【正文】 供電，再到利用現(xiàn)代通訊及計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)集中遙信 、遙控，并對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息的 自動(dòng)化處理及監(jiān)控的發(fā)展過(guò)程。德國(guó)的一些配電公司從實(shí)際需要出發(fā)，在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)成熟區(qū)域，經(jīng)過(guò)站點(diǎn)優(yōu)化 和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，在網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵站點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化功能，以較少的投資來(lái)?yè)Q取較大幅度減少的恢復(fù)供電時(shí)間；在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定后，局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵點(diǎn)實(shí)施應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)。饋線自動(dòng)化是美國(guó)提高配網(wǎng)系統(tǒng)供電可靠性最有效的技術(shù)手段之一。 美國(guó)配電線路以放射狀為主，系統(tǒng)采用中性點(diǎn)接地方式，配電一次 設(shè)備 制造 水平較高，基本能實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。 配電自動(dòng)化 的功能保障了 供電可靠性，改善供電質(zhì)量，提升電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)效率和滿足用戶需求 國(guó) 外配電自動(dòng)化的發(fā)展 歐美 國(guó)家的配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展較早 。圖資系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)線路圖形與數(shù)據(jù)的結(jié)合，能夠?qū)?shí)際線路進(jìn)行理論計(jì)算。 配電自動(dòng)化系統(tǒng)配 電 管 理 層 運(yùn) 行 管 理 自 動(dòng) 化用 電 管 理 自 動(dòng) 化配 電 網(wǎng) 分 析 軟 件 系 統(tǒng)基 礎(chǔ) 自 動(dòng) 化 層配 電 S C A D A變 電 所 自 動(dòng) 化饋 線 自 動(dòng) 化 F A圖 資 系 統(tǒng) 自 動(dòng) 制 圖 A M設(shè) 備 管 理 F M地 理 信 息 系 統(tǒng) G I S 圖 12 配電自動(dòng)化系統(tǒng) 配電網(wǎng)自動(dòng)化除了配電線路及相應(yīng)的電力設(shè)備，還包括了通訊、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、電力 (負(fù)荷 )監(jiān)控、節(jié)能、電網(wǎng)規(guī)約等，通過(guò)多種技術(shù)與高性能電力設(shè)備的有機(jī)結(jié)合，更好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行的科學(xué)管理。配電管理層主要實(shí)現(xiàn)配電管理、停電管理、工程管理、電能計(jì)量管理及配電高級(jí)應(yīng)用，其內(nèi)容包括配電系統(tǒng)運(yùn)行管理自動(dòng)化系統(tǒng)、用電管理自動(dòng)化系統(tǒng)、配電網(wǎng)分析軟件 系統(tǒng) (DPAS)?；A(chǔ)配電自動(dòng)化層主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行工況監(jiān)視和控制、故障實(shí)時(shí)處理，包括變電站 (配電所 )自動(dòng)化系統(tǒng)、饋線自動(dòng)化 (Feeder Automation ，簡(jiǎn)稱(chēng)為 FA)、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（ Supervisory Control And Data Acquisition，簡(jiǎn)稱(chēng)為 SCADA）。從力求保證用戶供電質(zhì)量，提高電力行業(yè)服務(wù)水平，縮減電力系統(tǒng)運(yùn)行成本的觀點(diǎn)來(lái)看，配電自動(dòng)化是一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一的整體。 配 電 主 站通 信 網(wǎng)配 電 子 站 配 電 子 站通 信 網(wǎng) 通 信 網(wǎng)D T UD T U D T UT T U F T UF T UF T U柱 上開(kāi) 關(guān)柱 上開(kāi) 關(guān)柱 上開(kāi) 關(guān)配 電室環(huán) 網(wǎng)柜環(huán) 網(wǎng)柜環(huán) 網(wǎng)柜 圖 11 配電自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成 配電自動(dòng)化在建設(shè)與發(fā)展過(guò)程中，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)與高性能電力設(shè)備的有機(jī)結(jié)合，更好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行監(jiān)視和控制。 根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司印發(fā)的 Q/GDW3822020《配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)導(dǎo)則》，配電自動(dòng)化的定義是：“以一次網(wǎng)架和設(shè)備為基礎(chǔ)，以配電自動(dòng)化系統(tǒng)為核心，綜合利用多種通信方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)（含分布式電源、微網(wǎng)等）的監(jiān)測(cè)與控制，并通過(guò)與相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的信息集成，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的科學(xué)管理。第 1 頁(yè) 目 錄 1 緒論 ............................................................................................................................................. 3 配電自動(dòng)化的概述 3 國(guó)外配電自動(dòng)化的發(fā)展 4 我國(guó)配電自動(dòng)化的發(fā)展 5 開(kāi)展配電自動(dòng)化的意義與未來(lái)趨勢(shì) 6 2 配電自動(dòng)化的內(nèi)容 ..................................................................................................................... 9 配電自動(dòng)化的主要內(nèi)容 9 饋線自動(dòng)化系統(tǒng)三種應(yīng)用模式與分析 10 電壓時(shí)間型饋線自動(dòng)化優(yōu)勢(shì) 11 3 電壓時(shí)間型饋線自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn) ............................................................................................... 13 實(shí)現(xiàn)電壓 時(shí)間型饋 線自動(dòng)化的設(shè)備 13 電壓時(shí)間型柱上負(fù)荷開(kāi)關(guān)功能特點(diǎn) 14 饋線終端功能模式 14 饋線終端用于輻射狀電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的故障檢測(cè)及恢復(fù)供電的原理（ S 功能） 15 饋線終端用于環(huán)狀電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的故障檢測(cè)及恢復(fù)供電的原理（ L 功能） 17 饋線終端閉鎖功能的原理 19 電壓時(shí)間型饋線自動(dòng)化模式動(dòng)作實(shí)例 20 4 電壓 時(shí)間型開(kāi)關(guān)控制器的功能需求 ...................................................................................... 23 概述 23 電壓時(shí)間型開(kāi)關(guān)控制器的功能要求 23 電壓時(shí)間型開(kāi)關(guān)控制器的實(shí)現(xiàn) 24 5 電壓時(shí)間型開(kāi)關(guān)控制器核心電路圖 ....................................................................................... 26 控制器核心 CPU 26 27 晶振回路 27 27 復(fù)位電路 28 模擬量輸入和采集 28 遙信輸入回路 31 信號(hào)輸出回路 32 通信部分 33 6 失效中繼模塊 ........................................................................................................................... 34 概述 34 電壓監(jiān)測(cè)回路 34 電壓檢測(cè) 34 故障電壓指示 35 第 2 頁(yè) 電源切換回路 36 合閘回路 36 分合閘控制回路 37 結(jié)合 CPU控制整體分析裝置運(yùn)行 38 裝置正常工作： 38 裝置未正常工作： 39 7 電壓時(shí)間型開(kāi)關(guān)控制器儀器測(cè)試 ........................................................................................... 39 概述 39 X時(shí)間閉鎖功能測(cè)試 39 40 瞬時(shí)加壓閉鎖功能測(cè)試 41 7. 5 兩側(cè)電壓閉鎖功能測(cè)試 42 失效中繼模塊功能測(cè)試 43 8 總結(jié) ........................................................................................................................................... 45 第 3 頁(yè) 1 緒論 配電自動(dòng)化的概述 在電力系統(tǒng)的 發(fā)輸變電、供配電 環(huán)節(jié)中，配電是直接面對(duì)用戶的環(huán)節(jié)，與人們?nèi)粘Ｓ秒娰|(zhì)量關(guān)系密切，提高配電自動(dòng)化水平，能夠大大提高供電可靠性，減少停電時(shí)間，提高供電質(zhì)量。因此對(duì)于配電自動(dòng)化的研究是十分有意義的?！? 配電自動(dòng)化系統(tǒng) (distribution automation system，簡(jiǎn)稱(chēng)為 DAS)包括了配電主站、配電終端、配電子站和通信通道等部分，系統(tǒng)的構(gòu)成如圖 11 所示，其中，配電終端是數(shù)據(jù)處理 /存儲(chǔ)、人機(jī)聯(lián)系和實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用功能的核心；配電終端是安裝在一次設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化裝置 ，可分為饋線終端（ feeder terminal unit，簡(jiǎn)稱(chēng) FTU)、配變終端單元 (transformer terminal unit，簡(jiǎn)稱(chēng) TTU)、站所終端單元 (distribution terminal unit，簡(jiǎn)稱(chēng) DTU） ；配電子站是主站與終端的中間層設(shè)備，一般用于通信匯集，也可 以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)區(qū)域監(jiān)控功能 ， 子站的設(shè)置可以選擇的，配電終端也可以通過(guò)通信網(wǎng)直接與主站進(jìn)行信息交互 ；通信通道是連接配電主站、配電終端和配電子站之間實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)。 將配電網(wǎng)在正常以及事故 情況下的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制、計(jì)量等信息及時(shí)有效的傳遞給供電部門(mén)，使供電部門(mén)的管理工作融合在一起，改善供電質(zhì)量，與用戶之間建立起更加密切更加人性化的關(guān)系，以合理的價(jià)格和服務(wù)滿足用戶的多樣性要求，力求達(dá)到供電經(jīng)濟(jì)性最好，企業(yè)管第 4 頁(yè) 理更為有效。 配電自動(dòng)化系統(tǒng)從功能上主要可以分為三大部分的內(nèi)容：基礎(chǔ)配電自動(dòng)化層、圖資系統(tǒng)、配電管理層。圖資系統(tǒng)的目的是形成以地理背景為依托的分布概念，以及電網(wǎng)資料分層管理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，包括地理信息系統(tǒng) (Geographic Information System，簡(jiǎn)稱(chēng)為 GIS)，自動(dòng)制圖（ AM），設(shè)備管理（ FM）。配電自動(dòng)化個(gè)功能部分關(guān)系如圖 12 所示?；A(chǔ)自動(dòng)化層的功能保證了 配電網(wǎng)的可靠運(yùn)行：配電 SCADA對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，并及時(shí)向電網(wǎng)的調(diào)度、管理人員提供配電網(wǎng)的運(yùn)行信息，還 給電力系統(tǒng)的高級(jí)應(yīng)用軟件提供 信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的優(yōu) 化控制；饋線自動(dòng)化 實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的自動(dòng)判斷和隔離，同時(shí)能夠最大限度的恢復(fù)對(duì)非故障線路的供電；變電站自動(dòng)化為變電站 的運(yùn)行提供了微機(jī)保護(hù)與控制。配電管理層保障了電力調(diào)度， 根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行情況和 用戶 的重要程度，供電部門(mén)通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)負(fù)荷曲線，提高電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。美國(guó)社會(huì)發(fā)展水平較高，配電網(wǎng)管理水平較好，對(duì)第 5 頁(yè) 供電可靠性要求較高且效應(yīng)十分明顯。美國(guó)配網(wǎng)長(zhǎng)配電線路一般采用多級(jí)重合器進(jìn)行配合，各級(jí)重合器之間利用重合次數(shù)與動(dòng)作電流定值的差異實(shí)現(xiàn)配合，分支線路上采用分段器實(shí)現(xiàn)上下級(jí)之間的配合，變電站為無(wú)人值守，通過(guò)安裝可靠的通訊和檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)。德國(guó)等歐洲國(guó)家也在 20 世紀(jì)中葉就開(kāi)始了對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化的研究。 日本、韓國(guó)等國(guó)家與歐美國(guó)家有所不同，因?yàn)榈乩憝h(huán)境等原因，日本供電半徑小，可靠性要求高，環(huán)網(wǎng)供電方式比較多，變電站多采用具有 3 次重合閘的重合斷路器，并在變電站設(shè)有短路故障指示器，根據(jù)短路電流的大小，推算出故障距離的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)故障隔離。日本供電可靠性處于世界領(lǐng)先地位， 大量實(shí)施了配電自動(dòng)化，并在 kV和 100 V的線路和設(shè)備上大力推進(jìn)不停電作業(yè)技術(shù)，大大提高供電可靠性。架空線路主要采用 SF6 負(fù)荷開(kāi)關(guān)，并安裝與之配套的 FTU。注重發(fā)揮配電自動(dòng)化系統(tǒng)作用，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。近年來(lái)，韓國(guó)的通信技術(shù)飛速發(fā)展，開(kāi)發(fā)和制造配電自動(dòng)化系統(tǒng)正好利用這一有利趨勢(shì)，利用以無(wú)線電和光纜為媒體的 PCS 系統(tǒng)，增強(qiáng)現(xiàn)有通訊網(wǎng)絡(luò)的通量和傳輸能力。 我 國(guó)配電自動(dòng)化的發(fā)展 我國(guó)的配電自動(dòng)化建設(shè)以及改造的起步較晚，配電自動(dòng)化工作的開(kāi)展是在 90 年代，從 1995 年開(kāi)始我國(guó)陸續(xù)引進(jìn)了東芝、 Cooper 等產(chǎn)品進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，我國(guó)配電自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的第一個(gè)階段就是通過(guò)引進(jìn)國(guó)外的智能開(kāi)關(guān)設(shè)備 ,通過(guò) 開(kāi) 關(guān)之間的配合實(shí)現(xiàn)故障定位、隔離和自動(dòng)恢復(fù)供電。 1999 年 ,在江蘇鎮(zhèn)江和浙江紹興成功試點(diǎn)了架空和電纜混合線路為主的配電自動(dòng)化系統(tǒng) ,并以此成功經(jīng)驗(yàn) ,起草了第 6 頁(yè) 我國(guó)首個(gè)自動(dòng)化功能規(guī)范。從 2020 年開(kāi)始 ， 國(guó)家電網(wǎng)公司大力倡導(dǎo)智能電網(wǎng)建設(shè) ， 給配電自動(dòng)化注入了新的動(dòng)力。 我國(guó)的配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)正在蓬勃發(fā)展 中，但也存在許多不足之處，我國(guó)配電網(wǎng)建設(shè)起步較晚，全國(guó)性的配電網(wǎng)架薄弱，地域廣闊，地形復(fù)雜， 地區(qū)之間 經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不同，電力線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)多采用架空線路，而城市建設(shè)過(guò)程中則大多采用電纜線路。 接線方式復(fù)雜，包括放射式、樹(shù)干式和環(huán)網(wǎng)供電方式。經(jīng)過(guò)建設(shè)與改造，重點(diǎn)城市的配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)趨于合理，滿足配電自動(dòng)化要求的配電一次設(shè)備已經(jīng)基本具備條件，復(fù)雜配電網(wǎng)分析與優(yōu)化以及規(guī)劃設(shè)計(jì)的理論研究取得了階段成果。 開(kāi)展配電自動(dòng)化的意義 與未來(lái)趨勢(shì) 配電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展對(duì)于我國(guó)有著重 要的意義，配電網(wǎng)自動(dòng)化的興起主要源于城市電網(wǎng)的改造，因?yàn)槲覈?guó)配網(wǎng)自動(dòng)化起步較晚，初期配電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)沒(méi)有得到重視，但 隨著經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，電力行業(yè)、電力系統(tǒng) 的 建設(shè)也進(jìn)入了迅速發(fā)展的新階段，與之相關(guān)的各種電力技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新與進(jìn)步 。 配電自動(dòng)化的推廣與應(yīng)用能夠極大地提高電力系統(tǒng)供電的可靠性， 廈門(mén)在福建省內(nèi)率先開(kāi)展配電自動(dòng)化建設(shè)， 2020 年 7 月投入實(shí)用化運(yùn)行，與世界部分發(fā)達(dá)地區(qū)比較，如 圖13 所示， 2020 年廈門(mén)島（全口徑）用戶年平均停電時(shí)間接近臺(tái)北 72 分鐘水平，僅考慮故障停電則接近首爾 19 分鐘水平、核心區(qū)達(dá)到東京 3 分鐘水平。 圖 13 2020 年 國(guó)內(nèi)外部分地區(qū)年平均停電時(shí)間統(tǒng)計(jì) 第 7 頁(yè) 配電自動(dòng)化的推廣能夠?qū)崿F(xiàn)配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減少運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用和各種消耗，也為供電企業(yè)改善服務(wù)質(zhì)量、提高管理水平提供保證，而高效的管理機(jī)制也必將提高企業(yè)的整體運(yùn)行效率，為電力系統(tǒng)、電力市場(chǎng)的改革打下良好的技術(shù)基礎(chǔ)。 2）在提高配電自動(dòng)化在配電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的反應(yīng)速度、隔離故障準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，充分挖掘現(xiàn)有配電自動(dòng)化系統(tǒng)的功能。 3）向開(kāi)放式、一體化和集成化的綜合自動(dòng)化方向發(fā)展。 4）通信方式多樣化。 5）目前