0供电系统变电所的自动化

1、2011春供电技术2011 年 2 月蒋冰华课程名称课程名称：供电技术（Power Supply Technology）课程编号课程编号：CN118130B学学 分分： 2.5总总 学学 时时： 40适用专业适用专业：自动化先修课程先修课程：高等数学电路电机与拖动等内容提要：本章介绍内容提要：本章介绍n供电系统的基本功能以及变电所综合自动化系统的结构，供电系统的基本功能以及变电所综合自动化系统的结构，n备用电源投入装置备用电源投入装置n自动重合闸装置自动重合闸装置n中性点不接地系统单相接地自动选线装置，中性点不接地系统单相接地自动选线装置，n最后介绍了电力负荷管理和控制。最后介绍了电力负荷管理

2、和控制。第一节第一节 概述概述第二节第二节 变电所自动化系统的基本功能变电所自动化系统的基本功能第三节第三节 变电所综合自动化系统的结构变电所综合自动化系统的结构第四节第四节 备用电源自动投入装置备用电源自动投入装置第五节第五节 自动重合闸装置自动重合闸装置第六节第六节 变电所的电压、无功综合控制变电所的电压、无功综合控制第七节第七节 中性点不接地系统单相接地自动选线装置中性点不接地系统单相接地自动选线装置第八节第八节 电力负荷管理与控制电力负荷管理与控制第一节第一节 概述概述 变电所的自动化系统就是将变电所的二次设备（包括：继变电所的自动化系统就是将变电所的二次设备（包括：继电保护装置、控制

3、装置、测量装置、信号装置）通过计算电保护装置、控制装置、测量装置、信号装置）通过计算机网络和现代通信技术综合集成为一体，实现变电所运行机网络和现代通信技术综合集成为一体，实现变电所运行管理自动化的系统。管理自动化的系统。 一、变电所的自动化系统的定义一、变电所的自动化系统的定义 由于电力负荷始终是变动的，加上系统故障的不可预见性，电力系统有由于电力负荷始终是变动的，加上系统故障的不可预见性，电力系统有多种运行状态，要求电力系统的运行监视及调度控制系统能够进行快速、多种运行状态，要求电力系统的运行监视及调度控制系统能够进行快速、有效的判别和处理，以实现对电力系统运行的基本要求。有效的判别和处理，

4、以实现对电力系统运行的基本要求。概概 述述二、变电所的自动化系统的主要功能二、变电所的自动化系统的主要功能具有微机保护，数据、信号采集与测量，自动控制，具有微机保护，数据、信号采集与测量，自动控制，运行监视，打印记录，故障录波与测距，信息储存与运行监视，打印记录，故障录波与测距，信息储存与分析，自诊断，与调度所通信以及接受、处理和传送分析，自诊断，与调度所通信以及接受、处理和传送来自线路需经变电所传送的信号等功能。来自线路需经变电所传送的信号等功能。1. 1. 功能综合化功能综合化2. 2. 设备及操作、监视计算机化设备及操作、监视计算机化3. 3. 结构分布、分层化结构分布、分层化4. 4.

5、 通信局域网络化、光缆化通信局域网络化、光缆化5. 5. 运行管理智能化运行管理智能化三、变电所的自动化系统的分类三、变电所的自动化系统的分类1 1）在中、低压变电所中采用自动化系统，取消常规的保护、）在中、低压变电所中采用自动化系统，取消常规的保护、监视、测量、控制屏，以全面提高变电所的技术水平和运监视、测量、控制屏，以全面提高变电所的技术水平和运行管理水平，并逐步实行无人值班，达到减员增效的目的。行管理水平，并逐步实行无人值班，达到减员增效的目的。2 2）对于高压大型枢纽变电所的建设和设计来说，采用自动）对于高压大型枢纽变电所的建设和设计来说，采用自动化系统，解决了各专业在技术上保持相对独

6、立而造成的互化系统，解决了各专业在技术上保持相对独立而造成的互相脱节、重复投资，甚至影响运行可靠性的弊端。达到提相脱节、重复投资，甚至影响运行可靠性的弊端。达到提高自动化水平和运行管理水平的目的。高自动化水平和运行管理水平的目的。 第二节第二节 变电所自动化系统的基本功能变电所自动化系统的基本功能 一、一、 监视控制功能监视控制功能 变电所综合自动化系统的监控功能，应包括变电所模拟变电所综合自动化系统的监控功能，应包括变电所模拟量、状态量、脉冲量的数据采集，时间顺序记录，故障量、状态量、脉冲量的数据采集，时间顺序记录，故障录波，谐波监测与分析，变电站操作控制，人机联系，录波，谐波监测与分析，变

7、电站操作控制，人机联系，变电所内通信以及与上级调度通信的全部功能。变电所内通信以及与上级调度通信的全部功能。一、一、 监视控制功能监视控制功能 1.1.数据采集数据采集: :对供电系统运行参数的在线实时采集是变电对供电系统运行参数的在线实时采集是变电所自动化系统的基本功能之一，运行参数可分为所自动化系统的基本功能之一，运行参数可分为 模拟量、模拟量、 状态量状态量 脉冲量等。脉冲量等。2.2.数据处理与记录数据处理与记录: :数据处理的内容为电力部门和用户内数据处理的内容为电力部门和用户内部生产调度所要求的数据。部生产调度所要求的数据。 (1) (1) 变电所运行参数的统计、分析与计算变电所运

8、行参数的统计、分析与计算 (2) (2) 变电所内运行参数和设备的越限报警及记录变电所内运行参数和设备的越限报警及记录 (3) (3) 变电所内的事件记录变电所内的事件记录 3. 3. 运行监视运行监视: :运行监视即对采集到的反映变电所运行状运行监视即对采集到的反映变电所运行状况和设备状态的数据进行自动监视。况和设备状态的数据进行自动监视。4. 4. 故障录波故障录波:10kV:10kV及以上的重要配电线路距离长、发生及以上的重要配电线路距离长、发生故障影响大，当配电线路故障时必须尽快查出故障故障影响大，当配电线路故障时必须尽快查出故障点，以便缩短维修时间，尽快恢复供电，减少损失。点，以便缩

9、短维修时间，尽快恢复供电，减少损失。 5. 5. 事故顺序记录与事故追忆事故顺序记录与事故追忆 事故顺序记录就是对变电所内的继电保护、自动装置、断事故顺序记录就是对变电所内的继电保护、自动装置、断路器等在事故时动作的先后顺序自动记录。路器等在事故时动作的先后顺序自动记录。事故追忆是指对变电所内的一些主要模拟量，如线路、主事故追忆是指对变电所内的一些主要模拟量，如线路、主变压器的电流、有功功率、母线电压等，在事故前后变压器的电流、有功功率、母线电压等，在事故前后一段时间内作连续测量记录。一段时间内作连续测量记录。 6. 6. 控制及安全操作闭锁：操作人员可通过显示器屏幕对断路控制及安全操作闭锁：

10、操作人员可通过显示器屏幕对断路器、隔离开关进行分、合闸操作；对变压器分接头进行器、隔离开关进行分、合闸操作；对变压器分接头进行调节控制；对电容器组进行投、切控制。并且所有的操调节控制；对电容器组进行投、切控制。并且所有的操作控制均能就地和远方控制、就地和远方切换相互闭锁，作控制均能就地和远方控制、就地和远方切换相互闭锁，自动和手动相互闭锁。自动和手动相互闭锁。 操作闭锁包括以下内容：操作系统出口具有断路器分、合闸操作闭锁包括以下内容：操作系统出口具有断路器分、合闸闭锁功能。闭锁功能。 二、微机继电保护功能二、微机继电保护功能 微机继电保护是变电所自动化系统中的关键环节。微机继电保护是变电所自动

11、化系统中的关键环节。主要包括主要包括线路保护、电力变压器保护、母线保护、电容器线路保护、电力变压器保护、母线保护、电容器保护、小电流接地系统自动选线、自动重合闸。保护、小电流接地系统自动选线、自动重合闸。由于继电保护的特殊重要性，自动化系统绝不能降低继电由于继电保护的特殊重要性，自动化系统绝不能降低继电保护的可靠性、独立性。保护的可靠性、独立性。(1) (1) 故障记录报告故障记录报告( (分辨率分辨率2ms)2ms)，且掉电保持。，且掉电保持。(2) (2) 时钟校时时钟校时( (中断或广播方式或其他方式中断或广播方式或其他方式) )。(3) (3) 存储多套整定值，并能显示整定值和当地修改

12、整定值。存储多套整定值，并能显示整定值和当地修改整定值。(4) (4) 实时显示保护状态实时显示保护状态( (功能投入情况及输入量等功能投入情况及输入量等) )。 (5) (5) 与监控系统通信，主动上传故障信息、动作信息、动作值及与监控系统通信，主动上传故障信息、动作信息、动作值及自诊断信息，接受监控系统选择保护类型和修改保护整定值的命自诊断信息，接受监控系统选择保护类型和修改保护整定值的命令等，与监控系统通信应采用标准规约。令等，与监控系统通信应采用标准规约。二、微机继电保护功能二、微机继电保护功能 微机继电保护应满足的要求：微机继电保护应满足的要求： 1.系统的微机继电保护按被保护的电力

13、设备单元系统的微机继电保护按被保护的电力设备单元(间隔间隔)分别分别独立设置独立设置，直接由相关的电流互感器和电压互感器输入电气量，保护装置的输出，直直接由相关的电流互感器和电压互感器输入电气量，保护装置的输出，直接作用于相应断路器的跳闸线圈。接作用于相应断路器的跳闸线圈。 2.保护装置设有保护装置设有通信接口通信接口，供接入站内通信网，在保护动作后向变电，供接入站内通信网，在保护动作后向变电所层的微机设备提供报告，但继电保护功能完全不依赖通信网。所层的微机设备提供报告，但继电保护功能完全不依赖通信网。 3.为避免不必要的硬件重复，以提高整个系统的可靠性和降低造价，为避免不必要的硬件重复，以提

14、高整个系统的可靠性和降低造价，对对35kV及以下的变（配）电所，在不降低保护装置可靠性的前提下，可及以下的变（配）电所，在不降低保护装置可靠性的前提下，可以配给保护装置其他一些功能。以配给保护装置其他一些功能。 4.除保护装置外，其他一些重要控制设备，例如备用电源自动投入装除保护装置外，其他一些重要控制设备，例如备用电源自动投入装置、控制电容器投切和变压器分接头有载切换的无功电压控制装置等，也置、控制电容器投切和变压器分接头有载切换的无功电压控制装置等，也不依赖通信网，设备专用的装置放在相应间隔屏上。不依赖通信网，设备专用的装置放在相应间隔屏上。三、自动控制装置的功能三、自动控制装置的功能变电

15、所自动化系统必须具有保证安全、可靠供电和提高电变电所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。能质量的自动控制功能。因此，典型的变电所自动化系统都配置了相应的自动控制因此，典型的变电所自动化系统都配置了相应的自动控制装置，如备用电源自动投入控制装置、自动重合闸装置、装置，如备用电源自动投入控制装置、自动重合闸装置、电压、无功综合控制装置、小电流接地选线装置等。电压、无功综合控制装置、小电流接地选线装置等。三、自动控制装置的功能三、自动控制装置的功能1.备用电源自投控制备用电源自投控制 ： 当工作电源因故不能供电时，备用电源自动投入装置当工作电源因故不能供电时，备用电源自

16、动投入装置应能迅速及时将备用电源自动投入使用或将用电负荷应能迅速及时将备用电源自动投入使用或将用电负荷切换到备用电源上去。切换到备用电源上去。2. 自动重合闸装置自动重合闸装置： 在供电系统的架空线路发生在供电系统的架空线路发生“瞬时性故障瞬时性故障”被继电保被继电保护迅速断开后，由于故障的瞬时性，故障点的绝缘强护迅速断开后，由于故障的瞬时性，故障点的绝缘强度会自动恢复。利用这一特点，采用自动重合闸装置度会自动恢复。利用这一特点，采用自动重合闸装置能够自动将断路器重新合闸，恢复供电，提高供电的能够自动将断路器重新合闸，恢复供电，提高供电的可靠性。可靠性。 3.电压、无功综合控制电压、无功综合控

17、制： 变电所电压、无功综合控制是利用有载调压变压器和变电所电压、无功综合控制是利用有载调压变压器和母线无功补偿电容器及电抗器进行局部的电压及无功母线无功补偿电容器及电抗器进行局部的电压及无功功率补偿的自动调节控制，使负荷侧母线电压偏差在功率补偿的自动调节控制，使负荷侧母线电压偏差在规定范围以内以及用户供电系统的功率因数达到电力规定范围以内以及用户供电系统的功率因数达到电力部门的要求。部门的要求。4.小电流接地选线装置小电流接地选线装置： 在中性点不接地系统中发生单相接地时，接地保护应在中性点不接地系统中发生单相接地时，接地保护应能正确地选出接地线路及接地相，并予以报警。能正确地选出接地线路及接

18、地相，并予以报警。 四、远动及数据通信功能四、远动及数据通信功能变电所自动化的通信功能包括系统内部的现场级的通信和变电所自动化的通信功能包括系统内部的现场级的通信和自动化系统与上级调度的通信两部分。自动化系统与上级调度的通信两部分。 1) 自动化系统的现场级通信，主要解决变电所内部自动化自动化系统的现场级通信，主要解决变电所内部自动化各子系统间和各子系统与上位机各子系统间和各子系统与上位机(监控主机监控主机)间的数据和信息间的数据和信息交换问题。它们的通信范围是变电站内部。交换问题。它们的通信范围是变电站内部。对于集中组屏结构的自动化系统来说，实际上是在变电对于集中组屏结构的自动化系统来说，实

19、际上是在变电所主控室内部；所主控室内部；对于分散分层结构的自动化系统来说，其通信范围扩大对于分散分层结构的自动化系统来说，其通信范围扩大至主控室与现场单元的安装地。至主控室与现场单元的安装地。 四、远动及数据通信功能四、远动及数据通信功能2) 自动化系统必须兼有远动终端（自动化系统必须兼有远动终端（Remote Terminal Unit, RTU）的全部功能，应该能够将所采集的模拟量和）的全部功能，应该能够将所采集的模拟量和开关量信息，以及事件顺序记录等远传至上级调度中心；开关量信息，以及事件顺序记录等远传至上级调度中心；同时应该能够接收调度中心下达的各种操作、控制、修改同时应该能够接收调度

20、中心下达的各种操作、控制、修改定值等命令。定值等命令。 第三节第三节 变电所综合自动化系统的结构变电所综合自动化系统的结构一、一、 变电所综合自动化系统设计的原则变电所综合自动化系统设计的原则 根据变电所在供电系统中的地位和作用，对变电所自根据变电所在供电系统中的地位和作用，对变电所自动化系统的结构设计应考虑可靠、实用、先进的原则。动化系统的结构设计应考虑可靠、实用、先进的原则。 一、一、 变电所综合自动化系统设计的原则变电所综合自动化系统设计的原则 可靠性是变电所自动化系统结构设计的基础，系统本可靠性是变电所自动化系统结构设计的基础，系统本身应有较强的抗干扰能力和自检恢复功能，在系统运身应有

21、较强的抗干扰能力和自检恢复功能，在系统运行中，继电保护的动作行为仅与保护装置有关，不依行中，继电保护的动作行为仅与保护装置有关，不依赖于监控系统和其他环节，保证自动化系统中某一环赖于监控系统和其他环节，保证自动化系统中某一环节故障只影响局部功能的实现，不影响保护子系统的节故障只影响局部功能的实现，不影响保护子系统的正常工作。且都应设有手动跳、合闸功能及防跳功能。正常工作。且都应设有手动跳、合闸功能及防跳功能。 一、一、 变电所综合自动化系统设计的原则变电所综合自动化系统设计的原则 变电所自动化系统的实用性是要求对自动化系统的结变电所自动化系统的实用性是要求对自动化系统的结构和功能设计从实际应用

22、的对象出发。从而提高变电构和功能设计从实际应用的对象出发。从而提高变电所自动化系统性能价格比，减少投资。同时系统本身所自动化系统性能价格比，减少投资。同时系统本身在结构配置上应有可扩充余地、通用性要强、操作使在结构配置上应有可扩充余地、通用性要强、操作使用要方便、便于修改和增删。用要方便、便于修改和增删。 一、一、 变电所综合自动化系统设计的原则变电所综合自动化系统设计的原则 变电所自动化系统的先进性通常是以系统的整体结构、功变电所自动化系统的先进性通常是以系统的整体结构、功能水平及其可靠性、实用性等综合指标为衡量依据的。能水平及其可靠性、实用性等综合指标为衡量依据的。变电所自动化系统的整体结

23、构和功能水平设计，要求安全变电所自动化系统的整体结构和功能水平设计，要求安全可靠、运行稳定、经济效益等综合指标好，并为变电所的可靠、运行稳定、经济效益等综合指标好，并为变电所的进一步自动化和人工智能应用提供平台，满足和促进变电进一步自动化和人工智能应用提供平台，满足和促进变电所无人值班的实施。同时应符合国家或部颁标准，使系统所无人值班的实施。同时应符合国家或部颁标准，使系统开放性能好，便于升级。开放性能好，便于升级。 二、二、 变电所综合自动化系统的结构变电所综合自动化系统的结构变电所自动化系统的结构可分为变电所自动化系统的结构可分为集中式、集中式、分布分散式和分布分散式和分散集中组屏式三种类

24、型。分散集中组屏式三种类型。 图图7-1 集中式变电所自动化系统结构示意图集中式变电所自动化系统结构示意图 1、集中式变电所自动化系统、集中式变电所自动化系统 1） 结构简单，投资少。结构简单，投资少。 2） 功能简单，综合性能差，通常要采用双机并联运行功能简单，综合性能差，通常要采用双机并联运行的结构才能提高可靠性。的结构才能提高可靠性。 3） 程序设计复杂，调试和维护不方便。程序设计复杂，调试和维护不方便。 4） 组态不灵活，对不同主接线或规模不同的变电站，组态不灵活，对不同主接线或规模不同的变电站，软、硬件都必须另行设计，不利于推广。软、硬件都必须另行设计，不利于推广。集中式变电所自动化

25、系统，一般适合于小型变电所的新建集中式变电所自动化系统，一般适合于小型变电所的新建或改造。或改造。集中式变电所自动化系统的基本特点是：集中式变电所自动化系统的基本特点是：2、分布集中组屏式变电所自动化系统、分布集中组屏式变电所自动化系统 图图7-2 分布集中组屏的变电所自动化系统结构示意图分布集中组屏的变电所自动化系统结构示意图 这种按功能设计的分散模块化结构具有软件相对简单、调这种按功能设计的分散模块化结构具有软件相对简单、调试维护方便、组态灵活、系统整体可靠性高，便于扩充和试维护方便、组态灵活、系统整体可靠性高，便于扩充和维护，而且其中一个环节故障，不会影响其他部分的正常维护，而且其中一个

26、环节故障，不会影响其他部分的正常运行。适用于主变电所的回路数相对较少，一次设备比较运行。适用于主变电所的回路数相对较少，一次设备比较集中，从一次设备到数据采集柜和控制柜等所用的信号电集中，从一次设备到数据采集柜和控制柜等所用的信号电缆不长，易于设计、安装和维护管理的缆不长，易于设计、安装和维护管理的1035kV供电系统供电系统变电所。变电所。 分布集中组屏式变电所自动化系统的基本特点分布集中组屏式变电所自动化系统的基本特点:3、分布分散式变电所自动化系统、分布分散式变电所自动化系统 图图73 分布分散式变电所自动化系统结构示意图分布分散式变电所自动化系统结构示意图 减少了所内的二次设备及信号电

27、缆，避免了电缆传送信息减少了所内的二次设备及信号电缆，避免了电缆传送信息时的电磁干扰，节省了投资，简化了维护，同时最大限度时的电磁干扰，节省了投资，简化了维护，同时最大限度地压缩了二次设备的占地面积。由于装置相互独立，系统地压缩了二次设备的占地面积。由于装置相互独立，系统中任一部分故障时，只影响局部，因此提高了整个系统的中任一部分故障时，只影响局部，因此提高了整个系统的可靠性，也增强了系统的可扩展性和运行的灵活性。可靠性，也增强了系统的可扩展性和运行的灵活性。分布分散式变电所自动化系统特点分布分散式变电所自动化系统特点:n中国电机工程学会城市供电专业委员会起草的中国电机工程学会城市供电专业委员

28、会起草的配电系统自动化规划设计导则配电系统自动化规划设计导则中给出了配电系中给出了配电系统自动化比较明确的定义。统自动化比较明确的定义。n所谓配电系统自动化所谓配电系统自动化“是利用现代电子、计算机是利用现代电子、计算机、通信及网络技术，将配电网在线数据和离线数、通信及网络技术，将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化。保护、控

29、制、用电和配电管理的现代化。”n配电系统自动化由以下几个方面的内容组成。配电系统自动化由以下几个方面的内容组成。 (1)(1)配电网调度自动化。包括配电网数据采集和监控配电网调度自动化。包括配电网数据采集和监控(SCADA)(SCADA)、配电网监控和数据采集系统，以辅助调度员做、配电网监控和数据采集系统，以辅助调度员做好配电网运行工作。好配电网运行工作。 (2)(2)配电自动化。它包含变电站自动化和馈线自动化。配电自动化。它包含变电站自动化和馈线自动化。 配电系统自动化配电系统自动化 变电站自动化变电站自动化 变电站自动化变电站自动化(Substation Automation(Substa

30、tion Automation，SA)SA)包括配电包括配电站、开闭所自动化。站、开闭所自动化。 利用现代计算机技术、通信技术将变电站的二次设备利用现代计算机技术、通信技术将变电站的二次设备( (包包括信号系统、测量仪表、继电保护、自动装置和远动装置括信号系统、测量仪表、继电保护、自动装置和远动装置等等) )经过功能组合和优化设计，利用先进的计算机技术、经过功能组合和优化设计，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，实现对全变电现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动

31、控制和计算机保护以及与调度通信等综合性的自动化功能制和计算机保护以及与调度通信等综合性的自动化功能, ,实现变电站的自动化。实现变电站的自动化。配电系统自动化配电系统自动化馈线自动化馈线自动化 馈线自动化馈线自动化(Feeder Automation(Feeder Automation，FA)FA)是指配电线路是指配电线路的自动化，包括故障自动隔离和恢复供电系统，馈线数的自动化，包括故障自动隔离和恢复供电系统，馈线数据检测和电压、无功控制系统。据检测和电压、无功控制系统。在正常情况下，远方适时监视馈线分段开关与联络开关的在正常情况下，远方适时监视馈线分段开关与联络开关的状态及馈线电流、电压情况

32、，并实现线路开关的远方分状态及馈线电流、电压情况，并实现线路开关的远方分合闸操作；合闸操作；在线路故障时，能自动的记录故障信息、自动判别和隔离在线路故障时，能自动的记录故障信息、自动判别和隔离馈线故障区段以及恢复对故障区段的供电。馈线故障区段以及恢复对故障区段的供电。 配电系统自动化配电系统自动化 (3) (3) 配电管理系统配电管理系统(Distribution Management System(Distribution Management System，DMS)DMS)就是把配电网控制中心的各种监视、控制和管理功就是把配电网控制中心的各种监视、控制和管理功能，其内容包括配电网数据采集和

33、监控能，其内容包括配电网数据采集和监控(SCADA)(SCADA)和各种高和各种高级应用软件级应用软件(PAS)(PAS)等，连同配电自动化等，连同配电自动化(DA)(DA)一起，称为配一起，称为配电管理系统。电管理系统。 配电系统自动化配电系统自动化 (4) (4) 配电图资系统配电图资系统(AM/FM/GIS)(AM/FM/GIS)。配电图资系统是：。配电图资系统是：自动绘图自动绘图(Automatic Mapping(Automatic Mapping，AM)AM)、设备管理设备管理(Facilities Management(Facilities Management，FM)FM)、地

34、理信息系统地理信息系统(Geographic Information System(Geographic Information System，GIS)GIS) ，是配电系统自动化的基础。是配电系统自动化的基础。nAMAM就是自动绘图，包括制作、编辑、修改与管理图形，这些图形可以是就是自动绘图，包括制作、编辑、修改与管理图形，这些图形可以是地图、设计图或各种其他图形。一般是用数字化仪器将以城市街区地图地图、设计图或各种其他图形。一般是用数字化仪器将以城市街区地图为背景的配电网络接线图及其供电区域，按一定的规定输入到计算机中为背景的配电网络接线图及其供电区域，按一定的规定输入到计算机中，形成一种

35、由数据支持的可检索的配电网地理位置数字地图。，形成一种由数据支持的可检索的配电网地理位置数字地图。nFMFM是利用数字化地图及其数据库，进行配电设备的管理。是利用数字化地图及其数据库，进行配电设备的管理。nGISGIS是为了获取、存储、检索、分析与显示空间定位数据而建立的计算是为了获取、存储、检索、分析与显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统。机化的数据库管理系统。 配电系统自动化配电系统自动化 (5) (5) 需方用电管理需方用电管理(Demand Side Management(Demand Side Management，DSM)DSM)。与传统的负荷管理不同，它不是由电力部门

36、与传统的负荷管理不同，它不是由电力部门( (供方供方) )单方面管单方面管理用户负荷，而是千方百计地调动用户的积极性，使电力理用户负荷，而是千方百计地调动用户的积极性，使电力的供需双方共同对用电市场进行管理，以达到提高供电可的供需双方共同对用电市场进行管理，以达到提高供电可靠性，减少能源消耗和供需双方的费用支出的目的。靠性，减少能源消耗和供需双方的费用支出的目的。其内容包括负荷监控、管理和远方抄表、计费自动化两方面其内容包括负荷监控、管理和远方抄表、计费自动化两方面。配电系统自动化配电系统自动化第四节第四节 备用电源自动投入装置备用电源自动投入装置 一、备用电源自动投入装置的作用与类型一、备用

37、电源自动投入装置的作用与类型 作用：用于两路及以上电源进线的变配电所中，提高供作用：用于两路及以上电源进线的变配电所中，提高供电可靠性。电可靠性。工作电源与备用电源的接线方式可分为两大类：工作电源与备用电源的接线方式可分为两大类：明备用明备用: : 在正常时，备用电源不投入工作，只有在工作在正常时，备用电源不投入工作，只有在工作电源发生故障时才投入工作。电源发生故障时才投入工作。暗备用暗备用: : 在正常时，两电源都投入，互为备用。在正常时，两电源都投入，互为备用。 在正常情况下，在正常情况下，QF1闭合，闭合，QF2断开，负荷由工作电源断开，负荷由工作电源供电。供电。 QF2QF1TV2备用

38、电源工作电源TV1APD当工作电源故障时，当工作电源故障时，APD动动作，将作，将QF1断开，切除故障电断开，切除故障电源，然后将源，然后将QF2闭合，使备用闭合，使备用电源投入工作，恢复供电。电源投入工作，恢复供电。APD图图74 备用电源接线方式示意图备用电源接线方式示意图a)明备用明备用 正常情况下，正常情况下，QF1,QF2闭合，闭合，QF3断断开，两个电源分别向开，两个电源分别向两段母线供电。两段母线供电。 TV1QF3TV2APDQF1QF2工作电源B工作电源A 若电源若电源A(B)发生发生故障，故障，APD动作，将动作，将QF1(QF2)断开，随即将断开，随即将QF3闭合，此时全

39、部负闭合，此时全部负荷均由荷均由B(A)电源供电。电源供电。APD图图74 备用电源接线方式示意图备用电源接线方式示意图 b)暗备用暗备用 1）不论什么原因失去工作电源，）不论什么原因失去工作电源，APD都能迅速起动并都能迅速起动并投入备用电源；投入备用电源； 2）必须在工作电源确已断开、而备用电源电压也正常）必须在工作电源确已断开、而备用电源电压也正常时，才允许投入备用电源；时，才允许投入备用电源； 3）APD应只动作一次，以免将备用电源重复投入永久应只动作一次，以免将备用电源重复投入永久性故障回路中；性故障回路中； 4）当电压互感器二次回路断线时，）当电压互感器二次回路断线时，APD不应误

40、动作。不应误动作。二、对备用电源自动投入装置的基本要求二、对备用电源自动投入装置的基本要求三、备用电源自动投入装置的原理三、备用电源自动投入装置的原理 12QF2QF1QF1-+-1KO3-24KT工作电源QF2-+YC备用电源备用电源自动投入装置(APD) 主电源与备用电源方式的主电源与备用电源方式的APDAPD接线接线备用电源自动投入原理接线图备用电源自动投入原理接线图a) a) 对应的主接线图对应的主接线图 b) b) 备用电源自动投入装置接线图备用电源自动投入装置接线图备用电源自动投入装置(APD) 双电源互为备用的双电源互为备用的APDAPD接线接线 双电源互为备用的双电源互为备用的

41、APDAPD原理接线原理接线a)a)一段母线电压回路一段母线电压回路 b)b)二段母线电压回路二段母线电压回路 c)APDc)APD控制电路控制电路第五节第五节 自动重合闸装置自动重合闸装置 一、自动重合闸的作用和类型一、自动重合闸的作用和类型 运行经验表明，电力系统的故障特别是架空线路上的运行经验表明，电力系统的故障特别是架空线路上的故障大多是暂时性的，多数能很快地自行消除。因此，故障大多是暂时性的，多数能很快地自行消除。因此，采用自动重合闸装置（采用自动重合闸装置（ARDARD），），迅速恢复供电，从而迅速恢复供电，从而大大提高供电可靠性。大大提高供电可靠性。自动重合闸装置分三相一次重合闸

42、、二次重合闸和三自动重合闸装置分三相一次重合闸、二次重合闸和三次重合闸三种形式次重合闸三种形式 二、对自动重合闸装置的基本要求二、对自动重合闸装置的基本要求 1) 1) 线路正常运行时，自动重合闸装置（线路正常运行时，自动重合闸装置（ARDARD）应投入，）应投入，当值班人员利用控制开关或遥控装置将断路器断开时，当值班人员利用控制开关或遥控装置将断路器断开时，ARDARD不应动作。当值班人员手动合闸，由于线路上有永久性故不应动作。当值班人员手动合闸，由于线路上有永久性故障而随即由保护装置将断路器断开时，障而随即由保护装置将断路器断开时，ARDARD亦不应动作。亦不应动作。 2) 2) 除上述情

43、况外，当断路器因继电保护装置或其他原除上述情况外，当断路器因继电保护装置或其他原因跳闸时，因跳闸时，ARDARD均应均应二、对自动重合闸装置的基本要求二、对自动重合闸装置的基本要求 3) ARD 3) ARD可采用控制开关位置与断路器位置不对应原则可采用控制开关位置与断路器位置不对应原则启动重合闸装置，即当控制开关处在合闸位置而断路器实启动重合闸装置，即当控制开关处在合闸位置而断路器实际上处于断开位置的情况下，使际上处于断开位置的情况下，使ARDARD启动动作。启动动作。 4) ARD 4) ARD的动作次数应符合预先的规定（如一次重合闸的动作次数应符合预先的规定（如一次重合闸只应动作一次）。

44、无特殊要求时对架空线路只重合一次，只应动作一次）。无特殊要求时对架空线路只重合一次，而对电缆线路一般不采用而对电缆线路一般不采用ARDARD，因其瞬时性故障极少发生。，因其瞬时性故障极少发生。二、对自动重合闸装置的基本要求二、对自动重合闸装置的基本要求 5 5）ARDARD的动作时限应大于故障点灭弧并使周围介质恢的动作时限应大于故障点灭弧并使周围介质恢复绝缘强度所需时间和断路器及操作机构恢复原状，准备复绝缘强度所需时间和断路器及操作机构恢复原状，准备好再次动作的时间，一般采用好再次动作的时间，一般采用0.50.51s1s。 6) ARD 6) ARD动作后，应能自动复归，为下一次动作做好准动作

45、后，应能自动复归，为下一次动作做好准备。备。 7) 7) 应能和保护装置配合，使保护装置在应能和保护装置配合，使保护装置在ARDARD前加速动前加速动作或作或ARDARD后保护加速动作。后保护加速动作。三、单电源线路三相一次重合闸的工作原理三、单电源线路三相一次重合闸的工作原理 （1）重合闸启动）重合闸启动 （2）重合闸时间）重合闸时间 （3）一次合闸脉冲）一次合闸脉冲 （4）手动跳闸后闭锁）手动跳闸后闭锁 （5）重合闸后加速保护跳闸回路）重合闸后加速保护跳闸回路 图图7-5 三相一次重合闸的工作原理框图三相一次重合闸的工作原理框图 在供电系统中，利用自动重合闸所提供的条件以加速切除故障在供电

46、系统中，利用自动重合闸所提供的条件以加速切除故障 1、自动重合闸前加速保护、自动重合闸前加速保护：重合闸前加速保护一般又简称“前加速”。 图图7-6 重合闸前加速保护方式的构成原理示意图重合闸前加速保护方式的构成原理示意图（a）网络接线图）网络接线图 （b）时间配合关系）时间配合关系 2、自动重合闸后加速保护：、自动重合闸后加速保护：每段线路相应均装设重合闸装置，当线路第一次出现故障时，每段线路相应均装设重合闸装置，当线路第一次出现故障时，利用线路上设置的保护装置按照整定的动作时限动作。然后利用线路上设置的保护装置按照整定的动作时限动作。然后相应的相应的ARD动作，使断路器重合一次。动作，使断

47、路器重合一次。 图图77 自动重合闸装置后加速保护动作原理图自动重合闸装置后加速保护动作原理图 后加速保护能快速的切除永久性故障部分，但每段线路都需装设后加速保护能快速的切除永久性故障部分，但每段线路都需装设ARDARD，使用设备多；，使用设备多；前加速保护使用前加速保护使用ARDARD设备少，且能瞬时切除故障部分，但重合不成功会扩大事故范围。设备少，且能瞬时切除故障部分，但重合不成功会扩大事故范围。对于不超过对于不超过3 3个电压等级的用户供电系统架空线路个电压等级的用户供电系统架空线路ARDARD常采用前加速保护，以减少使用常采用前加速保护，以减少使用设备。设备。供配电系统常用的自动装置供

48、配电系统常用的自动装置NoImage第六节第六节 变电所的电压、无功综合控制变电所的电压、无功综合控制 变电所电压、无功综合控制装置的变电所电压、无功综合控制装置的控制对象控制对象是是:有载调压变压器的有载调压变压器的分接头分接头低压母线上设置的低压母线上设置的并联补偿电容器组并联补偿电容器组。控制的目的是保证主变压器低压侧母线电压在允许范围内，控制的目的是保证主变压器低压侧母线电压在允许范围内，且尽可能提高进线的功率因数。且尽可能提高进线的功率因数。 一、变电所电压、无功综合控制的目的一、变电所电压、无功综合控制的目的二、正常工作状态变电所电压、无功综合控制原理二、正常工作状态变电所电压、无

49、功综合控制原理图图7-8 运行区域图运行区域图 1区间区间进线功率因数满足要求，但母线电压超越上限，进线功率因数满足要求，但母线电压超越上限，控制器发出指令调节变压器分接头降压。如分接头已调到极限控制器发出指令调节变压器分接头降压。如分接头已调到极限而电压仍高于上限，则强切补偿电容器组以调节电压。而电压仍高于上限，则强切补偿电容器组以调节电压。 2区间区间母线电压和进线功率因数均超越上限，此时往母线电压和进线功率因数均超越上限，此时往往电力负荷较小，控制器发出指令应先切补偿电容器组，一方往电力负荷较小，控制器发出指令应先切补偿电容器组，一方面改善进线功率因数使其在正常值范围内，另一方面降低母线

50、面改善进线功率因数使其在正常值范围内，另一方面降低母线电压。如电压仍超越上限，则再调节变压器分接头降压。电压。如电压仍超越上限，则再调节变压器分接头降压。 3区间区间母线电压正常，但进线功率因数超越上限，控母线电压正常，但进线功率因数超越上限，控制器发出指令逐步切除补偿电容器组，以调节进线功率因数。制器发出指令逐步切除补偿电容器组，以调节进线功率因数。 4区间区间电压低于下限，但进线功率因数超越上限。此电压低于下限，但进线功率因数超越上限。此时若先切补偿电容器调节进线功率因数，则母线电压会更低，时若先切补偿电容器调节进线功率因数，则母线电压会更低，所以指控制器指令先调节变压器分接头升压，待电压

51、满足运行所以指控制器指令先调节变压器分接头升压，待电压满足运行要求后，再切补偿电容器组来调节进线的功率因数。要求后，再切补偿电容器组来调节进线的功率因数。 5区间区间该区间的母线电压低于下限，而进线功率因数该区间的母线电压低于下限，而进线功率因数在要求范围内，则控制器指令调节变压器分接头升压。如果变在要求范围内，则控制器指令调节变压器分接头升压。如果变压器分接头已调至极限位限时，则强制投入补偿电容器组来改压器分接头已调至极限位限时，则强制投入补偿电容器组来改善母线电压。善母线电压。 6区间区间进线功率因数和母线电压均低于下限值，此时，进线功率因数和母线电压均低于下限值，此时，控制器优先发出投入

52、补偿电容器组的指令。这样一方面提高进控制器优先发出投入补偿电容器组的指令。这样一方面提高进线功率因数；另一方面可改善母线电压，若母线电压仍低于下线功率因数；另一方面可改善母线电压，若母线电压仍低于下限，则再调节变压器分接头升压，使母线电压水平满足要求。限，则再调节变压器分接头升压，使母线电压水平满足要求。 7区间区间电压正常，但进线功率因数低于下限要求，电压正常，但进线功率因数低于下限要求，则指令投入补偿电容器组，以提高进线功率因数。则指令投入补偿电容器组，以提高进线功率因数。 8区间区间运行参数是电压越上限，而进线功率因数低运行参数是电压越上限，而进线功率因数低于下限值，如果此时，仅投入补偿

53、电容器组来提高进线功于下限值，如果此时，仅投入补偿电容器组来提高进线功率因数，会使母线电压进一步升高。因此，控制器指令先率因数，会使母线电压进一步升高。因此，控制器指令先调节变压器的分接头降压，然后再投入补偿电容器组来提调节变压器的分接头降压，然后再投入补偿电容器组来提高进线的功率因数。高进线的功率因数。 三、异常运行状态综合控制原理三、异常运行状态综合控制原理 1) 当电容器组因故障保护动作切除后，应能自动闭锁控当电容器组因故障保护动作切除后，应能自动闭锁控制在未排除故障前不能再发出投入电容器组的指令。制在未排除故障前不能再发出投入电容器组的指令。 2) 当电压太低时当电压太低时(如低于额定

54、电压的如低于额定电压的80%)，应自动闭锁，应自动闭锁调压功能。调压功能。 3) 在变压器过负荷时，应自动闭锁调压功能。在变压器过负荷时，应自动闭锁调压功能。 4) 为了避免控制器过于频繁动作，除在电压限值的上、为了避免控制器过于频繁动作，除在电压限值的上、下限范围内设置一定的调节死区处，还应在控制动作一次后，下限范围内设置一定的调节死区处，还应在控制动作一次后，有一定的延时，在此时间内只监视运行情况，而不发出新的有一定的延时，在此时间内只监视运行情况，而不发出新的控制命令。控制命令。第七节第七节 中性点不接地系统单相接地自动选线装置中性点不接地系统单相接地自动选线装置 一、中性点不接地系统单

55、相接地自动选线装置的特点一、中性点不接地系统单相接地自动选线装置的特点中性点不接地系统单相接地自动选线装置，用于中性点不接地系统单相接地自动选线装置，用于在不停电的情况下寻找故障线路。在不停电的情况下寻找故障线路。二、中性点不接地系统基于基波零序电流方向单相接地自二、中性点不接地系统基于基波零序电流方向单相接地自动选线装置的工作原理动选线装置的工作原理 1）由于单相接地故障，全系统将出现零序电流。）由于单相接地故障，全系统将出现零序电流。 2）非故障回路（包括电源变压器回路）中的零序电流有）非故障回路（包括电源变压器回路）中的零序电流有效值等于正常情况下该回路每相对地电容电流的效值等于正常情况

56、下该回路每相对地电容电流的3倍，其方倍，其方向由母线指向线路。向由母线指向线路。 3）故障回路上的零序电流为全系统非故障回路对地电容）故障回路上的零序电流为全系统非故障回路对地电容电流之总和，其方向由线路指向母线。电流之总和，其方向由线路指向母线。 4）变电所低压母线上出线回路越多，则故障回路上反映）变电所低压母线上出线回路越多，则故障回路上反映的零序电流就越大，也越有利于单相接地自动选线装置的故的零序电流就越大，也越有利于单相接地自动选线装置的故障选线判断。障选线判断。 图图7-9 中性点不接地系统单相接地时零序电流分布示意图中性点不接地系统单相接地时零序电流分布示意图 负负荷荷ABCCCC

57、ICa. 电路图电路图0UAUBUCIB0IC0IA0b. 矢量图矢量图n正常运行时正常运行时UAUBUC0 IAIBIC0结论结论：三相电压对称，三相导线对地电容三相电压对称，三相导线对地电容电流也是对称的，三相电容电流相电流也是对称的，三相电容电流相量之和为零，说明没有电容电流经量之和为零，说明没有电容电流经过大地流动。过大地流动。中性点非有效接地方式中性点非有效接地方式缺点：发生一相接地故障时，非故障相对地电缺点：发生一相接地故障时，非故障相对地电压升高到原来相电压的压升高到原来相电压的 倍。故障相电容电流倍。故障相电容电流增大到原来的增大到原来的3倍。倍。3中性点非有效接地方式中性点非

58、有效接地方式(1)(1)()()03C BC AC lUII流经故障点的电流流经故障点的电流Ik(1)为非故障相为非故障相A，B两相电容电流的矢量和两相电容电流的矢量和(1)(1)(1)(1)()()()(1)033kC CC BC AkIIIIC lUI C 0其有效值：（）=3IC0为线路单位长度对地电容，l为线路长度。在线路在线路 上上k点发生点发生A相接地故障后相接地故障后 3l 0 0B BC C0 0B BC C0 0T TB BT TC CT TT T非非故故障障线线路路零零序序电电流流 变变压压器器出出线线端端零零序序电电流流333IIIj UCIIIj UCIIIj UC 在

59、线路在线路 上上k点发生点发生A相接地故障后相接地故障后 3l 0 0B BC CB BC CB BC CB BC CB BT TC CT TB BC CB BC CB BT TC CT TT T故故障障线线路路零零序序电电流流 （） （）（）（）（）（）对对于于有有 条条出出线线的的变变压压器器母母线线，故故障障回回路路 流流向向母母线线的的零零序序电电流流等等于于非非故故障障线线路路对对地地电电容容电电流流之之总总和和，方方向向由由线线路路流流向向3()iIIIIIIIIIIIIIIIIIj UCCCnl 0 0i iT Ti i母母线线。13()njjIUCCC 图图710 中性点经消弧

60、线圈接地系统单相接地时零序电流分布示意图中性点经消弧线圈接地系统单相接地时零序电流分布示意图 0 0B BC CB BC CB BT TC CT TL LT T故故 障障 回回 路路 始始 端端 反反 映映 的的 零零 序序 电电 流流 为为 ：（）消消 弧弧 线线 圈圈 上上 电电 压压 ；消消 弧弧 线线 圈圈 电电 抗抗 。3()IIIIIIIIUjUCCCjLUL 中性点经消弧线圈接地系统单相接地时中性点经消弧线圈接地系统单相接地时第八节第八节 电力负荷管理与控制电力负荷管理与控制 一、电力负荷管理一、电力负荷管理 电力负荷管理从整体上讲，应包括负荷特性调查与管理决电力负荷管理从整体上