故障的診斷裝有三相CT和兩相PT的FTU可采集三相電流、電壓、有功和無功功率。
當饋線相電流沒有超過整定值時，FTU上報饋線正常工作信息。
當饋線相電流超過整定值時，FTU主動上報饋線故障信息。
2)配電子站對饋線的故障診斷、定位及隔離。
配電子站根據轄區(qū)的各個FTU上報的信息，綜合分析故障開關的電流或功率方向、 配網拓撲結構及其通信系統拓撲結構和專家系統知識庫，判斷系統的運行狀態(tài)。
并結合主站實時下發(fā)的故 障診斷、隔離的約束條件，進行具體操作。
�、偃羲爡^(qū)域正常運行，則上報主站。
�、谌粝到y發(fā)生瞬時性故障。
則由變電站自動重合閘完成其瞬時故障的消除，子站 負責將事故信息上報主站。
�、廴粝到y發(fā)生永久性故障，則進一步判斷故障性質、故障線路和故障區(qū)段。
3)配電主站對配電網的故障診斷、定位、隔離。
配電主站系統負責監(jiān)控配電子站的工況，主要功能包括：①根據系統運行方式，向子站發(fā)布故障診斷和隔離 的約束條件。
(利用配電子站提供的信息校核由配電子站所進行的故障診斷和隔 離的方案是否正確。
如果診斷和隔離方案不正確。
則主站利用故障信息和專家系統的知識，重新提出故障診斷、定位和隔離方案，供調度人員選擇。
(對于單相接地故障，主站根據變電站 RTU上報信息進行綜合分析和判斷后，確定最后隔 離方案并交給調度員進行人工處理或由主站自動處理。
3.集成組合化
在配電線路上，用重合器或分段器將配電線分成若干段。
配電開關設備。
為 達到配電自動化的目的，應配置遠方終端，包括配電柱上開關監(jiān)控終端 FTU、開閉所、公用及用戶配電所的監(jiān)控終端DTU。
饋線自動化能對各區(qū)段上的電壓、電流、功率和分段開關位置等進行在線監(jiān)視：遠方對各種開關電器進行操作;遠方采集配變的電度量及電壓量：自動識別故障區(qū)段并進行隔離及恢復對正常區(qū)段 的供電等。
即數據采集、遠方控制、數據傳輸、運行維護、當地操作等功能。
為了在配網事故即饋線全線失電的情況下，能對開關進行遠方遙控操作，必須配置獨立可靠的不間斷直流電源等，所有這些，都要求配電開關設備等高度集成。
通常是，一次設備集成在主體柜內，二次(監(jiān)測、控制保護等)及遠動通信設備集成在一起，專用控制箱(戶外型)或分布式安裝在開關柜上(戶內型)。
在直流電源的選用上，開閉所電源通常集成為“三位一體”，即開關操作電源、遠動電源及通信電源三位一體。
在實際使用中，我們發(fā)現：由于配電開關采用的是直流電動機，所以，在開關操作瞬間。
有反電勢疊加在直流電源上，導致遠動裝置死機并退出運行。
典型事例是：48V直流電源，曾瞬間到達反向1IOV，必須采取“二極管續(xù)流”、“增加蓄電池容量”等相關措施予以解決 。
配電終端與一次設備開關密不可分，配電終端對實時數據的采集和遠方控制，都要通過一次設備來實現，所以終端必須與一次設備開關的接口相匹配。
實現開關設備與二次終端的一體化設計，將使系統整體結構更緊湊、體積更小，并且可以簡化內部接線，節(jié)省控制和信號電纜，減少安裝調試工作量，提高系統性價比。
電力系統配網自動化的研究【2】
摘要：電力系統配電網自動化在不同地區(qū)不同環(huán)境下的用途是不同的，但是無論在什么地區(qū)，電力系統配網自動化都能夠有效地提高人民的生活質量水平，能夠科學、有效地促進社會的全面協調、穩(wěn)定發(fā)展，有利于社會的可持續(xù)發(fā)展，隨著社會的發(fā)展和進步，電力系統配網自動化的科技也會越來越尖端，電力系統配網自動化就會在全國范圍內實現。
關鍵詞：電力系統 配網自動化 研究
下文主要講述了電力系統合理規(guī)劃配電網;電力系統配電網選擇合理開關設備;各個開關或者斷路器與控制中心之間的通信數據網絡;電力系統配電網的自動化的實用化模式。
1、電力系統合理規(guī)劃配電網
電力系統自動化配電網的原理：分段的開關將配電網的線路分割成不同的供電區(qū)域，配電網的線路是環(huán)網結構并且是開環(huán)運行的，當電力系統的某個區(qū)域出現電力方面的故障時，要及時地將開關在中間跳開，必須是采用分割這個供電區(qū)域的開關，將出現故障的供電區(qū)域進行隔離，但是沒有因為發(fā)生電力故障但是沒有完全失去電力的電力區(qū)域要及時地將電供應，以免給他人的生活造成不必要的困擾。
如果一段區(qū)域內電力系統發(fā)生故障，但是其他的區(qū)域沒有發(fā)生電力故障，則其他區(qū)域內的電力系統仍然能夠持續(xù)供電，這就避免了因為一段電路出現故障而致使全部的電路都跟著失去電力的現象，停電的范圍就會相應地縮小，這樣極大地提高了供電區(qū)域的可靠性和持續(xù)性，也就完成了電力系統配電網自動化的目標：
電力系統供電區(qū)域的線路和電力要結成網狀，環(huán)形的網狀，而且至少有兩個電源，對于供電比較密集的區(qū)域，要采用多個電源一起供電的形式，要考慮電源的數量形成電力系統的意義、作用和價值。
電力系統的供電的線路分支的干線要進行分段，分段的目的就是為了避免因為一條線路不能夠供電而導致的整條線路都不能夠連續(xù)供電的現象，如果一條線路出現故障而導致其他的供電區(qū)域都跟著不能連續(xù)供電的話，會給人們的生活帶來很大的不便，給人們的生活質量造成不必要的損失。
也就是說如果分段能夠避免其他區(qū)域受不供電干擾的話，那么電力系統就達到了目的，沒有出現故障的供電區(qū)域就能夠持續(xù)地供電，沒有發(fā)生故障的區(qū)域就會轉移電負荷。
電路分段的原則是：要根據電力系統的實際情況，按照電力系統的供電用戶的數量、按照線路的長短是否相等、按照線路的負荷相等等原則，而且從實際的經濟效益出發(fā)，要充分、全面地考慮線路的長短等因素產生的經濟損失和浪費，線路的長短在三千米之內的應該分成三段，而且如果電力系統的線路超過三千米的情況下，分段最多不能夠超過五段。
如果電力系統的分段開關使用的是負荷開關，而不是斷路器，就能夠很有效地節(jié)省一部分線路設備的投資，而且能夠實現經濟效益的最大化，分段的開關，它的主要的應用不是為了將出現故障的電流切開，而是為了隔離出現故障的電路區(qū)域，當電力系統發(fā)生故障以后，變電站內的十千伏的出口斷路器就會自動地分開，就會及時地切除出現故障的電流，這樣，將發(fā)生故障的區(qū)域開關進行劃分，分段開關自動跳閘就會有效地隔離故障，但是這時候發(fā)生故障的電流已經被我們切除了。
電力系統的分段開關可以使用斷路器。
隨著社會的發(fā)展和進步，人們的生活質量水平不斷地提高，人們的追求也在不斷地提升高度，人們越來越重視電力系統中的高科技問題，因為電力系統是我們生活中賴以生存的一部分，與我們的生活息息相關，現在我們國家已經有很多的開關生產廠家生產分合的負荷電流、十千伏短路電流的戶外真空的斷路器，數據傳輸中斷的設備和計算機遙控技術能夠與這種設備相連接，能夠科學、有效地實現遙控的操作和控制，電力系統的數據信息能夠實現通訊等等。
2、電力系統配電網選擇合理開關設備
電力系統配電網應該合理選擇開關設備，開關設備是配斷網自動化關鍵的設備，開關設備目前在我國的生產廠家很多，但是能夠生產出數據傳輸終端的設備與計算機遙控技術相連接，實現數據信息之間的通訊和遙控操作控制等功能開關設備生產廠家卻幾乎沒有，因為這種是比較高科技的電力系統所需要的開關設備，我國目前許多的地區(qū)還沒有使用這種高尖端的開關設備，而且還沒有幾家生產廠家能夠將這種開關設備安全地生產出來，真正能夠實現高尖端功能的開關設備少之又少。
要實現通信技術與計算機網絡相連接的效果，要實現電力系統配電網自動化的操作和控制，要實現電力系統的正常運行，要實現電力系統正常運行時的故障檢測和處理，配電網自動化的生產管理、選擇正確的開關設備的型號、電力系統設備自動化的管理是電力系統配電網自動化研究的重中之重，也是電力系統配電網自動化正常運行的關鍵所在。
要想實現電力系統配電網自動化的目標，不但要求實現電力系統的數據通信和計算機網絡相連接，實現各個分段開關的功能，還要具備完善、獨立的操作電力電源系統。
為了獲得過載電流、負荷電流以及短路時的電流量，實現遙脈、遙測、遙信的功能，要求開關電源內置的PT和CT電氣設備，成為各個發(fā)生電流故障以及發(fā)生負荷故障的電氣元件。
現在，具備以上幾種功能的開關設備很少，代表型號是ZW8-12，是一種戶外真空的斷路器。
3、各個開關或者斷路器與控制中心之間的通信數據網絡
電力系統的配電網自動化對通信效率和通信系統可靠性的要求很高，因為是一種高尖端的科學技術，因此，在電力系統配電網自動化設備的研究中，成為電力系統建設最主要的也是最難的瓶頸，現在，由于我們國家開始重視電力系統配電網自動化，因此很多地方已經致力于研究電力系統配電網自動化設備和設施，但是目前，我們國家的部分地區(qū)使用的配電網自動化還是采用光纖通信、無線通信和載波通信，但是這幾種通信的形式還存在很多的問題，有很多的不確定因素。
從相關的供電局的配電網自動化的運行和建設的經驗來看，載波通信和無線通信在某些方面，某種程度上受到一些因素的制約，不是很穩(wěn)定，但是因為投資比較少，因此在一些經濟欠發(fā)達的城鎮(zhèn)或者鄉(xiāng)村還是比較實用的，但是對于一些經濟比較發(fā)達或者已經達到高尖端水平的城市來講，這兩種投資比較少的配電網自動化形式不能滿足人們的生活質量水平的需要。
因此對于一些較發(fā)達城市的電力系統配電網自動化的形式，還是采用投資比較多的光纖通信形式，光纖通信方式支持以太網多種電力系統的通信模式，具有可靠性比較高、通信傳輸速率比較快的特點，能夠有效地滿足中上等城市的人們的電力系統配電網自動化需要。
4、電力系統配電網的自動化的實用化模式
電力系統發(fā)生故障的處理形式來看，配電網的自動化可以分為集中的智能模式和分布的智能模式。
4.1 集中智能模式
(1)集中智能模式和繼電保護中的備自投、重合閘以及整定等相互配合，電力系統配電網自動化本身就有自動可以切除發(fā)生故障點和自動可以判斷發(fā)生故障點的功能，而且能夠將發(fā)生故障點的損失降到最小的程度，能夠有效地幫助人們擺脫發(fā)生故障點的困擾。
(2)集中智能模式能夠與電壓無功補償的裝置以及配變計量的檢測終端相兼容，能夠有效地實現典雅無功自動化的控制功能。
(3)集中智能模式還能夠把斷路器或者開關設備的電壓、電流或者開關量等實際的信息數據上傳到控制中心或者是調度的主站，并且能夠實現對電力系統的遙控操作和控制，具有非常好的下行和上行的通信功能。
(4)集中智能模式在電力系統發(fā)生故障時和正常運行時都能夠實現調度靈活和自動的最優(yōu)化，而且集中智能模式還能夠根據操作員的指令或者調度員的指令預先選擇運行的方式。
4.2 分布智能模式
(1)分布智能模式指的是現場的斷路器或者開關具備網絡重構以及自動判斷故障隔離的能力，不需要主站系統與通信系統的參與。
(2)需要改變變電站的重合閘的次數以及變電站的速斷保護;供電恢復的速度比較慢以及故障的處理，對用戶以及系統的沖擊都比較大;在同一線路上下級的重合器的動作欠缺選擇性。
(3)分布智能模式一般應用在通信條件比較艱苦、通信手段比較落后、通信環(huán)境不是很完善，網架的結構比較簡單的場合，這種場合通信的可靠性比較低，分布智能模式能夠有效地發(fā)揮它的用途。
5、結語
電力系統配電網自動化在現今時代還不是很完善，而且很少有生產廠家能夠擁有這種高尖端的電力系統模式，但是隨著社會的發(fā)展和完善，電力系統配電網自動化會越來越完善，人民的生活質量水平也會因此而不斷地提高。
參考文獻
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