【文章內(nèi)容簡介】 存在著一定的差距，但配電中心對 雙纖自愈 配電主站 城中變西 郊變 金山變 PDH 系統(tǒng) 正東路開 閉所 1 正東路開 閉所 2 正東路開 閉所 3 團結(jié)變 丁卯安居 開閉所 2 丁卯安居 開閉所 1 FTU FTU FTU FTU FTU FTU FTU 配 FTU 通 信 前 置 1 通 信 前 置機 2 通 信 前 置機 3 SDH 開閉所 1 RTU1 開閉所 2 RTU2 開閉所 3 RTU3 通 信 前 置機 4 開閉所 4 RTU4 開閉所 5 RTU5 TTU TTU TTU TTU TTU TTU 圖 主站與配電終端通信結(jié)構(gòu)華北電力大學碩士學位論文 10 配電網(wǎng)重要時間的實時性響應(yīng)，仍然有相當高的要求。因此，除了要規(guī)劃合理的通 訊子網(wǎng)的結(jié)構(gòu)外，在通訊協(xié)議的選擇和站端對終端設(shè)備的巡測方式的設(shè)計上，同樣 也得合理地選擇。站端系統(tǒng)與終端的通訊協(xié)議，要求具備重要事件優(yōu)先檢出，并優(yōu) 先傳送，站端對重要數(shù)據(jù)也具備優(yōu)先處理原則，才可以保持配電自動化系統(tǒng)整體的 實時性。目前較常用的協(xié)議有 ， IEC8705101 等。 配電終端 配電終端主要是監(jiān)控、監(jiān)測中壓 10kV 電力網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的自動化單元，主要有監(jiān) 控開關(guān) FTU、 開閉所 RTU、配電變壓器 TTU 組成。 FTU 是安裝在柱上開關(guān)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、控制終端裝置。 FTU 現(xiàn)場采集開關(guān)的 位置信號、電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、電量等數(shù)據(jù)，執(zhí)行主站遙控命令 對開關(guān)進行分、合閘控制操作。主站通過 FTU 的測量實現(xiàn)配網(wǎng)的 SCADA 功能，并 能通過對各 FTU 的控制實現(xiàn)配網(wǎng)的故障識別、故障隔離、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)及 配網(wǎng)的無功 / 電壓控制和優(yōu)化運行等功能。 FTU 的功能主要可體現(xiàn)在： （ 1）采集并發(fā)送狀態(tài)量信息，遙信變位主動上報 （ 2）采集并發(fā)送模擬量測值 （ 3）過電流識別（短路、過流、浪涌） （ 4）故障區(qū)段的自動隔離和恢復 （ 5）接受并執(zhí)行遙控命令 （ 6）被測量越死區(qū)傳送 （ 7）越限告警 （ 8）交流采樣 （ 9）接地故障報告 （ 10）程序自恢復 （ 11）支持主動上報規(guī)約 （ 12）裝置自測 （ 13）與主站通訊功能 （ 14）裝置遠程診斷 （ 15）遠程參數(shù)下載 （ 16）自帶 UPS （ 17）開關(guān)失電后對開關(guān)作一次分合操作 開閉站終端（ RTU）是安裝在開閉所的數(shù)據(jù)采集與控制終端裝置，開閉站 RTU 完成對開閉所開關(guān)設(shè)備的位置信號，電壓、電流、有功、無功、功率因數(shù)、電量等 數(shù)據(jù)的采集，執(zhí)行主站遙控命令，對開關(guān)進行分、合閘操作。開閉所 RTU 通過光纖華北電力大學碩士學位論文 7 第二章 配電自動化系統(tǒng)概述 配電自動化系統(tǒng)構(gòu)成 配電自動化的內(nèi)容是對城域所轄的柱上開關(guān)、開閉所、配電變壓器進行監(jiān)控和 協(xié)調(diào)。既要實現(xiàn) FTU 的三遙功能，又要實現(xiàn)對故障的識別和控制功能。從而配合配 電自動化主站實現(xiàn)城區(qū)配網(wǎng)運行中的工況監(jiān)測、網(wǎng)絡(luò)重 構(gòu)、優(yōu)化運行。另外，作為 系統(tǒng)自動化的一部分，它直接面向用戶，且信息量大，故要求它必須具備很先進的 適應(yīng)性和強大的多系統(tǒng)接口能力。與其它自動化系統(tǒng)比 ,它在使用上的特點是協(xié)調(diào)和 集成 ,在充分數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)上發(fā)揮集成后系統(tǒng)整體的性能以支持和帶動電力企業(yè) 業(yè)務(wù)和管理水平的提高。 配電自動化的內(nèi)容和特點決定了配電自動化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)當是一個分層、分級、分 布式的監(jiān)控管理系統(tǒng)，應(yīng)遵循開放系統(tǒng)的原則，按全分布式概念設(shè)計，系統(tǒng)整體設(shè)計可 分為主站系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和監(jiān)控終端單元三部分。下面分別這三部分進行簡述。 主 站系統(tǒng) 主站系統(tǒng)是整個自動化系統(tǒng)的樞紐和中央。為了提高網(wǎng)絡(luò)的快速可靠性，主站 系統(tǒng)一般采用高速以太網(wǎng)雙機配置、互為備用。該網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成配網(wǎng)自動化的調(diào)度中心 (中心主站 )，是由共享同一數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)配網(wǎng)自動化不同功能的工作站及服務(wù)器組 成。系統(tǒng)硬件設(shè)備及接口符合國際工業(yè)標準。操作系統(tǒng)可選用中文 WindowNT 網(wǎng)絡(luò) 或 Unix 操作系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)之上提供配網(wǎng)自動化軟件支持平臺，包括數(shù)據(jù)庫軟件、 人機交互軟件、通信軟件、分布式的配電監(jiān)控、管理應(yīng)用軟件。采用開放式和分布 式的體系及面向?qū)ο蠹夹g(shù)，具有開放性和可擴展性 。應(yīng)用軟件以配網(wǎng)實時數(shù)據(jù)庫為 基礎(chǔ)，應(yīng)用客戶機 /服務(wù)器模式，各自獨立實現(xiàn)不同的自動化功能。系統(tǒng)的接口能力 及開放性全依賴于這一層，所以目前良好的主站系統(tǒng)一般要求達到以下要求： （ 1） 底層數(shù)據(jù)的同一共享 (數(shù)據(jù)庫唯一，標準接口 )； （ 2） SCADA 與地理信息系統(tǒng) (GIB)緊密集成； （ 3） 實時數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)的結(jié)合 (“營配合一” ,與電力 MIS 集成 )； （ 4） 先進、靈活的發(fā)布和支持查詢能力；華北電力大學碩士學位論文 8 通訊系統(tǒng) 通訊系統(tǒng)是將各子系統(tǒng)有機連接起來的非常重要的環(huán)節(jié)，是配電自動 化系統(tǒng)的神經(jīng) 系統(tǒng)。配電自動化的許多功能都要通過通訊系統(tǒng)來進行，一個完善、高速可靠的通訊網(wǎng) 絡(luò)，對配電自動化的實時監(jiān)控起著至關(guān)重要的作用。通信系統(tǒng)可分兩層，即主站與其他 系統(tǒng)間的通信和主站與配電終端間的通信。 主站與其他系統(tǒng)間的通信 配電自動化主站系統(tǒng)與 EMS 要進行數(shù)據(jù)交換，從 EMS 獲取變電站的數(shù)據(jù)信息，并 可將配電自動化系統(tǒng)的信息，按要求傳送給 EMS；同時，配電自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息， 可以在 MIS 上進行發(fā)布，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)瀏覽功能。由于配電自動化系統(tǒng)（ DMS）、 EMS、 MIS 都建成了各自的計算機網(wǎng)絡(luò)，供電企業(yè)的各個單位之間，基本上都實現(xiàn)了局域網(wǎng)互 圖形、數(shù)據(jù)維護 Laser printer 網(wǎng)關(guān) 數(shù)據(jù) 庫 . 服務(wù)器 光端機 A 光端機 B MIS 操作后臺 1操作后臺 2操作后臺 N 市調(diào)遠程終端用 戶服務(wù)中 心遠程終端 EMS 網(wǎng)關(guān) 模擬盤驅(qū)動主機 幀中繼 圖 2 ? DMS主站系統(tǒng)硬件構(gòu)成 通訊前置 A通訊前置 B 幀中繼 光 纖 環(huán) 網(wǎng) 圖 主站構(gòu)成華北電力大學碩士學位論文 11 與主站進行通訊。 RTU 主要的功能有： （ 1）采集并發(fā)送狀態(tài)量信息，遙信變位主動 上報 （ 2）采集并發(fā)送數(shù)字量 （ 3）采集并發(fā)送模擬量測值 （ 4）采集并發(fā)送脈沖計數(shù)值 （ 5）過電流識別（短路、過流、浪涌） （ 6）故障區(qū)段的自動隔離和恢復 （ 7）接受并執(zhí)行遙控命令 （ 8）接受并執(zhí)行校時命令 （ 9）被測量越死區(qū)傳送 （ 10）越限告警 （ 11）事件順序記錄并向遠方傳送，站內(nèi)分辨率 10ms （ 12）交流采樣 （ 13）接地故障報告 （ 14）程序自調(diào)，單端運行 （ 15）支持主動上報規(guī)約 （ 16）通道監(jiān)視 （ 17）裝置自診斷，遠程診斷 （ 18）遠程參數(shù)下載 （ 19）自帶 UPS （ 20）與主站及當?shù)?保護設(shè)備通信功能 配變監(jiān)測終端（ TTU）是安裝于共用變壓器旁的監(jiān)測終端裝置。采集配電變壓器的 電流、電壓、有功、無功、分時電量、電壓合格率等數(shù)據(jù)， TTU 通過 RS485 接口利用 光纖或雙絞電纜與 FTU 內(nèi)通信節(jié)點聯(lián)接，經(jīng)通信節(jié)點與主站進行通訊。 FA 的實現(xiàn) 不同母線的兩條出線通過聯(lián)絡(luò)開關(guān) S 3 聯(lián)成手拉手供電環(huán)，在正常情況下，出口 開關(guān)（斷路器） CB CB2 和分段開關(guān) S 1 、 S 2 、 S 4 、 S 5 處于合狀態(tài)，線路 A、 B、 C、 D、 E、 F 均帶電。如下圖 所示：華北電 力大學碩士學位論文 12 當在線路 B 發(fā)生永久相間故障時，故障電流流過斷路器 CB和分段開關(guān) S 1 ， 斷路器斷開重合在分開，在此過程中 FTU0、 FTU1 檢測到故障電流，向主站報過流 信號，而 FTU FTU FTU FTU FTU6 無過流信號，主站根據(jù)收集到的過流 信號和斷路器 CB1 分信號后，遙控分開開關(guān) S 1 、 S 2 ，合上斷路器 CB1 和開關(guān) S 3 ， 故障被隔離， C 段負荷被轉(zhuǎn)帶后恢復供電。如下圖 所示。 故障定位的實現(xiàn)思路 FTU 的豐富測量功能使 得線路上開關(guān)處的三相電流、三相電壓可以方便得到， S 3 S 1 S 2 S 4 S 5 CB 1 CB 2 圖 FA 故障處理和負荷轉(zhuǎn)帶 A B C D E F FTU0 斷路器 分段開關(guān) FTU1 FTU2 FTU3 FTU5FTU4 FTU6 S 3 S 1 S 2 S 4 S 5 CB 1 CB 2 圖 手拉手環(huán)供電方式 A B C D E F FTU0 斷路器 分段開關(guān) FTU1 FTU2 FTU3 FTU5FTU4FTU6華北電力大學碩士學位論文 13 導致電氣特征量的選取不再依 賴于零序電流； FTU 具有很高的測量精度，有利于特 征提??；配電自動化的通信系統(tǒng)使得新一代小電流接地保護能夠獲取任意 FTU 處的 特征量并進行綜合比較。利用完全分布的 FTU 很容易得到整個配電網(wǎng)的電氣特征量 分布情況，通過配電主站綜合分析各 FTU 處的故障特征，確定出故障線路及故障區(qū) 段。華北電力大學碩士學位論文 15 I (0) = ,1(0),2(0),(0),(0) ,1(0),2(0),(0),(0) 2,1(0)2,2(0)2,(0)2,(0) 1,1(0)1,2(0)1,(0)1,(0) 2 1 n j nnnjnm iiijim jm jm IIII IIII IIII IIII LL MMLMLM LL MMLMLM LL LL (32) 主站獲取各點 FTU 的零序電流值，實時刷新電流數(shù)組，并記錄在后臺的歷史庫 中。同理，可獲得零序電壓數(shù)組： U (0) = ,1(0),2(0),(0),(0) ,1(0),2(0),(0),(0) 2,1(0)2,2(0)2,(0)2,(0) 1,1(0)1,2(0)1,(0)1,(0) 2 1 n j nnnjnm iiijim jm jm UUUU UUUU UUUU UUUU LL MMLMLM LL MMLMLM LL LL (33) 以出線各段的零序電壓為參考，零序電流相角數(shù)組： θ (0) = ,1(0),2(0),(0),(0) ,1(0),2(0),(0),(0) 2,1(0)2,2(0)2,(0)2,(0) 1,1(0)1,2(0)1,(0)1,(0) 2 1 n j nnnjnm iiijim jm jm θθθθ θθθθ θθθθ θθθθ LL MMLMLM LL MMLMLM LL LL (34) 零序電流無功分量 在配電自動化網(wǎng)絡(luò)中，線路一般不超過數(shù)十公里，線路分布特性可用集中“ Π” 型等值電路來表示 [25] 。而在 NUS 中，由于線路的零序工頻等值電阻和感抗相對容抗 來說可以被忽略，線路特性可用電容來近似 [26] ，故其電容電流也通過計算零序電流 的無功分量來近似。 當放生單相接地故障時，非故障線路上各線段留過的零序電流 為自本段線路首端至本條線路末端這段線路對地的電容電流，其方向均由母線流向 線路；而故障線路首端的零序電流為全系統(tǒng)非故障線路對地電容電流之和，在故障 線路的接地點至母線這區(qū)段中，流過分段開關(guān)的零序電流在數(shù)值上較本故障線路首 端的零序電流大，其方向均為線路流向母線，而故障點后各段的零序電流方向為母 線至線路。各段的零序電流的無功分量 ijQ I ,(0) ： *sin() i, j(0)Qi,j(0)i,j(0) I = Iθ (35)華北電力大學碩士學位 論文 16 于是得到零序電流無功分量數(shù)組： I (0)Q = nQnQnjQnmQ iQiQ