供配电系统二次接线与自动化

第六章供配电系统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负荷控制与用电管理自动化本章小结一、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的正常运行。10kV及以下变配电所直流操作电源蓄电池组容量一般为20～40Ah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。由电压互感器取得交流操作电源的电路图中间变压器和电压转换开关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。相反，电流互感器对于短路故障、过负荷都非常有效，可用它为操作电源来实现过电流保护，作用于断路器操动机构上的电流脱扣器“去分流跳闸”。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。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10kV线路电气测量仪表原理电路图电能表接线380V进线电电气测量量仪表原原理电路路图多功能综综合数字字式智能能表测量量原理电电路图二、交流流系统的的绝缘监监视利用一次次系统接接地后出出现的零序电压压给出信号号或跳闸闸。绝缘监视视装置电电路图一、概述述第三节高高压压断路器器的控制制回路和和信号装装置高压断路路器的控控制回路路是指用用控制开开关或遥遥控命令令操作断断路器跳跳、合闸闸的回路路。信号回路路是用来来指示一一次系统统设备运运行状态态的二次次回路。。用来显示示断路器器正常工工作的位位置状态态。用来显示示断路器器在事故故情况下下的工作作状态。。在系统出出现不正正常状态态时或在在故障初初期发出出的报警警信号。。信号按用途分位置信号：事故信号：预告信号：断路器的控制制和信号回路路要满足一定定的基本要求求。二、采用灯光光监视就地操操作的断路器器控制与信号号回路LW12型万能转换开开关控制开关是开开关柜就地控控制断路器跳跳、合闸的操操作元件。这种控制开关关有六个位置置：两个预备操作作位置（“预预备合闸”和和“预备跳闸闸”）；两个操作位置置（“合闸””和“跳闸””）；两个固定位置置（“合闸后后”和“跳闸闸后”）。LW12－开关接点图表表触点号1－23－45－67－89－1011－1213－1415－1617－1819－20

手柄位置

跳

闸

后－×－－－－×－－×预备合闸×－－－×－－－×－合

闸－－×－－×－×－－合

闸

后×－－－×－－×－－预备跳闸－×－－－－×－×－跳

闸－－－×－－×－－×断路器控制与与信号回路分分析：1.手动储能能合闸采用弹簧操动机构的断路器在首首次合闸前需需先储足能量量。行程开关按钮旋钮指示示灯3412弹簧储足能量量后，就可进进行合闸操作作。34122.手动跳闸闸34123412断路器自动跳跳闸后，而控控制开关SA仍处于“合合闸后”位置置，这种情况况称为“不对对应”关系。。事故跳闸信号号回路接通，，使中央信号号装置发出事事故音响信号号。事故信号的解解除：将SA转至““预备跳闸””→“跳跳闸”→““跳闸后””位，使其与与断路器恢复复对应关系。。4.电气防跳跳利用SF的闭锁触点。3412三、采用微机机远方监控的的断路器控制制和信号回路路远方就地防误操作联锁触点合位继电器合保继电器跳保继电器跳位继电器四、中央信号号装置对中央事故信信号装置的要要求是：在任一断路器器事故跳闸时时，能瞬时发发出音响信号号(电笛)，，并在控制屏屏或配电装置置上有表示事事故跳闸的具具体断路器位位置的灯光指指示信号。中央信号:事事故信号和和预告信号有能重复动作作和不能重复复动作两种,并能手动或或自动复归。。对中央预告信信号装置的要要求是：当供电系统发发生故障和不不正常工作状状态但不需立立即跳闸的情情况时，应及及时发出音响响信号（电铃铃），并有显显示故障性质质和地点的指指示信号（光光字牌指示））。目前，在无人人值班的自动动化变配电所所中，传统的的能重复动作作中央事故信信号与预告信信号装置已被被微机监控系系统所取代。。一、配电自动动化的主要内内容第四节配配电自动化概概论通常将变电所所综合自动化化、馈线自动动化、用户管管理自动化等等三方面的内内容称为配电电自动化系统统（DAS））。配电网SCADA系统地理信息系统统GIS需方管理DSM配电自动化DAS进线监视10kV变电电所自动化SA馈线自动化FA变压器巡检与与无功补偿负荷监控与管管理LCM远方抄表与电电能计费自动动化AMR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B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、配电自动动化的主要功功能1.配电网网的实时监视视与控制2.安全性性控制3.经济性性控制4.质量控控制5.负荷控控制随时了解配电电网内各重要要母线电压，，各配电线的的有功功率的的状况；反映映系统结构变变化后各种配配电变压器、、断路器及柱柱上开关的运运行状态；重重要用户负荷荷情况及其电电力和电量表表的信息等。。自动识别故障障→自动消除除故障(或隔隔离故障)→→自动恢复供供电由实时潮流计计算选择确定定配电网的最最佳运行方式式，使有功功功率网损最小小。保证供电的电电压和频率采用对用户负负荷进行远方方控制的方式式，以抑制高高峰负荷和提提高负荷率。。三、配电自动动化的通信（一）配电自自动化的通信信方式（二）配电自自动化的通信信规约（人工工语言言的语语法规规则及及应答答关系系）有线方方式包包括：：架空明明线或或电缆缆、配配电线线载波波、邮邮电本本地网网、租租用电电话线线、光光纤、、有线线电视视网（（CATV）、、现场场总线线和RS-485等等；无线方方式包包括：：一点多多址微微波、、传统统无线线电通通信、、无线线扩频频、卫卫星通通信、、无线线寻呼呼、数数控电电台等等。选用时时综合合考虑虑如下下几点点：（1））通信信的可可靠性性，（（2））通信信技术术的先先进性性，（（3））可行行性和和使用用维护护的方方便性性，（（4））配电电通信信的实实时性性，（（5））通信信系统统的可可扩充充性。。一、概概述第五节节变变电所所综合合自动动化系系统变电所所综合合自动动化是是将变变电所所的二二次设设备经经过功功能的的组合合和优优化设设计，，利用用先进进的计计算机机技术术、现现代电电子技技术、、通信信技术术和信信号处处理技技术，，实现现对全全变配配电所所的主主要设设备和和线路路的自动监监视、、测量量、自自动控控制和微机保保护，以及及与调度度中心心通信信等综合合性的的自动动化功功能。。优点：：①功能能综合合化所有二二次回回路功功能综综合为为一体体。②结构构微机机化主要插插件是是全微微机化化的分分布式式结构构，采采用网网络总总线连连接成成整体体。③操作作监视视屏幕幕化面对彩彩色大大屏幕幕显示示器进进行全全方位位监视视与操操作。。④运行行管理理智能能化具有在在线自自诊断断功能能和专专家系系统。。二、变变电所所综合合自动动化系系统的的基本本功能能（一））微机机远动动功能能1．““四遥遥”功功能：：遥信、、遥测、、遥遥控、、遥遥调2．事事件顺顺序记记录（（SOE））3．系系统对对时4．电电能采采集（（PA）5．自自恢复复和自自检测测功能能6．与与SCADA系系统通通信等等变电所所综合合自动动化系系统必必须具具有微微机远远动装装置（（RTU））的全全部功功能，，应能能集中中收集集变电电站内内的所所有信信息，，同时时可以以接收收上级级控制制调度度中心心的命命令，，输出出开关关控制制信号号，增增减控控制设设备信信号或或调节节设备备的整整定值值，并并返回回已完完成操操作的的信息息，归归纳起起来有有如下下功能能：（二二））微微机机继继电电保保护护功功能能微机机继继电电保保护护是是变变电电所所综综合合自自动动化化系系统统中中的的关关键键环环节节。。（三三））自自动动控控制制装装置置功功能能变电电所所综综合合自自动动化化系系统统必必须须具具有有保保证证安安全全、、可可靠靠供供电电和和提提高高电电能能质质量量的的自自动动控控制制功功能能。。三、、变变电电所所综综合合自自动动化化系系统统的的结结构构变电电所所综综合合自自动动化化系系统统的的体体系系结结构构，，可可以以分分为为集集中中式式和和分布布式式两大大类类；；从从组组屏屏方方式式上上，，可可分分为为集集中中组组屏屏和和分分散散布布置置两两类类。。根据据结结构构上上的的不不同同，，分分布布式式系系统统又又分分为为：：功能能分分布布式式（（集集中中组组屏屏））：：35～～110kV配配电电装装置置结构构分分布布式式（（分分散散布布置置））：：10kV及及以以下下配配电电装装置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

变压器温度保护测控单元

直流屏监控单元

站控层

通信层

单元层

RS485/422

结构构分分布布式式示示例例————10kV变变电电站站综综合合自自动动化化系系统统配配置置方方案案功能能分分布布式式示示例例：：35kV变变电电站站综综合合自自动动化化系系统统配配置置方方案案注：：IED(IntelligentElectronicDevice)，，智智能能电电子子设设备备功能能分分布布式式示例例：110kV变电站站综合自动动化系统配配置方案一、电源自自动切换装装置第六节微微机自自动控制装装置（一）电源源自动投入入装置的作作用与类型型工作电源与与备用电源源的接线方方式可分为为两大类：：明备用:指指在正常常时，备用用电源不投投入工作，，只有在工工作电源发发生故障时时才投入工工作。暗备用:指指在正常常时，两电电源都投入入，互为备备用。作用：用于于两路及以以上电源进进线的变配配电所中，，提高供电电可靠性。。微机备用电电源自动投投入装置（（自动切换换装置automaticswitchingequipment；；ASE））。在正常情况况下，QA1闭合，，QA2断断开，负荷荷由工作电电源供电。。当工作电源源故障时，，ASE动动作，将QA1断开开，切除故故障电源，，然后将QA2闭合合，使备用用电源投入入工作，恢恢复供电。。正常情况下下，QA1,QA2闭合，QA3断开开，两个电电源分别向向两段母线线供电。若电源A(B)发生生故障，ASE动作作，将QF1(QA2)断开，随随即将QA3闭合，，此时全部部负荷均由由B(A)电源供电电。（二）对备备用电源自自动投入装装置的基本本要求应保证在工工作电源断断开后投入入备用电源源。工作电源故故障或断路路器被错误误断开时，，自动投入入装置应延延时动作。。手动断开工工作电源、、电压互感感器二次回回路断线和和备用电源源无电压的的情况下，，不应起动动自动投入入装置。自动投入装装置动作后后，如备用用电源投到到故障上，，应使保护护加速动作作并跳闸。。应保证自动动投入装置置只动作一一次，以免免将备用电电源重复投投入永久性性故障回路路中。自动投入装装置中，可可设置工作作电源的电电流闭锁回回路。（三）微机机备用电源源自动投入入装置的原原理微机备用电电源自动投投入装置的的动作逻辑辑框图二、自动重重合闸装置置（一）概述述运行经验表明明，电力系系统的故障障特别是架架空线路上上的故障大大多是暂时时性的，多多数能很快快地自行消消除。因此此，采用自自动重合闸闸装置（ARE），，迅速恢复复供电，从从而大大提提高供电可可靠性。对于架空线线路来说，，一次重合合成功率可可达60％％～90％％。（二）对自自动重合闸闸装置的基基本要求自动重合闸闸装置可由由保护装置置或断路器器控制状态态与位置不不对应来启启动。手动或通过过遥控装置置将断路器器断开或将将断路器合合闸投入故故障线路上上随即由保保护跳闸将将其断开时时，自动重重合闸装置置均不应动动作。自动重合闸闸装置的动动作次数应应符合预先先的规定，，如一次重重合闸就只只应实现重重合一次。。当断路器处处于不正常常状态不允允许实现自自动重合闸闸时，应将将重合闸装装置闭锁。。（三）微机机自动重合合闸装置的的原理微机三相一一次自动重重合闸装置置的动作逻逻辑框图微机自动重重合闸装置置的加速段段保护逻辑辑框图一、负荷控控制系统第七节负负荷控控制与用电电管理自动动化电力负荷控制中心电力负荷控制终端单向终端负荷控制终端双向终端遥控开关遥控定量器双向控制终端双向三遥终端一个典型的双向控制终端的组成框图

二、用电管管理中的自自动抄表与与远程电能能计费系统统（一）多功功能电子式式电能表1．电