配电自动化复习知识点整理

配电自动化复习

一．概述

1.配电网的组成及特点

●组成：馈线（架空线或电缆）、降压变、断路器、各种开关（也包括继保、自

动装置、测量、计量仪表、通信、控制设备）。

●配电网特点：1）负荷集中(深入城市、居民点)、传输功率较小、距离较短、用

户类型要求变化大；2）中性点不直接接地。

●电压：≥1kV称高压（35kV、6~10kV、3kV）；≤1kV称低压（一般指220V、380V）。

2.配电网的体系结构

树状网，辐射网，环状网，网格式连接

3.配电自动化的目的、意义

意义：

●正常时，监视配网运行工况，优化配网运行方式；

●故障时，快速发现故障和异常，快速隔离故障区段，恢复非故障区域供电，减

少停电时间，减小停电面积；

●根据配网电压合理控制无功负荷、电压水平，改善电压质量；

●合理控制负荷，提高设备利用率；

●自动抄表计费，保证抄表计费及时准确，提高效率；

●减少人力，避免大量重复性工作。

目的：

提高供电可靠性和供电质量；减少停电时间、面积；使调度员根据监视情况，在控制中心通过遥控、遥调实现明智、必要的操作；降低运行费用；实现配电管理现代化。

4.配电管理系统的组成

●配电SCADA系统(SCADA)

●地理信息系统(GIS)

●需方管理系统(DSM)

●网络分析和优化(NA)

●工作管理系统(WMS)

●调度员培训模拟系统(DTS)

5.配电自动化的基本功能

三大基本功能：配电网安全监视、控制、保护。

●安全监视功能：通过采集配电网上状态量、模拟量、电度量，实现对配网运行

状况监视。

●控制功能：远方控制开关的合闸、跳闸、有载调压设备调节。

●保护功能：检测、判断故障区段，隔离故障区段，恢复正常区域供电。

6.实现配电自动化的难点分析

1.配电自动化较输电自动化复杂，规模大，投资大，同时引起重视程度不够。

2.要监测、控制的站点多，DSM主机计算机要求高，设备的可靠性和可维护性要求

高；

3.环境（温度、湿度等）恶劣，要考虑防雷、防雨、散热等问题；

4.通信系统复杂，站端设备多，通信规约不一致；

5.控制电源与工作电源难以获取，用蓄电池的方法时间、容量难以满足，充放电

难以控制；

6.许多开关需改造（加装互感器、开关操作机构改造），以满足跳闸、控制要求。

二．配电自动化通信系统

1.配电自动化通信系统的种类

2.调制解调器与复接分接器的作用

●Modem定义：发送时，数字信号?模拟信号（调制）；接收时，模拟信号?数字信

号（解调）。

●Modem作用：实现数据信息的发送、接收。

●复接分接器：发送时，将2个或2个以上的数字信号按时分复用的原理合并为1

个数字信号（复接器）；接收时，将1个数字信号分解为若干个数字信号（分接器）。

●复接分接器作用：将高速数据传输信道转换为多个较低速数据传输信道。

3.电力线载波通信系统的组成

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4.配电自动化对通信系统的要求

●通信可靠性：能抵抗恶劣的气候条件、强电磁干扰，保证停电及电网故障时的

通信能力。

●通信系统费用：选择费用、功能及技术先进性的最佳组合，实现最佳效能费用

比。

●通信速率的要求：通信系统带宽越窄则通信速率越低(一般>300bps) ，必须满

足实时性要求。

●双向通信能力：保证数据上传、控制命令下发，要具有半双工或全双工能力。

●不受停电影响：保证通过通信系统对停电区开关的操作，停电区FTU等要有备

用电源(电池等)。

●使用和维护的方便性：选择通用性、标准化程度高的通信设备。

三．开闭所自动化

1.RTU的结构分为几类？

远方终端装置(RTU，Remote Terminal Unit)：

简称远动终端，是SCADA系统（监控和数据采集系统）中安装在变电站和配电站的一种远动装置。负责采集站电力运行的模拟量和状态量，监视并向调度中心传送这些模拟量和状态量，执行调度中心发往所在站的控制和调度命令。

●集中式RTU：单CPU结构；

优缺点：成本低，适合于小配置情况；精度、分辨率低，布置不灵活，容量扩展难。

●分布式RTU：多CPU结构。（功能分布式与结构分布式）

?功能分布式RTU：特点：多CPU结构，串行总线，智能模板。

?结构分布式RTU：

特点：面向设备对象设计，同一设备或同一开关柜的“四遥”功能布置在一个RTU中。

优点：可与微机保护、监控功能结合（保护、监控采用各自独立的CPU），方便变电站综合自动化实现。

2远动装置RTU的四遥含义是什么。

●遥信(YX)：对应开关量。测量开关位置、保护动作信号、设备运行状态信号，

调压变压器分接头位置。

●遥测(YC)：对应模拟量。对U、I、P、Q、 f、功率因数、温度、压力、流量等

所有模拟信号的采集，并将采集信号上传。

●遥控(YK)：远方控制断路器分合，电容器、电抗器的投切等。

●遥调(YT)：用于有载变压器分抽头的升降调节等。

3.结构分布式RTU的硬件结构框图。

4.事件顺序记录（SOE）的作用、要求、影响因素有哪些？

作用：自动记录事件状态变化的时间。对事故时各种开关、继电保护、自动装置的状态变化信号按时间顺序排队。用于事故分析。

要求：站分辨率小于5ms；

站间分辨率小于10ms。

输入信号：取继电器动作出口信号（不取信号继电器接点）、断路器辅助接

点（受分散性、不同步影响)。

影响因素：SOE分辨率影响因素：

●站：RTU时钟精度；

●站间：系统时钟、通道延时、CPU处理速度。

5.直流采样和交流采样的优缺点。

直流采样：直接对变送器直流输出（直流电压或电流）进行采样。

直流采样：简单，但数据稳定性、实时性差，变送器故障几率较高、维护工作量较大；造价大。

交流采样：直接采样各相电流电压，根据算法实时计算电流电压等量。

6.时间顺序记录（SOE）的作用、要求、影响因素有哪些？

●作用：用于事故分析。

●要求：时间分辨率要求达到毫秒级。

●SOE分辨率影响因素：站：RTU时钟精度；

站间：系统时钟、通道延时、CPU处理速度。

7.防跳跃意义与措施。

●防跳跃意义：出现跳跃时，断路器将无谓的连续多次合、分短路或故障电流，

造成触头严重烧损甚至引起爆炸事故。因此对于非手动操作的操动机构必须具

有防止跳跃的能力，使得断路器关合短路而又自动分闸后，即使合闸命令尚未

解除，也不会再次合闸。

●防跳跃措施：在分闸命令和合闸命令同时施加的情况下，防跳跃继电器使分闸

优先。防跳跃继电器由分闸命令直接启动，并通过合闸继电器的触点保持在得

电位置，它们的触点完全切断合闸线圈回路，使断路器不能实现合闸，直到合

闸信号完全解除。

8.变电站综合自动化系统的功能特点与结构形式。

功能特点：保护功能，控制功能，测量功能，通信功能，诊断功能，故障录波功能。

●保护功能：包括各种常规保护设备所能完成的各种功能。如距离、变压器、母

线、发动机、电容器、电抗器的主保护、后备保护。

●控制功能：近距离控制(就地)、远距离控制(遥控)。

●测量功能：遥测、遥信。

●通信：与调动系统通信。

●诊断功能：自检、自诊断，断路器动作次数、故障电流大小等。

●故障录波功能：故障时各种参数波形记录。

提高供电质量，提高电压合格率；提高变电站的安全、可靠运行水平；提高电

力系统运行、管理水平；与上级调度系统通信；记录查询。

结构形式：集中式、分布式、分散与集中相结合、全分散式。

?集中式的结构形式：集中采集变电站的模拟量、开关量和数字量等信息，集中进行计算与处理，分别完成微机监控、微机保护和一些自动化功能。

缺点：工程和投资量大、系统精度低，易受干扰、调试、维护工作量大，扩展

灵活性差。

?分布式结构形式：不同电气设备均单独安装对应的微机保护装置和RTU，任一装置故障，不影响系统正常工作。抗干扰能力强。系统扩充灵活方便。

?全分散式结构形式：特点：将数据采集、测量、监控功能并入微机保护装置（微机综合保护测控装置）。

四．馈线自动化

1.

下图为一个典型的辐射状电网，为实现故障区段的自动隔离，采用了重合器与电压—时间型分段器的配合方式，分段器均整定在第一功能。图中A为重合器，动作特性为一快一慢，第一次重合时间是15s。第二次重合时间为5s；B、C、D、

E、F皆为分段器，已知：B、C、E的X时限均为7s，Y时限均为5s，D、F的X

时限均为14s，Y时限均为5s。假设图示段发生永久性短路故障，试进行以下工作：

–画出故障区段隔离过程的示意图、各开关的动作时序图；

–根据故障区段隔离过程示意图，配合文字说明故障隔离的过程；

–实现故障区段隔离、健全区段恢复供电的总时间。

2.简述电压-时间型分段器X时限、Y时限参数的含义。

X时限：从分段器电源侧加压至改分段合闸的时延。

Y时限：分段器合闸后未超过Y时限的时间又失压，则该分段器分闸并被闭锁在分闸状态，下一次再得电时不再自动重合。 Y时限又称故障检测时间。

3.影响馈线自动化的技术问题主要有那些？

1）合闸中的励磁涌流

涌流产生原因：

电容器第一次合闸时，电容充电阻抗很小，合闸冲击涌流大；

电容器切除后放电未完时合闸，因暂态效应（电容上初始电压与电网电压极性相反），合闸涌流更大。

解决办法：

电容器中串电抗器，增大回路阻抗；

设置二次谐波制动装置，并设软件延时，使电容器充分放电。

2）接点抖动与遥信误报

产生原因：

户外开关的辅助接点易发生抖动，影响遥信量的判断。

电源冲击、高频噪声、后备电源切换、遥信检测电源容量不足等。

解决办法：

采用硬件滤波措施。

采用软件延时消抖措施。

3）单相接地区段判断

问题的提出：我国配电系统为小电流接地系统；国引进的重合器、分段器、配电自动开关等按大电流接地系统设计，无法满足小电流接地系统寻找接地故障区段需要。

实现方法：在开关装设零序电压互感器，以实现方向性选择性接地保护。

由变电站接地选线装置选出故障线路后，将信息发给FTU，由FTU确定故障区段。

由FTU、微机测控装置对单相接地故障信息进行分散测量，上传后进行集中选线（在后台计算机机上选线）

4.试比较基于重合器的馈线自动化系统与基于FTU的馈线自动化系统的优缺点

基于重合器开关设备配合的馈线自动化系统：

主要优点：

1)结构简单。

2)建设费用低。

3)不需建通信网络。

4)无电源提取问题。

主要缺点：

1)仅故障时起作用,正常运行时无监控作用，不能优化运行方式。

2)调整运行方式后,需到现场修改定值。

3)恢复健全区域供电时，无法采取安全、最佳措施。

4)需多次重合,对设备冲击大。

主要设备：重合器、分段器等。

适用围：农网、负荷密度小的偏远地区、供电途径少于两条的电网。

基于FTU和通信网络的馈线自动化系统：

主要优点：

1)故障时隔离故障区域，正常时监控配网运行，可优化运行方式，实现安全经济运行。

2)适应灵活的运行方式。

3)恢复健全区域供电时，可采取安全和最佳措施。

4)可与MIS、GIS等联网，实现全局信息化。

主要缺点：

1)结构复杂。

2)建设费高。

3)需通信网络。

4)存在电源提取问题。

主要设备：FTU、通信网络、区域工作站、计算机系统。

适用围：城网、负荷密度大的地区、重要工业园区、供电途径多的网格状配网、供电可靠性要求高的区域。

5.基于FTU馈线自动化的基本原理？

配网实时信息通过就地FTU采集，传送到区域集控或变电站集中，上报配电调度中心。

配电调度中心控制命令通过区域集控或变电站转发给FTU执行。

FTU采集柱上开关运行情况，将信息上传到配网控制中心，或接受控制中心命令进