开闭所和配电变电所内自动化

配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 20241第第3 3章章 开闭所和配电变电所内自动化开闭所和配电变电所内自动化n3.1 3.1 远动装置远动装置(RTU)(RTU)的发展的发展n3.2 3.2 微机远动装置的基本功能微机远动装置的基本功能n3.3 3.3 微机远动装置的分类微机远动装置的分类n3.4 3.4 配电变电站自动化的若干问题配电变电站自动化的若干问题ü配电变电站：配电变电站：电压变换、汇集和分配电能电压变换、汇集和分配电能ü开闭所（开关站）：开闭所（开关站）：汇集和分配电能（无变压器）汇集和分配电能（无变压器）配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 20242配电变电所配电变电所开闭所开闭所开关柜开关柜配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202433.1 3.1 远动装置远动装置(RTU)(RTU)的发展的发展n触点式远动装置：第一代ü精度低、速度慢、可靠性差n数字式远动装置：第二代ü精度和速度有很大提高ü可靠性和灵活性差n微机远动装置：第三代ü速度快、功能强、应用灵活Ø集中式RTU：单CPU、模块间并行总线互联Ø多CPU分布式RTU：串行总线连接各智能模块 任务分散、结构灵活配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202443.2 3.2 微机远动装置的基本功能微机远动装置的基本功能n3.2.13.2.1、四遥功能、四遥功能遥信（YX）、遥测（YC）、遥控（YK）、遥调（YT）。根据：电力系统调度自动化设计规程DL5003-91 地区电网调度自动化设计技术规范 DL5002-91Ø遥信ü采用无源接点方式：遥信输入-继电器触点闭合、断开ü遥信量：开关位置信号、变压器内部故障综合信号、保护动作信号、通信设备运行状态、调压变压器抽头位置、自动调节装置运行状态、事故总信号、装置总电源停电等配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 20245Ø遥控ü采用无源接点方式、正确动作(不误动)率99.99%ü遥控量：断路器的分-合、电容器投-切、电抗器投-切等Ø遥调ü采用无源接点方式、正确动作(不误动)率>99.99%ü遥调量：有载调压变压器抽头的升-降、有分级升-降功能的场合等Ø遥测ü分类：重要遥测、次要遥测、一般遥测、总加遥测ü遥测量：变压器的有功和无功、线路的有功功率、母线电压和线路电流、温度、压力、流量（流速）、周波频率、主变油温等配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 20246n3.2.23.2.2、事件顺序记录（、事件顺序记录（SOESOE）ü记录内容：系统内事故发生时，各断路器和继电保护动作状态和动作时间-事件顺序ü目的：调度员做出运行对策、进行事故分析ü指标： 时间分辨率站内分辨率：同一RTU内，顺序发生一串事件后，两件事件间能够分辨的最小时间（一般要求<5ms）；站间分辨率：各RTU之间，顺序发生一串事件后，两件事件间能够分辨的最小时间（一般要求<10ms）。ü事件信息取得：断路器辅助触点（与灭弧有误差） 分项保护出口动作信号（不用信号继电器）配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 20247n3.2.33.2.3、系统对时、系统对时ü目的：系统统一时钟 （ex.SOE）ü措施：利用全球定位系统GPS提供的时间频率同步对时（需要GPS接收机、天线、放大器，经RS-232与RTU连接）采用软件对时（受通信速率等影响、需修正措施、但不需硬件设备）n3.2.43.2.4、电能采集、电能采集ü采集量：各条进线电度值、主变两侧电度值ü方法：智能电度表+通信配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 20248n3.2.53.2.5、自恢复和自检功能、自恢复和自检功能ü目的：连续完成与SCADA通信（采集、上报、接收 命令）ü要求：在受干扰程序“跑飞”、通信中断、死机、电源掉电等情况时，在短时间内自动恢复、程序从新开始运行。ü实现： 自检程序n3.2.63.2.6、和、和SCADASCADA系统通信系统通信ü通信规约：十余种，例如应答式-Polling循环式-CDT对等式-DNPMODBUSIEC60870-5-101/103ü通信波特率：1502400bit/s或更高配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 20249n3.2.73.2.7、其他功能、其他功能ü当地显示与参数整定输入： 当地键盘、LED或液晶显示器；ü一发多收；üCRT显示、打印制表。配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 2024103.3 3.3 微机远动装置的分类微机远动装置的分类按体系结构分类：ü集中式RTU；ü分布式RTU ：功能分布式、结构分布式。按采样方式分类：ü直流采样RTU；ü交流采样RTU 。按组屏方式分类：ü集中组屏；ü分散布置 。按结构分类：ü机柜式；ü机箱式； ü壁挂式；ü单元模块化。配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202411集中式微机远动装置（1/2）n典型结构Z80ACPUModemModemKBAI1AI2SI1SI2SOCPASORSGWDTSIO1SIO3SIO2调度所1IEEE-796 BUSCRT自检调度所2ü CPU：唯一的智能模块，管理非智能模块、与调度通信、外接CRT自检ü SI：遥信模块ü AI：遥测模块ü PA：电能脉冲量采集模块ü SOC：遥控模块ü SOR：遥调模块ü KB：键盘与显示器模块ü SG：开关组态模块ü WDT：监视定时器模块ü 单CPUü 并行总线：传输<30cmü 集中组屏配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202412集中式微机远动装置（2/2） -典型结构n机柜式n机箱式配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202413分布式微机远动装置（1/4）分布式RTU的优点：ü 布置灵活、便于采集地理上分布的信号；ü 连线简单、可靠性高；ü 便于扩容，容量可增大；ü 便于采用交流采样方式；ü 便于实现多规约转发和一发多收。问题提出：RTU采集量增多、遥控和遥调量增多 单CPU无法 SOE站内分辨率要求提高 满足要求分布式RTU的特征：ü 多CPU、串行总线、智能摸板；ü 既可柜中组屏、又可分散布置。配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202414分布式微机远动装置（2/4） -功能分布式微机远动装置M：调制解调器KB：键盘与显示器按功能划分模块：ü智能遥信模块（IYX）ü智能遥测模块（IYC）ü智能电度模块（IPA）ü智能遥控模块（ISOC）ü智能遥调模块（ISOR）üCPU模块CPU主CPU从IYX2IYX1IYC1IPAISOCISORKBM主站1M主站3M主站2内部串行总线配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202415分布式微机远动装置（3/4） -结构分布式微机远动装置问题提出：希望同一台设备或同一面柜子需要的四遥量布置在一个单元模块-面向对象设计优点：可置于开关柜中保护和监控功能合二为一LON WORKS LON WORKS 现场总线现场总线1号主变保护监控单元1号主变后备保护单元2号主变保护监控单元2号主变后备保护单元10kV甲线保护监控单元10kV乙线保护监控单元10kV丙线保护监控单元10kV丁线保护监控单元10kV联络保护监控单元补偿电容器保护监控单元集中转发单元或当地功能ModemU，I，P，Q开关位置，保护信号遥控开关合闸/分闸配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202416分布式微机远动装置（3/4） -结构分布式微机远动装置主控室照片：主控室照片：配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202417分布式微机远动装置（3/4） -结构分布式微机远动装置仪表柜：配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202418分布式微机远动装置（4/4） -采用智能电表简化微机远动装置的结构智能化多功能电能表：省去RTU中的遥测部分采集有功电能、无功电能；电流、电压；有功功率、无功功率、功率因数问题：遥测刷新速度慢（配电自动化可以接受）智能电能表CPU模块Modem智能遥信遥控模块智能遥信遥控模块智能遥信遥控模块智能电能表智能电能表配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202419微机远动装置的选择各种RTU体系结构的特点和适用范围体系结构特 点适 用 范 围集中式RTU单CPU、并行总线、集中组屏、无微机保护功能小区变、小型配电变电站和开闭所功能分布式RTU多CPU、串行总线、智能模块、一般集中组屏且无微机保护功能中、小型配电变电站和开闭所、大型配电变电站和开闭所的改造结构分布式RTU多CPU、串行总线、面向对象的智能模块、适合分散布置、有微机保护功能新建配电变电站和开闭所、变电站综合自动化用多功能电能表简化RTU结构RTU仅需要遥控、遥调和遥信部分，从多功能电能表获得遥测和电能信息出线负荷需要分时计费的配电变电站和开闭所配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202420直流采样和交流采样（1/2）n直流采样：采用变送器进行的采样变送器的作用：Ø强信号（100V、5A）转化为弱信号（+5V、 + 1mA）；Ø交流信号转化为直流信号；Ø从瞬时信号获得有效值；Ø确保输出直流与输入测量量满足线性关系；Ø实现输入输出隔离。直流采样存在问题：Ø变送器输出不正常时影响遥测数据的准确性；Ø遥测数据的实时性受变送器响应时间影响，不能及时反映故障瞬间情况；Ø变送器维护工作量大；Ø变送器增加工程造价和占地。配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202421直流采样和交流采样（2/2）n交流采样：不经变送器，直接采集交流量并加以处理，计算各有效值-微机取代变送器。采样保持器（S/H）： 同时启动采样S/H多路开关S/HS/HS/HS/HS/HA/D并行总线启动信号配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 2024223.4 3.4 配电变电站自动化的若干问题配电变电站自动化的若干问题（1/6）Ø环境温度和湿度问题：RTU在严冬启动困难-站内多数无空调、取暖措施 （主要发生在停电、关机芯片降温后）ü措施1 监视定时器WDT：能在严冬工作的工业品级芯片 其他芯片：民用芯片（多次启动、直至成功）ü措施2 加热、除湿配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202423配电变电站自动化的若干问题配电变电站自动化的若干问题（2/6）Ø状态量采集（图3-8）三类开关量：Ø保护继电器的输出触点：反映动作情况 在室内、直接接入带光电隔离的SI板Ø断路器、刀闸的辅助触点：反映开/合状态 经转换继电器（K）接入Ø断路器、刀闸等设备的故障信号：反映故障 （例，压力监视）经转换接入问题：继电器转换-延时造成SOE分辨率降低（SA可接受）配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202424配电变电站自动化的若干问题配电变电站自动化的若干问题（3/6）Ø小电流接地选线应用：出线较多的配电变电所和10kV开闭所目的：及时发现单相接地故障的线路，采取相应措施远方获得选线结果：小电流接地选线装置与RTU接口配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202425配电变电站自动化的若干问题配电变电站自动化的若干问题（4/6）Ø防跳跃机构断路器跳跃现象：遥控合闸于故障线路，开关跳闸，若合闸脉冲仍然存在，开关再次合闸-跳闸。措施：加装防跳跃机构 （很多开关操作回路中有防跳跃机构）配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202426配电变电站自动化的若干问题配电变电站自动化的若干问题（4/6）分闸状态：Q1处于闭合状态，Q2打开SA处在分闸后位置，10-11接通，绿灯亮，表示断路器处于分闸状态。继电器KLJ电流线圈不接通，其KLJ-1处于常开， KLJ-2处于常闭， KLJ-3处于常开。配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202427配电变电站自动化的若干问题配电变电站自动化的若干问题（4/6）手动合闸：Q1处于打开状态，Q2闭合SA处在合闸位置，5-8接通，16-13接通，红灯亮，表示断路器处于合闸状态。但电流不足以启动KLJ和Y2配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202428配电变电站自动化的若干问题配电变电站自动化的若干问题（4/6）手动合闸：若此时保护动作，则Y2电流足够跳闸,且继电器KLJ电流线圈接通，KLJ-2打开，断开手动合闸K的驱动回路，以防止值班人员手动合闸后未放开SA手柄，或自动重合闸装置的触点粘住。其KLJ-1闭合，KLJ电压线圈自保持，直到SA和自动合闸命令全消失。配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202429配电变电站自动化的若干问题配电变电站自动化的若干问题（4/6）Ø有功功率采集三相三线制：两瓦特计法三相四线制（中性点接地系统）：三瓦特计法配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202430配电变电站自动化的若干问题配电变电站自动化的若干问题（5/6）Ø电量采集方法一：脉冲电能表问题1：脉冲计数误差ü丢脉冲问题：瞬间干扰RTU死机，复位过程中的脉冲丢失ü电磁干扰问题：电能表与RTU之间的长距离电缆，电磁干扰造成伪脉冲问题2：电能表的表底值üRTU复位时无很好的办法自动装入表底值方法二：智能电能表特点：精度高、干扰不会造成不良影响、实现分时计费和召唤带时标的历史记录方法三：利用RTU采集的有功功率数据积分计算问题：积累误差大、精度不高配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202431配电变电站自动化的若干问题配电变电站自动化的若干问题（6/6）Ø无人值班变电站遥信信号的处理保护信号复归：ü遥控复归ü延时自动复归简化遥信量：ü合并同类型的信号-合并保护动作信号、开关组合信号ü不采集刀闸位置信号配电设备及配电自动化配电设备及配电自动化Tuesday, September 17, 202432思考题1、微机远动装置应该具有哪些基本功能？“四遥”指什么？完成什么具体任务？2、什么是分布式RTU和集中式RTU？各有什么优缺点？分布式RTU有分为哪两种，为什么这样分？3、什么是直流采样和交流采样？有什么区别？4、什么是小电流接地选线？选择性与什么有关？5、什么是开关跳跃现象？6、推导两表法测功率的公式。