1、配網自動化基本知識配網自動化基礎知識手冊 配網自動化是進一步減少配電網故障快速復電的時間，提高配網運行管理水平重要的技術手段，公司自2000年以來先后組織廣州、深圳、佛山、東莞、中山、珠海、茂名等供電局開展了配網自動化試點建設。在總結試點經驗的基礎上，2012年公司將在佛山、東莞、江門等11個供電局開展配網自動化建設，為使后續工作得以順利進行，特編制本手冊。 1 總體概述 1.1 配網自動化概念 配電自動化是以一次網架和設備為基礎，利用計算機及其網絡技術、通信技術、現代電子傳感技術，以配電自動化系統為核心，將配網設備的實時、準實時和非實時數據進行信息整合和集成，實現對配電網正常運行及事故情況下

2、的監測、保護及控制等。 1 / 27配電自動化系統主要由配電自動化主站、配電自動化終端及通信通道組成，主站與終端的通信通常采用光纖有線、GPRS無線等方式。1.2 配網自動化意義 通過實施配網自動化，實現了對配電網設備運行狀態和潮流的實時監控，為配網調度集約化、規范化管理提供了有力的技術支撐。通過對配網故障快速定位/隔離與非故障段恢復供電，縮小了故障影響范圍，加快故障處理速度，減少了故障停電時間，進一步提高了供電可靠性。 2 配網自動化基礎知識 2.1 名詞術語 2.1.1 饋線自動化 是指對配電線路運行狀態進行監測和控制，在故障發生后實現快速準確定位和迅速隔離故障區段，恢復非故障區域供電。饋

3、線自動化包括主站集中型饋線自動化和就地型饋線自動化兩種方式。 2.1.2 主站集中型饋線自動化 是指配電自動化主站與配電自動化終端相互通信，由配電自動化主站實現對配電線路的故障定位、故障隔離和恢復非故障區域供電。 2.1.3 就地型饋線自動化 是指不依賴與配電自動化主站通信，由現場自動化開關與終端協同配合實現對配電線路故障的實時檢測，就地實現故障快速定位/隔離以及恢復非故障區域供電。按照控制邏輯和動作原理又分為自適應綜合型、電壓-時間型 和電壓-電流型。 2.2 配電自動化主站 配電自動化主站是整個配電網的監視、控制和管理中心，主要完成配電網信息的采集、處理與存儲，并進行綜合分析、計算與決策，

4、并與配網GIS、配網生產信息、調度自動化和計量自動化等系統進行信息共享與實時交互，按照功能模塊的部署可分為簡易型和集成型兩種配電自動化主站系統。 簡易型配電自動化主站主要部署基本的平臺、SCADA和饋線故障處理模塊。集成型配電自動化主站是在簡易型配電自動化主站系統的基礎上，擴充了網絡拓撲、饋線自動化、潮流計算、網絡重構等電網分析應用功能。 2.3 配電自動化終端設備 配電自動化終端主要指安裝于開關站、配電房、環網柜、箱式變電站、柱上開關處，用于采集配電設備運行故障信息和進行控制的終端設備。根據應用場合不同分為配電房配電自動化終端(DTU)、架空線饋線自動化終端(FTU)、電纜型故障指示器和架空

5、型故障指示器。 2.3.1 架空線饋線自動化終端(FTU) 架空線饋線自動化終端(FTU)適用于10kV架空線路的分段開關和聯絡開關的監測和控制，按照控制邏輯可設置成電流型、電壓時間型兩種工作模式。 2.3.1.1 電流型工作模式 可采集三相電流、兩側三相電壓和零序電流。 具有過電流保護功能和零序電流保護、兩次自動重合閘功能和閉鎖二次重合閘功能， 2.3.1.2 電壓時間型工作模式 1) 具有失電后延時分閘功能，即開關在合位、雙側失壓、無流，失電延時時間到，控制開關分閘; 2) 具有得電后延時合閘功能，即開關在分位、一側得壓、一側無壓，得電延時時間到，控制開關合閘; 3) 具有單側失壓后延時合

6、閘功能，即開關在分位且雙側電壓正常持續規定時間以上，單側電壓消失，延時時間到后，控制開關合閘; 4) 具備雙側均有電壓時，開關合閘邏輯閉鎖功能，即開關處于分閘狀態時，兩側電壓均正常時，此時終端閉鎖合閘功能。 5) 具有閉鎖合閘功能。若合閘之后在設定時限之內失壓，并檢測到故障電流，則自動分閘并閉鎖合閘。若合閘之后在設定時限之內沒有檢測到故障電流，則不閉鎖合閘; 6) 具有閉鎖分閘功能。若合閘之后在設定時間內沒有檢測到故障，則閉鎖分閘功能，延時5分鐘后閉鎖復歸; 7) 具有非遮斷電流保護功能，即當檢測到流過負荷開關的電流大于600A時，閉鎖跳閘回路。 （負荷開關不能開斷大于額定電流的負荷）8) 可

7、檢測零序電壓，具有零序電壓保護功能，即在設定延時內檢測到零序電壓信號應立刻分閘，切除接地故障;在設定延時外檢測到零序電壓信號，終端不發出分閘控制命令。 2.3.2 配電房配電自動化終端(DTU) 站所終端DTU一般安裝在常規的開閉所、環網柜、小型變電站、箱式變電站等處，完成對開關設備遙測、遙信數據的采集，對開關進行分合閘操作，實現對饋線開關的故障識別、隔離和對非故障區間的恢復供電。 2.3.3 故障指示器 故障指示器是指安裝在架空線、電力電纜上，用于指示故障電流流通的裝置。短路故障指示器分為戶外型及戶內型兩種，架空線路安裝戶外型故障指示器，電纜線路安裝戶內型故障指示器。 2.4 配網通信方式

8、配網通信一般采用主干層和接入層兩層結構組網，配網主站系統至變電站的主干通信網一般采用光纖傳輸網方式，變電站至配網終端之間的接入部分采用多種通信方式，主要有以下幾種: 1) 工業以太網通信 有源光網絡主要是利用工業以太網技術，具有技術成熟、性能穩定、組網靈活、便于升級擴容等優點，適合高溫、潮濕環境、強電磁干擾等惡劣環境下的應用。不足之處是存在點對點結構纖芯資源浪費、相對投資高等缺點。 2) 無源光纖通信 無源光網絡主要是利用以太網無源光網絡(EPON)技術，采用點到多點結構，無源光纖傳輸，具有成本低、帶寬高、擴展性強、組網快速靈和以及方便與現有以太網完全兼容等優點。不足之處是EPON組網方式以星

9、型為主，對于鏈形和環形網絡受技術本身限制支持較差，施工前需嚴格規劃各節點的光功率，不利于靈活組網和未來擴容需求。 3) 無線公網通信 目前無線公網通信主要包括GPRS、CDMA、3G等。無線公網可節約光纜鋪設費用，組網靈活，適用于無線公共網絡覆蓋完整卻信號優良的城市，不足之處是只適合于實時性要求不高的數據采集應用，可靠性、安全性方面有待進一步提高。 2.5 饋線自動化技術原理介紹 2.5.1 主站集中型饋線自動化 主站集中型饋線自動化是指配電自動化主站與配電自動化終端相互通信，通過配電自動化終端采集故障信息，由配電自動化主站判斷確定故障區段，并進行故障故障隔離和恢復非故障區域供電。適用于純電纜

10、、純架空和架空電纜混合線路的任一種網架。 由于該方案對通信的可靠性要求較高，較依賴光纖通信，而鋪設光纖施工困難、建設費用高，因此該方案主要應用于負荷密度大，且對供電可靠性要求很高的A、B類供電區域的城市中心區。例如廣州的天河區和越秀區、深圳的福田區、佛山的東平新城和金融高新區。經估算一回10kV線路配網自動化改造造價約為150萬元(按三分段一聯絡計算)。 建設實施內容: 1)變電站開關與保護裝置不需要進行改造，保護定值無需配合; 2)開關柜(環網柜)的開關本體需三遙點需加裝電動操作機構及鋪設光纖; 3)加裝DTU，加裝A、C相CT、零序CT、PT柜。 2.5.2 電壓時間型饋線自動化 電壓時間

11、型饋線自動化模式以電壓時間為判據，適用于純架空、架空電纜混合線路的單輻射、單聯絡等網架。 圖2電壓時間型饋線自動化建設方案工作原理:以電壓時間為判據，當線路發生短路故障時，變電站出線開關保護跳閘，線路分段開關失電后分閘。變電站出線開關第一次重合閘后，線路分段開關得電后逐級延時合閘，當合閘到故障點后，變電站出線開關再次跳閘，所有線路分段開關失電分閘，同時閉鎖故障區間線路分段開關合閘;故障隔離后，變電站出線開關再次重合，非故障區段的線路分段開關再次延時合閘，恢復故障點前段線路供電，聯絡開關延時合閘，自動恢復故障點后段線路供電。 電壓時間型饋線自動化不依賴與主站通信，投資小、見效快，因此適用于負荷密

12、度小的C、D、E類供電區域，如城市郊區和農村地區。該模式經估算一回10kV線路配網自動化改造造價約為25萬元(按三分段一聯絡計算)。 建設實施內容: 1)變電站開關、保護裝置不需要進行改造，變電站保護重合閘定值需與線路開關重合及聯絡開關動作時間配合; 2)柱上開關需具備電動操作功能，否則需整體更換; 3)FTU與柱上開關成套配置。 2.5.3 電壓-電流型饋線自動化 電壓-電流型饋線自動化在電壓-時間型饋線自動化基礎上，增加了故障電流輔助判據。適用于純架空、架空電纜混合線路的單輻射、單聯絡等網架。 工作原理:主干線分段負荷開關在單側來電時延時合閘，在兩側失壓狀態下分閘。當分段負荷開關合閘后在設

13、定時間內檢測到線路失壓以及故障電流，則自動分閘并閉鎖合閘，完成故障隔離;當分段負荷開關合閘后在設定時間內未檢測到線路失壓，或雖檢測到線路失壓但未檢測到故障電流，則閉鎖分閘，變電站出線開關重合后完成非故障區域快速復電。 電壓電流型饋線自動化在電壓時間型基礎上增加了電流判據，提高了故障隔離的準確性，適合于A、B、C類供電區域。估算一回線路造價約30萬元人民幣(按三分段一聯絡計算)。 建設實施內容: 1)變電站開關不需要進行改造，變電站電流保護和重合閘定值需與線路分段斷路器和分段負荷開關進行配合; 2)柱上開關需具備電動操作功能，否則需整體更換; 3)FTU與柱上開關成套配置。 2.6 故障自動定位

14、技術原理 故障指示器是一種可以直接安裝在配電線路上的故障指示裝置，主要通過檢測線路電流和電壓的變化，來識別故障特征，從而判斷是否給出故障指示。故障指示器動作后，其狀態指示一般能維持數小時至數十小時，便于巡線工人到現場觀察。故障指示器可通過GPRS無線通信將故障信息遠傳給配電自動化主站。 工作原理:當系統發生短路故障時，故障指示器檢測流過線路的短路故障電流后自動動作(如通過翻牌指示或發光指示)并發出故障信息，按照電源與故障點經故障點形成回路的原理，該線路上最后一個發出故障信息的故障指示器和第一個沒有發現故障信息的故障指示器之間的區段即為故障點所在。 架空線路故障指示器建設實施內容: 1)架空線引

15、落電纜頭處，當該電纜為線路聯絡電纜時，必須在兩側電纜頭分別安裝兩組; 2)架空主干線分段開關處，應在分段開關負荷側安裝一組故障指示器;線路上沒有任何分段，距離超過2000m的，應在適當位置安裝故障指示器，原則上線路每隔1,2公里采用故障指示器分段，縮小故障區段范圍; 3)線路重要分支處:對于支線長度超過3公里或支線承擔重要負荷采用故障指示器指示線路故障分支。 電纜線路故障指示器建設實施內容: 1)全電纜線路按每段安裝一組進行考慮，安裝位置原則上要求在線路正常運行方式下的電源側。 2)開關房內高壓開關柜安裝在電纜三叉頭處，安裝后應可通過柜門上的觀察窗查看故障指示器的翻牌情況; 3)主干線每路進出

16、線、長度超過300米的電纜分支線配置一套電纜故障指示器，與電纜通信終端連接。 2.7 主站集中型饋線自動化動作原理 2.7.1 主站集中型饋線自動化動作原理 主站集中型饋線自動化適用于各種網架的架空及電纜線路。該模式通過安裝數據采集終端設備和主站系統，并借助通信手段，在配電網正常運行時，實時監視配電網的運行情況并進行遠方控制;在配電網發生故障時，自動判斷故障區域并通過主站自動或遙控隔離故障區域和恢復受故障影響的健全區域供電。 2.8就地饋線自動化動作原理2.8.1自適應綜合型自適應綜合型饋線自動化是通過“無壓分閘、來電延時合閘”方式、結合短路/接地故障檢測技術與故障路徑優先處理控制策略，配合變

17、電站出線開關二次合閘，實現多分支多聯絡配電網架的故障定位與隔離自適應，一次合閘隔離故障區間，二次合閘恢復非故障段供電。以下實例說明自適應綜合型饋線自動化處理故障邏輯。2.8.1.1 主干線短路故障處理（1）FS2 和 FS3 之間發生永久故障，FS1、FS2 檢測故障電流并記憶 1。1 CB 為帶時限保護和二次重合閘功能的10KV 饋線出線斷路器FS1FS6/LSW1、LSW2：UIT 型智能負荷分段開關/聯絡開關YS1YS2 為用戶分界開關CBFS1FS2FS3LSW1LSW1FS1FS2FS3FS4YS1YS1FS4YS2YS2FS5FS5FS6FS6LSW2（2）CB 保護跳閘。CBFS

18、1FS2FS3LSW1LSW1FS1FS2FS3FS4YS1YS1FS4YS3YS3FS5FS5FS6FS6LSW2（3）CB 在 2s 后第一次重合閘。CBFS1FS2FS3LSW1LSW1FS1FS2FS3FS4YS1YS1FS4YS2YS2FS5FS5FS6FS6LSW2（4）FS1 一側有壓且有故障電流記憶，延時 7s 合閘。CBFS1FS2FS3LSW1LSW1FS1FS2FS3YS1YS2FS4YS2YS1FS4FS5FS5FS6FS6LSW2（5）FS2 一側有壓且有故障電流記憶，延時 7s 合閘， FS4 一側有壓但無故障電流記憶，啟動長延時 7+50s（等待故障線路隔離完成，

19、按照最長時間估算，主干線最多四個開關考慮一級轉供帶四個開關)。CBFS1FS2FS3LSW1LSW1FS1FS2FS3FS4YS1YS1FS4YS2YS2FS5FS5FS6FS6LSW2（6）由于是永久故障，CB 再次跳閘，FS2 失壓分閘并閉鎖合閘，FS3 因短時來電閉鎖合閘。CBFS1FS2FS3LSW1LSW1FS1FS2FS3YS1YS2FS4YS2YS1FS4FS5FS5FS6FS6LSW2（7）CB 二次重合，FS1、FS4、FS5、FS6 依次延時合閘。CBFS1FS2FS3LSW1LSW1FS1FS2FS3YS1YS2FS4YS2YS1FS4FS5FS5FS6FS6LSW21.

20、2 用戶分支短路故障處理（1）YS1 之后發生短路故障，FS1、FS4、YS1 記憶故障電流。CBFS1FS2FS3LSW1LSW1FS4YS1YS1FS4YS2YS2FS5FS6LSW2（2）CB 保護跳閘，FS1-FS6 失壓分閘，YS1 無壓無流后分閘。（記憶故障電流）（3）CB 在 15s 后第一次重合閘。（4）FS1-FS7 依次延時合閘。1.3 主干線接地故障（小電流接地)處理（1）安裝前設置 FS1 為選線模式，其余開關為選段模式。（2）FS5 后發生單相接地故障，FS1、FS4、FS5 依據暫態算法選出接地故障在其后端并記憶。CBFS1FS2FS3LSW1LSW1FS1FS2F

21、S3YS3YS1YS3YS1FS4FS5FS5FS6FS6LSW2（3）FS1 延時保護跳閘（20s)。CBFS1FS2FS3LSW1LSW1FS1FS2FS3YS3FS4YS1YS3YS1FS4FS5FS5FS6FS6LSW2（4）FS1 在延時 2s 后重合閘。CBFS1FS2FS3LSW1LSW1FS1FS2FS3YS3FS4YS1YS3YS1FS4FS5FS5FS6FS6LSWLSW22（5）FS4、FS5 一側有壓且有故障記憶，延時 7s 合閘， FS2 無故障記憶，啟動長延時。CBFS1FS2FS3LSW1LSW1FS1FS2FS3YS3FS4YS1YS3YS1FS4FS5FS5F

22、S6FS6LSW2（6）FS5 合閘后發生零序電壓突變，FS5 直接分閘，FS6感受短時來電閉鎖合閘。CBFS1FS2FS3LSW1LSW1FS1FS2FS3YS3FS4YS1YS3YS1FS4FS5FS5FS6FS6LSWLSW22（7）FS2、FS3 依次合閘恢復供電。CBFS1FS2FS3LSW1LSW1FS1FS2FS3YS3FS4YS1YS3YS1FS4FS5FS5FS6FS6LSW22 電壓時間型“電壓-時間型”饋線自動化是通過開關“無壓分閘、來電延時合閘”的工作特性配合變電站出線開關二次合閘來實現，一次合閘隔離故障區間，二次合閘恢復非故障段供電。以下實例說明電壓-時間型饋線自動化

23、處理故障的邏輯。（1）線路正常供電。CB17s7s7s7s7sCB2線路1F001F002F003聯絡L1F102F101線路2（2） F1 點發生故障，變電站出線斷路器 CB1 檢測到線路故障，保護動作跳閘，線路 1 所有電壓型開關均因失壓而分閘，同時聯絡開關 L1 因單側失壓而啟動 X 時間倒計時。CB17s7s7s7s7sCB2F1線路1F001F002F003聯絡L1F102F101線路2（3）1s 后，變電站出線開關 CB1 第一次重合閘。CB17s7s7s7s7sCB2F1線路1F001F002F003聯絡L1F102F101線路2（4）7s 后，線路 1 分段開關 F001 合閘

24、。CB17s7s7s7s7sCB2F1線路1F001F002F003聯絡L1F102F101線路2（5）7s 后，線路 1 分段開關 F002 合閘。因合閘于故障點，CB1 再次保護動作跳閘，同時， 開關 F002、F003 閉鎖，完成故障點定位隔離。CB17s7s7s7s7sCB2F1線路1F001F002F003聯絡L1F102F101線路2（6）變電站出線開關 CB1 第二次重合閘，恢復 CB1 至F001 之間非故障區段供電。CB17s7s7s7s7sCB2F1線路1F001F002F003聯絡L1F102F101線路2（7）7s 后，線路 1 分段開關 F001 合閘，恢復 F001

25、 至F002 之間非故障區段供電。CB17s7s7s7s7sCB2F1線路1F001F002F003聯絡L1F102F101線路2（8）通過遠方遙控（需滿足安全防護條件)或現場操作聯絡開關合閘，完成 L1 至 F003 之間非故障區段供電。CB17s7s7s7s7sCB2F1線路1F001F002F003聯絡L1F102F101線路23 電壓-電流時間型電壓電流時間型在電壓時間型的基礎上增加了對故障電流以及接地電流的判別，遵循得電 X 時限合閘，X 時限內檢測到殘壓閉鎖合閘，合閘后 Y 時限內失壓且檢測到故障電流閉鎖分閘的基本邏輯。同時具備合閘后 Y 時限內未檢測到故障電流閉鎖分閘的邏輯，從而

26、加快故障隔離的過程。若開關采用彈操機構，可加入失電經延時分閘（與變電站出線開關快速重合閘時間配合），來快速隔離瞬時故障。以實例說明：3.1 主干線瞬時短路故障（1）FS2 和 FS3 之間發生瞬時故障，其中，CB 為帶時限保護和二次重合閘功能的 10KV 饋線出線斷路器；FS1FS6/LSW1、LSW2 為 UIT 型智能負荷分段開關/聯絡開關；YS1YS2 為用戶分界開關。CBFS1FS2FS31LSWLSW1FS1FS2FS3FS4YS1YS1FS4YS2YS2FS5FS5FS6FS6LSWLSW22（2）CB 保護跳閘，FS1、FS2 過流計數 1 次，FS1-FS6 失壓 1 次，FS

27、1-FS6 在 CB 快速重合閘之前保持合閘狀態。CBFS1FS2FS3LSW1FS4YS1YS2FS5FS6LSW2（3）CB 快速重合閘（0.2s），上游非故障區恢復供電。CBFS1FS2FS4YS1YS2FS5FS6LSW23.2 主干線永久短路故障（1）FS2 和 FS3 之間發生永久故障。CBFS1FS2FS1FS2FS4YS1YS1FS4YS2YS2FS5FS5FS6FS6LSWLSW22FS3LSW1FS3FS3LSWLSW11（2）CB 保護跳閘，FS1、FS2 過流計數 1 次，FS1-FS6 失壓 1 次，FS1-FS6 在 CB 快速重合閘之前保持合閘狀態。CBFS1FS

28、2FS3LSW1FS4YS1YS2FS5FS6LSW2（3）CB 快速重合閘（0.2s），合于故障；FS1、FS2 過流計數 2 次。CBFS1FS2FS3LSW1FS4YS1YS2FS5FS6LSW2（4）CB 跳閘，FS1、FS2 過流計數 2 次且失壓 2 次；FS1、FS2 失電經短延后分閘（YS1 和 YS3 為分界斷路器，不具備失電分閘功能）；FS3-FS6 失壓 2 次,但過流計數為 0，不分閘。CBFS1FS2FS3LSW1LSW1FS1FS2FS3FS4YS1YS1FS4YS2YS2FS5FS5FS6FS6LSWLSW22（5）CB 在 15s 后第二次重合閘。FS1FS2FS3LSW1CBLSW1FS1FS2