1、第八章第八章 配電網自動化配電網自動化 8.1 配電網自動化概述配電網自動化概述 8.2 配電網自動化的通信配電網自動化的通信 8.3 配電網的饋線自動化配電網的饋線自動化 8.4 配電及用電管理自動化配電及用電管理自動化 8.1 配電網自動化概述配電網自動化概述一、配電網自動化的產生一、配電網自動化的產生我國電網現狀：前些年加大了發電廠及輸電網的建設，實我國電網現狀：前些年加大了發電廠及輸電網的建設，實現了輸電網自動化，當前的主要矛盾出現在配電環節。現了輸電網自動化，當前的主要矛盾出現在配電環節。我國配電網現狀：配電網結構不合理，供電可靠性差、設我國配電網現狀：配電網結構不合理，供電可靠性差

2、、設備落后、自動化水平低。備落后、自動化水平低。國家電力公司從國家電力公司從1998年起對全國城鄉電網開始進行大規模年起對全國城鄉電網開始進行大規模的建設與改造，并從總體上提出了明確目標：提高供電的可的建設與改造，并從總體上提出了明確目標：提高供電的可靠性，使我國城市供電可靠性達到靠性，使我國城市供電可靠性達到99.99%；提高供電質量，；提高供電質量，使電壓合格率使電壓合格率98%。要達到上述指標，必須實施配電系統自動化。要達到上述指標，必須實施配電系統自動化。二、配電網自動化的定義二、配電網自動化的定義 配電網自動化是利用計算機技術、現代電子技術和通配電網自動化是利用計算機技術、現代電子技

3、術和通信技術，將配電網在線數據和離線數據、配電網數據和用信技術，將配電網在線數據和離線數據、配電網數據和用戶數據、電網結構和地理圖形進行信息集成，構成完整的戶數據、電網結構和地理圖形進行信息集成，構成完整的自動化系統，實現配電網及其設備正常運行及事故狀態下自動化系統，實現配電網及其設備正常運行及事故狀態下的監測、保護、控制以及用電和配電管理的自動化，使配的監測、保護、控制以及用電和配電管理的自動化，使配電網始終處于安全、可靠、優質、經濟、高效的最優運行電網始終處于安全、可靠、優質、經濟、高效的最優運行狀態。狀態。8.1 配電網自動化概述配電網自動化概述8.1 配電網自動化概述配電網自動化概述三

4、、配電網自動化的內容三、配電網自動化的內容遠方抄表與計費自動化（遠方抄表與計費自動化（AMR）負荷監控與管理（負荷監控與管理（LCM）需方管理（需方管理（DSM）配電自動化系統（配電自動化系統（DAS）地理信息系統（地理信息系統（GIS）變壓器巡檢與無功補償變壓器巡檢與無功補償配電配電SCADA系統系統進線監控進線監控饋線自動化（饋線自動化（FA）10kV開閉所、變電站自動化開閉所、變電站自動化 配電自動化系統（配電自動化系統（DAS）是配電管理系統（）是配電管理系統（DMS）中最）中最主要的內容，它是一種可以使配電企業在遠方以實時方式監主要的內容，它是一種可以使配電企業在遠方以實時方式監視、

5、協調和操作配電設備的自動化系統，包括以下內容：視、協調和操作配電設備的自動化系統，包括以下內容：1. 配電配電SCADA系統系統 （配電網數據采集與監控系統）（配電網數據采集與監控系統）8.1 配電網自動化概述配電網自動化概述 SCADA包括配電網進線監控、變配電站自動化、饋線包括配電網進線監控、變配電站自動化、饋線自動化和配電變壓器巡檢及無功補償四個部分自動化和配電變壓器巡檢及無功補償四個部分 ：配電網進線監控：配電網進線監控：對配電網進線變電所開關位置、保護對配電網進線變電所開關位置、保護動作信號、母線電壓、線路電流、有功和無功功率以及電動作信號、母線電壓、線路電流、有功和無功功率以及電度

6、量的監視。度量的監視。 配電配電SCADA系統系統 采集安裝在各個配電設備處的終端單采集安裝在各個配電設備處的終端單元上報的實時數據，并使調度員能夠在控制中心遙控現場元上報的實時數據，并使調度員能夠在控制中心遙控現場設備，它一般包括數據庫管理、數據采集、數據處理、遠設備，它一般包括數據庫管理、數據采集、數據處理、遠方監控、報警處理、歷史數據管理以及報表生成等功能。方監控、報警處理、歷史數據管理以及報表生成等功能。8.1 配電網自動化概述配電網自動化概述饋線自動化（饋線自動化（FA）：）：在正常情況下，遠方實時監視饋線分在正常情況下，遠方實時監視饋線分段開關與聯絡開關的狀態和饋線電流、電壓情況，

7、并實現線段開關與聯絡開關的狀態和饋線電流、電壓情況，并實現線路開關的遠方合閘和分閘操作；在故障時獲取故障記錄，并路開關的遠方合閘和分閘操作；在故障時獲取故障記錄，并自動判別和隔離饋線故障區段以及恢復對非故障區域供電。自動判別和隔離饋線故障區段以及恢復對非故障區域供電。閉所和配電變電站自動化（閉所和配電變電站自動化（SA）：）：對配電網中對配電網中10kV開閉開閉所和小區變的開關位置、保護動作信號、小電流接地選線情所和小區變的開關位置、保護動作信號、小電流接地選線情況、母線電壓、線路電流、有功和無功功率以及電度量的遠況、母線電壓、線路電流、有功和無功功率以及電度量的遠方監視、開關遠方控制、變壓器

8、遠方有載調壓等。方監視、開關遠方控制、變壓器遠方有載調壓等。變壓器巡檢與無功補償：變壓器巡檢與無功補償：變壓器巡檢是指對配電網中變壓變壓器巡檢是指對配電網中變壓器、箱變的參數進行遠方監視，無功補償是指對補償電容器器、箱變的參數進行遠方監視，無功補償是指對補償電容器進行自動投切和遠方投切等。進行自動投切和遠方投切等。8.1 配電網自動化概述配電網自動化概述2. 地理信息系統（地理信息系統（GIS） 配電自動化中的配電自動化中的GIS主要包括設備管理、用戶信息系統、主要包括設備管理、用戶信息系統、SCADA功能及故障信息顯示等。功能及故障信息顯示等。設備管理（設備管理（FM）：）：將變電站、饋線、

9、變壓器、開關、電桿將變電站、饋線、變壓器、開關、電桿等設備的技術數據反映在地理背景圖上，便于進行設備及其等設備的技術數據反映在地理背景圖上，便于進行設備及其靜態信息的查詢。靜態信息的查詢。 地理信息系統是將配電網設備的地理位置與一些屬性地理信息系統是將配電網設備的地理位置與一些屬性數據庫（如用戶信息、需方管理上報的實時數據等）結合，數據庫（如用戶信息、需方管理上報的實時數據等）結合，以便操作和管理人員更加直觀地進行配電網的動態分析和以便操作和管理人員更加直觀地進行配電網的動態分析和運行管理。運行管理。8.1 配電網自動化概述配電網自動化概述用戶信息系統（用戶信息系統（CIS）：）：指借助指借助

10、GIS對大量用戶信息，如用對大量用戶信息，如用戶名稱、地址、賬號、電話、用電量和負荷、供電優先級、戶名稱、地址、賬號、電話、用電量和負荷、供電優先級、停電記錄等進行處理，以便于迅速判斷故障的影響范圍，而停電記錄等進行處理，以便于迅速判斷故障的影響范圍，而用電量和負荷的統計信息還可作為網絡潮流分析的依據。用電量和負荷的統計信息還可作為網絡潮流分析的依據。SCADA功能及故障信息顯示：功能及故障信息顯示：指指GIS通過調用通過調用CIS和和SCADA功能，迅速查明故障地點和影響范圍，選擇合理的操功能，迅速查明故障地點和影響范圍，選擇合理的操作順序和路徑，并自動顯示故障處理過程的進展信息。作順序和路

11、徑，并自動顯示故障處理過程的進展信息。3. 需方管理（需方管理（DSM） 需方管理是指電力的供需雙方對用電市場進行管理，以需方管理是指電力的供需雙方對用電市場進行管理，以達到提高供電可靠性，減少能源消耗及供需雙方的費用支出達到提高供電可靠性，減少能源消耗及供需雙方的費用支出的目的。的目的。 8.1 配電網自動化概述配電網自動化概述負荷監控與管理（負荷監控與管理（LCM）：）：根據用戶情況進行綜合分析，根據用戶情況進行綜合分析，確定最優運行和負荷控制計劃，對集中負荷及部分工廠用電確定最優運行和負荷控制計劃，對集中負荷及部分工廠用電負荷繼續監視、控制和管理，通過合理的電價結構引導用戶負荷繼續監視、

12、控制和管理，通過合理的電價結構引導用戶轉移負荷，平坦負荷曲線，降低運行成本，實現負荷均衡化。轉移負荷，平坦負荷曲線，降低運行成本，實現負荷均衡化。遠方抄表與計費自動化（遠方抄表與計費自動化（AMR）：）：通過各種通信手段讀取通過各種通信手段讀取遠方用戶電表數據，并將其傳至控制中心，自動生成電費報遠方用戶電表數據，并將其傳至控制中心，自動生成電費報表或曲線等。表或曲線等。 它包括負荷監控與管理和遠方抄表與計費自動化兩個方它包括負荷監控與管理和遠方抄表與計費自動化兩個方面內容。面內容。四、實施配電網自動化的目的和意義四、實施配電網自動化的目的和意義 當配電網發生故障或異常運行時，迅速查出故障區段及

13、當配電網發生故障或異常運行時，迅速查出故障區段及異常情況，快速隔離故障區段，及時恢復非故障區域用戶的異常情況，快速隔離故障區段，及時恢復非故障區域用戶的供電，縮短對用戶的停電時間，減少停電面積。在正常運行供電，縮短對用戶的停電時間，減少停電面積。在正常運行情況下，通過監視配電網運行工況，優化配電網運行方式；情況下，通過監視配電網運行工況，優化配電網運行方式；根據配電網電壓合理控制無功功率和電壓水平，改善供電質根據配電網電壓合理控制無功功率和電壓水平，改善供電質量，達到經濟運行目的；合理控制用電負荷，提高設備利用量，達到經濟運行目的；合理控制用電負荷，提高設備利用率；自動抄表計費，保證抄表計費的

14、及時和準確，提高企業率；自動抄表計費，保證抄表計費的及時和準確，提高企業的經濟效益和工作效率，降低勞動強度，達到減人增效的目的經濟效益和工作效率，降低勞動強度，達到減人增效的目的；提高管理現代化水平和服務質量，并可為用戶提供自動的；提高管理現代化水平和服務質量，并可為用戶提供自動化的用電信息服務等。化的用電信息服務等。8.1 配電網自動化概述配電網自動化概述8.2 配電網自動化的通信配電網自動化的通信一、配電自動化通信系統的層次一、配電自動化通信系統的層次 配電自動化通信系統一般可分為用戶級通信、主站級通配電自動化通信系統一般可分為用戶級通信、主站級通信和現場設備級通信三個層次。信和現場設備級

15、通信三個層次。v用戶級通信：用戶級通信：指配電控制中心或配電子站的各計算機之間指配電控制中心或配電子站的各計算機之間的相互通信，一般通過局域網相連，本書不作討論。的相互通信，一般通過局域網相連，本書不作討論。v主站級通信：主站級通信：指配電自動化主站和子站間的通信、子站和指配電自動化主站和子站間的通信、子站和現場監控單元間的通信。現場監控單元間的通信。v現場設備級通信：現場設備級通信：指各種遠方監控單元相互之間的通信，指各種遠方監控單元相互之間的通信，包括饋線遠方終端包括饋線遠方終端FTU相互間的通信，配電變壓器遠方終相互間的通信，配電變壓器遠方終端端TTU相互間的通信，以及相互間的通信，以及

16、FTU和和TTU之間的通信。之間的通信。8.2 配電網自動化的通信配電網自動化的通信二、配電自動化對通信系統的要求二、配電自動化對通信系統的要求 配電自動化對通信系統的要求，取決于配電網的規模和配電自動化對通信系統的要求，取決于配電網的規模和要求實現的具體希望水平。選擇配電自動化系統的通信方式要求實現的具體希望水平。選擇配電自動化系統的通信方式應綜合考慮以下幾點：應綜合考慮以下幾點： 通信的可靠性；通信的可靠性；雙向通信的要求；雙向通信的要求；通信速率的要求；通信速率的要求；通信不受停電的影響；通信不受停電的影響；通信系統建設費用；通信系統建設費用；使用和維護的方便性；使用和維護的方便性；可擴

17、充性。可擴充性。8.2 配電網自動化的通信配電網自動化的通信三、配電自動化的通信方式三、配電自動化的通信方式1. 主站級通信方式主站級通信方式有線通信：有線通信：包括架空明線或電纜、配電線載波、郵電本地包括架空明線或電纜、配電線載波、郵電本地網、租用電話線、光纖、有線電視網（網、租用電話線、光纖、有線電視網（CATV）、專線等。）、專線等。配電線載波通信（配電線載波通信（DLC） ：是在是在610kV配電線路上的載配電線路上的載波通信，其載波頻率為波通信，其載波頻率為540kHz。 配電載波通信所用到的主要設備有：在主變電站安裝的配電載波通信所用到的主要設備有：在主變電站安裝的多路載波機（稱主

18、站設備）、在線路各測控對象處安放的配多路載波機（稱主站設備）、在線路各測控對象處安放的配電線載波機（稱從站設備）和高頻通道。電線載波機（稱從站設備）和高頻通道。 高頻通道主要由高頻通道主要由10kV配電線路、高頻阻波器（簡稱阻波配電線路、高頻阻波器（簡稱阻波器）、耦合電容器和結合濾波器組成。器）、耦合電容器和結合濾波器組成。 8.2 配電網自動化的通信配電網自動化的通信高頻阻波器的作用：防止高頻信號向不需要的方向傳輸；高頻阻波器的作用：防止高頻信號向不需要的方向傳輸；耦合電容器的作用：將載波設備與饋線上的高電壓、操作耦合電容器的作用：將載波設備與饋線上的高電壓、操作過電壓及雷電過電壓等隔開，以

19、防止高電壓進入通信設備，過電壓及雷電過電壓等隔開，以防止高電壓進入通信設備，同時使高頻載波信號能順利地耦合到饋線上；同時使高頻載波信號能順利地耦合到饋線上；結合濾波器的作用：與耦合電容器配合將載波信號耦合到結合濾波器的作用：與耦合電容器配合將載波信號耦合到饋線上，并抑制干擾進入載波機。饋線上，并抑制干擾進入載波機。 結合濾波器由接地刀閘結合濾波器由接地刀閘QS、避雷器、避雷器F、排流線圈、排流線圈L1、調諧網絡調諧網絡C1、L2和匹配變壓器和匹配變壓器T組成，如圖組成，如圖8-1所示。所示。圖圖8-1 結合濾波器的組成結合濾波器的組成8.2 配電網自動化的通信配電網自動化的通信光纖通信：光纖通

20、信：是以光波作為信息載體，以光導纖維為傳輸媒是以光波作為信息載體，以光導纖維為傳輸媒介的一種嶄新的通信方式。介的一種嶄新的通信方式。 優點：優點：傳輸頻帶寬、通信容量大、傳輸速率高、傳輸損耗小、誤碼率低、傳輸頻帶寬、通信容量大、傳輸速率高、傳輸損耗小、誤碼率低、可靠性高、不受電磁干擾、組網靈活方便。可靠性高、不受電磁干擾、組網靈活方便。 優點：優點：配電載波機的傳輸率可達到配電載波機的傳輸率可達到150300bit/s，可滿足雙向通信的，可滿足雙向通信的要求，在配電網監控、遠方抄表和負荷控制等領域得到廣泛的應用要求，在配電網監控、遠方抄表和負荷控制等領域得到廣泛的應用。 光纖通信系統由電端機、

21、光端機、中繼器和光纜組成，光纖通信系統由電端機、光端機、中繼器和光纜組成，如圖如圖8-2所示。所示。 圖圖8-2 光纖通信系統的組成光纖通信系統的組成8.2 配電網自動化的通信配電網自動化的通信電話線通信：電話線通信：分為租用電話專線和公用電話撥號兩種方式。分為租用電話專線和公用電話撥號兩種方式。 租用電話專線方式：傳輸速率高，但租金較貴，成本高，租用電話專線方式：傳輸速率高，但租金較貴，成本高，適用于對通信速率要求較高的場所，如配電子站與主站之間適用于對通信速率要求較高的場所，如配電子站與主站之間的通信；的通信；公用電話網撥號方式：費用較低，但撥號電話的連接時間公用電話網撥號方式：費用較低，

22、但撥號電話的連接時間長且有時接不通，因此只適用于對通信速率要求不高的場所，長且有時接不通，因此只適用于對通信速率要求不高的場所，如遠程抄表等。如遠程抄表等。 電話線通信的缺點：電話線通信的缺點：電力部門無法完全掌握電話線通信電力部門無法完全掌握電話線通信的維護以確保其可靠運行，而且還有許多電話線未能覆蓋到的維護以確保其可靠運行，而且還有許多電話線未能覆蓋到的區域。的區域。 8.2 配電網自動化的通信配電網自動化的通信無線通信：無線通信：包括調幅（包括調幅（AM）廣播、調頻（）廣播、調頻（FM）廣播、無）廣播、無線尋呼網、高頻通信（線尋呼網、高頻通信（HF）、無線擴頻通信、微波通信、）、無線擴頻

23、通信、微波通信、衛星通信、數控電臺等。衛星通信、數控電臺等。 高頻通信：高頻通信：擴頻通信的頻率范圍在擴頻通信的頻率范圍在150800MHz。特點：特點：通信速度不高，傳輸距離較短，但繞射能力較強，比較適合中小通信速度不高，傳輸距離較短，但繞射能力較強，比較適合中小城市和大城市近郊及廣大農村地區的配電自動化設備間的通信。城市和大城市近郊及廣大農村地區的配電自動化設備間的通信。擴頻通信：擴頻通信：擴頻通信的頻率范圍為擴頻通信的頻率范圍為9001000MHz。特點：特點：傳輸速率高，發射功率小，抗干擾能力強，但要求通信兩端無阻傳輸速率高，發射功率小，抗干擾能力強，但要求通信兩端無阻擋擋，因此對位于

24、高樓林立之中的城市配電網應用效果不佳。用于通信點因此對位于高樓林立之中的城市配電網應用效果不佳。用于通信點不多，通信速率要求較高的場合，例如子站與配電控制中心間的通信。不多，通信速率要求較高的場合，例如子站與配電控制中心間的通信。微波通信（也稱視距通信）：微波通信（也稱視距通信）：微波通信是采用微波通信是采用1GHz以上的以上的頻率，外加特有的設備構成的通信方式。頻率，外加特有的設備構成的通信方式。特點：特點：傳輸容量大，傳輸距離長，穩定性能好，配置靈活傳輸容量大，傳輸距離長，穩定性能好，配置靈活 。微波通信同光波一微波通信同光波一樣是直線傳播的，樣是直線傳播的，因而也稱視距通信因而也稱視距通

25、信 8.2 配電網自動化的通信配電網自動化的通信衛星通信：衛星通信：衛星通信是通過同步軌道上的通信衛星作為中衛星通信是通過同步軌道上的通信衛星作為中繼站來轉發或發射無線電信號，在地面站間進行通信的。繼站來轉發或發射無線電信號，在地面站間進行通信的。優點：優點：不受地形和距離的限制，通信容量大，不受大氣層騷動的影響，不受地形和距離的限制，通信容量大，不受大氣層騷動的影響，通信可靠。通信可靠。2. 現場設備級通信方式現場設備級通信方式現場總線：現場總線：是連接智能現場設備與控制系統和控制室之間是連接智能現場設備與控制系統和控制室之間的一種數字式、雙向、串行、多點通信的系統。其傳輸介的一種數字式、雙

26、向、串行、多點通信的系統。其傳輸介質主要采用雙絞線。質主要采用雙絞線。優點：優點：可靠性高，穩定性好，抗干擾能力強，通信速率高，造價低廉，可靠性高，穩定性好，抗干擾能力強，通信速率高，造價低廉，維護成本低維護成本低 。 在配電自動化系統中，在配電自動化系統中，LonWorks總線和總線和CAN總線是較常總線是較常用的兩種現場總線通信方式。用的兩種現場總線通信方式。8.2 配電網自動化的通信配電網自動化的通信LonWorks總線總線：LonWorks技術是由美國技術是由美國Echelon公司開發，公司開發，并與并與Motorola和東芝公司共同倡導的現場總線技術。它采用和東芝公司共同倡導的現場總

27、線技術。它采用了了ISO/OSI開放系統互聯模型全部的七層協議結構，是唯一開放系統互聯模型全部的七層協議結構，是唯一提供全部服務的現場總線。提供全部服務的現場總線。CAN總線：總線：CAN最早由德國最早由德國Bosch公司推出，是一種具有公司推出，是一種具有很高可靠性、支持分布式實時控制的串行通信網絡。它是目很高可靠性、支持分布式實時控制的串行通信網絡。它是目前唯一被批準為國際標準的現場總線。前唯一被批準為國際標準的現場總線。LonWorks支持雙絞線、電力線、同軸電纜和光纖等多種網絡傳輸介質支持雙絞線、電力線、同軸電纜和光纖等多種網絡傳輸介質并支持多種拓撲結構，組網方式靈活，其通信速率為并支

28、持多種拓撲結構，組網方式靈活，其通信速率為78kbit/s/2700m、1.25Mbit/s/130m，節點數，節點數32000個。個。 CAN可以采用點對點、一點對多點及全局廣播多種方式發送接收數據，可以采用點對點、一點對多點及全局廣播多種方式發送接收數據，可以多主方式工作。可以多主方式工作。CAN總線采用雙絞線或光纖串行通信方式，其通信總線采用雙絞線或光纖串行通信方式，其通信速率為速率為5kbit/s/10kM、1Mbit/s/40m，節點數，節點數110個。個。 8.2 配電網自動化的通信配電網自動化的通信RS-485標準接口：標準接口：RS-485是一種改進的串行接口標準，其是一種改進

29、的串行接口標準，其接口環節簡單且不含接口環節簡單且不含CPU。RS-485最多可支持最多可支持64256個發個發送送/接收器對，最遠傳輸距離為接收器對，最遠傳輸距離為2.5km（9600bit/s），最高），最高傳輸速率為傳輸速率為2.4Mbit/s。 用于一些對實時性要求不高的場合，比如遠方自動抄表。用于一些對實時性要求不高的場合，比如遠方自動抄表。四、配電自動化系統的通信方案四、配電自動化系統的通信方案 配網自動化工程所使用的通信介質主要有光纖、屏蔽雙配網自動化工程所使用的通信介質主要有光纖、屏蔽雙絞線和配電線。配網自動化系統一般可分為主站層、子站層絞線和配電線。配網自動化系統一般可分為主

30、站層、子站層和饋線層三層，在不同的層次上應采用不同的通信介質。和饋線層三層，在不同的層次上應采用不同的通信介質。主站與子站之間：一般采用單模光纖通信。光纖通信的組主站與子站之間：一般采用單模光纖通信。光纖通信的組網方式一般分為兩種：光纖以太網和光纖環網。網方式一般分為兩種：光纖以太網和光纖環網。子站與饋線之間：一般采用光纖、雙絞線、電力線載波、子站與饋線之間：一般采用光纖、雙絞線、電力線載波、無線等多種通信手段混合的方式。無線等多種通信手段混合的方式。低壓抄表系統：采用低壓配電線載波通信。低壓抄表系統：采用低壓配電線載波通信。8.2 配電網自動化的通信配電網自動化的通信 圖圖8-3為北京四方華

31、能公司生產的為北京四方華能公司生產的CSDA2000配網自動化配網自動化系統的總體結構圖，各層之間采用的通信介質如圖所示。系統的總體結構圖，各層之間采用的通信介質如圖所示。圖圖8-3 配網自動化系統的總體結構配網自動化系統的總體結構8.3 配電網的饋線自動化配電網的饋線自動化一、概述一、概述 饋線自動化的實現方式有以下兩種：饋線自動化的實現方式有以下兩種：當地控制方式：當地控制方式：依靠智能配電開關設備（重合器和分段依靠智能配電開關設備（重合器和分段器等）間的相互配合來實現故障區域自動隔離和健全區域器等）間的相互配合來實現故障區域自動隔離和健全區域自動恢復供電的功能；自動恢復供電的功能；遠方控

32、制方式：遠方控制方式：通過通信網絡及配電子站把戶外分段開通過通信網絡及配電子站把戶外分段開關處的柱上關處的柱上FTU和配電網控制中心的和配電網控制中心的SCADA計算機系統連計算機系統連接起來，由計算機系統完成故障定位，然后以遙控方式隔接起來，由計算機系統完成故障定位，然后以遙控方式隔離故障區域，恢復非故障區域供電。離故障區域，恢復非故障區域供電。8.3 配電網的饋線自動化配電網的饋線自動化二、當地控制方式的饋線自動化二、當地控制方式的饋線自動化 1. 重合器與分段器重合器與分段器重合器：重合器：是一種自身具有控制及保護功能的開關設備。它是一種自身具有控制及保護功能的開關設備。它能進行故障電流

33、檢測和按預先整定的分合操作次數自動完能進行故障電流檢測和按預先整定的分合操作次數自動完成分合操作，并在動作后能自動復位或閉鎖。成分合操作，并在動作后能自動復位或閉鎖。重合器的功能：重合器的功能：當線路發生故障后，重合器通過檢測確認當線路發生故障后，重合器通過檢測確認為故障電流時將自動跳閘，并按預先整定的動作順序及時間為故障電流時將自動跳閘，并按預先整定的動作順序及時間間隔進行若干次合、分循環操作間隔進行若干次合、分循環操作。重合器的時間重合器的時間電流特性曲線電流特性曲線TCC：指重合器的開斷時間指重合器的開斷時間與開斷電流之間的關系曲線。與開斷電流之間的關系曲線。 重合器一般有兩種重合器一般

34、有兩種tI特性曲線，一種為快速動作特性曲線，一種為快速動作tI特性曲線，一特性曲線，一般只有一條；另一種為慢速動作般只有一條；另一種為慢速動作tI特性曲線，可以有多條。特性曲線，可以有多條。8.3 配電網的饋線自動化配電網的饋線自動化分段器：分段器：是一種與電源側前級開關（重合器或斷路器）配是一種與電源側前級開關（重合器或斷路器）配合，在失壓或無流的情況下自動分閘的開關設備。合，在失壓或無流的情況下自動分閘的開關設備。分段器與重合器的主要區別是不能開斷短路電流，但是能分段器與重合器的主要區別是不能開斷短路電流，但是能在線路短路時承受短路電流的力效應和熱效應。在線路短路時承受短路電流的力效應和熱

35、效應。分段器的關鍵部件是故障檢測繼電器，根據判斷故障方式分段器的關鍵部件是故障檢測繼電器，根據判斷故障方式的不同，分段器可分為過流脈沖計數型分段器和電壓的不同，分段器可分為過流脈沖計數型分段器和電壓時間時間型分段器兩類。型分段器兩類。過流脈沖計數型分段器：過流脈沖計數型分段器：又稱自動分段器，它是以檢測線路電流來又稱自動分段器，它是以檢測線路電流來判斷故障并進行分合閘操作的。判斷故障并進行分合閘操作的。電壓電壓時間型分段器：時間型分段器：又稱自動配電開關或重合分段器，它是憑借又稱自動配電開關或重合分段器，它是憑借加壓或失壓的時間長短來控制其動作的，失壓后分閘，加壓后合閘或加壓或失壓的時間長短來

36、控制其動作的，失壓后分閘，加壓后合閘或閉鎖。閉鎖。8.3 配電網的饋線自動化配電網的饋線自動化 2. 重合器與其它元件的配合重合器與其它元件的配合重合器與重合器的配合重合器與重合器的配合 圖圖8-4所示是一個由五臺所示是一個由五臺重合器配合隔離環網故障過重合器配合隔離環網故障過程示意圖，每條線路設置一程示意圖，每條線路設置一臺出線重合器和一臺中間重臺出線重合器和一臺中間重合器，兩條線路通過一個常合器，兩條線路通過一個常開的聯開的聯 絡重合器相連。這些絡重合器相連。這些重合器在線路發生過電流或重合器在線路發生過電流或低電壓時動作。低電壓時動作。圖圖8-4 多個重合器配合隔離環網故障過程多個重合器

37、配合隔離環網故障過程8.3 配電網的饋線自動化配電網的饋線自動化重合器與過流脈沖計數型分段器配合重合器與過流脈沖計數型分段器配合圖圖8-5 重合器與過流脈沖計數型分段器配合隔離永久性故障過程重合器與過流脈沖計數型分段器配合隔離永久性故障過程 圖圖8-5為一樹狀網采用重合器與過流脈沖計數型分段器配為一樹狀網采用重合器與過流脈沖計數型分段器配合隔離永久性故障過程示意圖。圖中合隔離永久性故障過程示意圖。圖中A采用重合器，采用重合器，B和和C采采用過流脈沖計數型分段器，它們的記數次數均整定為用過流脈沖計數型分段器，它們的記數次數均整定為2次。次。8.3 配電網的饋線自動化配電網的饋線自動化重合器與電壓

38、重合器與電壓時間型分段器配合時間型分段器配合簡單輻射狀網的故障處理過程：簡單輻射狀網的故障處理過程：圖圖8-6為一簡單輻射狀網采為一簡單輻射狀網采用重合器與電壓用重合器與電壓時間型分段器配合隔離故障區段的過程示時間型分段器配合隔離故障區段的過程示意圖。意圖。 圖中圖中A采用重合器，整定為一慢一快，即第一次重合時采用重合器，整定為一慢一快，即第一次重合時間為間為15s，第二次重合時間為，第二次重合時間為5s。B、C、D和和E均采用電壓均采用電壓時間型分段器，其中時間型分段器，其中B和和D的的X時限均整定為時限均整定為7s；C和和E的的X時時限均整定為限均整定為14s；它們的；它們的 Y時限均整定

39、為時限均整定為5s。分段器均設置在。分段器均設置在第一套功能。第一套功能。8.3 配電網的饋線自動化配電網的饋線自動化圖圖8-6 輻射狀網隔離故障區段的過程輻射狀網隔離故障區段的過程8.3 配電網的饋線自動化配電網的饋線自動化圖圖8-7 輻射網分隔故障區段的時間特性輻射網分隔故障區段的時間特性上述輻射網分隔故障區段過程的時間特性如圖上述輻射網分隔故障區段過程的時間特性如圖8-7所示。所示。8.3 配電網的饋線自動化配電網的饋線自動化簡單環網的故障處理過程：簡單環網的故障處理過程：圖圖8-8為一典型的開環運行的環為一典型的開環運行的環狀網采用重合器與電壓狀網采用重合器與電壓時間型分段器配合隔離故

40、障區段的時間型分段器配合隔離故障區段的過程示意圖。過程示意圖。 圖中圖中A采用重合器，整定為一慢一快，即第一次重合時采用重合器，整定為一慢一快，即第一次重合時間為間為15s，第二次重合時間為，第二次重合時間為5s。B、C和和D采用電壓采用電壓時間時間型分段器并且設置在第一套功能，它們的型分段器并且設置在第一套功能，它們的X時限均整定為時限均整定為7s，Y時限均整定為時限均整定為5s；E也采用電壓也采用電壓時間型分段器并且設置在時間型分段器并且設置在第二套功能，它的第二套功能，它的XL時限均整定為時限均整定為45s，Y時限均整時限均整 定為定為5s。8.3 配電網的饋線自動化配電網的饋線自動化圖

41、圖8-8 環狀網開環運行時隔離故障區段的過程環狀網開環運行時隔離故障區段的過程上述輻射網分隔故障區段過程的時間特性如圖上述輻射網分隔故障區段過程的時間特性如圖8-9所示。所示。8.3 配電網的饋線自動化配電網的饋線自動化圖圖8-9 環網開環運行時分隔故障區段的時間特性環網開環運行時分隔故障區段的時間特性8.3 配電網的饋線自動化配電網的饋線自動化三、遠方控制方式的饋線自動化三、遠方控制方式的饋線自動化 遠方控制方式的饋線自動化系統是建立在計算機監控系遠方控制方式的饋線自動化系統是建立在計算機監控系統和通信網絡的基礎上，它所需用的主要設備是具有數據采統和通信網絡的基礎上，它所需用的主要設備是具有

42、數據采集和通信能力的饋線遠方終端單元（集和通信能力的饋線遠方終端單元（FTU）。）。 它的功能有：它的功能有： 在正常情況下，遠方實時監視饋線開關的狀態和饋線電流、在正常情況下，遠方實時監視饋線開關的狀態和饋線電流、電壓情況，實現線路開關的遠方合閘和分閘操作；電壓情況，實現線路開關的遠方合閘和分閘操作；在負荷不均勻時，通過負荷均衡化達到優化運行方式的目在負荷不均勻時，通過負荷均衡化達到優化運行方式的目的；的；在故障時獲取故障記錄，并自動判別和隔離饋線故障區段在故障時獲取故障記錄，并自動判別和隔離饋線故障區段以及恢復對非故障區段的供電。以及恢復對非故障區段的供電。 8.3 配電網的饋線自動化配電

43、網的饋線自動化1. FTU的基本功能和性能的基本功能和性能FTU的基本功能：的基本功能：遙信功能；遙測功能；遙控功能；統計遙信功能；遙測功能；遙控功能；統計功能；對時功能；事件順序記錄（功能；對時功能；事件順序記錄（SOE）；事故記錄；定值）；事故記錄；定值遠方修改和召喚定值；自檢和自恢復功能；遠方控制閉鎖與遠方修改和召喚定值；自檢和自恢復功能；遠方控制閉鎖與手動操作功能；遠程通信功能。手動操作功能；遠程通信功能。 FTU除上述功能外，還有以下三項可選配的功能：電度除上述功能外，還有以下三項可選配的功能：電度采集；微機保護；故障錄波。采集；微機保護；故障錄波。FTU的性能要求：的性能要求：抗惡

44、劣環境的能力；具有良好的維修抗惡劣環境的能力；具有良好的維修性；可靠的電源。性；可靠的電源。 8.3 配電網的饋線自動化配電網的饋線自動化2. FTU的組成的組成遠方終端控制器：遠方終端控制器：作為整個作為整個FTU的核心模塊需完成的核心模塊需完成FTU的的主要功能，如模擬和數字信號測量、邏輯計算、控制輸出和主要功能，如模擬和數字信號測量、邏輯計算、控制輸出和通信處理。通信處理。充電器：充電器：完成交流降壓、整流及隔離，蓄電池充放電管理，完成交流降壓、整流及隔離，蓄電池充放電管理，多電源自動投切，蓄電池容量監視等功能。多電源自動投切，蓄電池容量監視等功能。蓄電池：蓄電池：作為作為FTU所有供電

45、電源的后備電源。所有供電電源的后備電源。機箱外殼：機箱外殼：由于大多由于大多FTU安裝在戶外，受酸雨等的腐蝕較安裝在戶外，受酸雨等的腐蝕較嚴重，因而機箱外殼宜采用耐腐蝕的材料做成，最好采用不嚴重，因而機箱外殼宜采用耐腐蝕的材料做成，最好采用不銹鋼材料銹鋼材料。 8.3 配電網的饋線自動化配電網的饋線自動化各種附件：各種附件：包括遠方控制閉鎖開關、分合閘按鈕、跳合位包括遠方控制閉鎖開關、分合閘按鈕、跳合位置指示燈、接線端子排、航空接插件、空氣開關、除濕和加置指示燈、接線端子排、航空接插件、空氣開關、除濕和加熱器等。熱器等。3. FTU的分類的分類柱上柱上FTU：安裝在戶外柱上或路邊等處，主要監視

46、的是單安裝在戶外柱上或路邊等處，主要監視的是單一的柱上開關。一的柱上開關。環網柜環網柜FTU：安裝在環網柜內，環網柜一般都為兩路進線，安裝在環網柜內，環網柜一般都為兩路進線，多路出線，因此環網柜多路出線，因此環網柜FTU至少要監控四條線路，要求至少要監控四條線路，要求FTU有很大的數據容量。有很大的數據容量。開閉所開閉所FTU（或者稱（或者稱DTU）：）：所要監控的開關和線路的數所要監控的開關和線路的數量就更多了，因此對數據容量的要求就更大，但對體積的大量就更多了，因此對數據容量的要求就更大，但對體積的大小要求不是很嚴。小要求不是很嚴。8.3 配電網的饋線自動化配電網的饋線自動化4. 遠方控制

47、方式饋線自動化系統的組成遠方控制方式饋線自動化系統的組成 典型的由典型的由FTU、計算機系統和通信網絡組成的遠方控制、計算機系統和通信網絡組成的遠方控制方式饋線自動化系統如圖方式饋線自動化系統如圖8-10所示。所示。圖圖8-10 遠方控制方式饋線自動化系統的組成遠方控制方式饋線自動化系統的組成四、兩種饋線自動化系統的總體評價四、兩種饋線自動化系統的總體評價（見表（見表8-2）8.3 配電網的饋線自動化配電網的饋線自動化表表8-2 兩種饋線自動化系統的總體評價兩種饋線自動化系統的總體評價當地控制方式的饋線自動化系統當地控制方式的饋線自動化系統遠方控制方式的饋線自動化系統遠方控制方式的饋線自動化系

48、統主要優點主要優點結構簡單，建設費用低，不需要建設通信結構簡單，建設費用低，不需要建設通信網絡，不存在電源提取問題網絡，不存在電源提取問題故障時隔離故障區域，正常時監控配網運故障時隔離故障區域，正常時監控配網運行，可以優化運行方式，實現安全經濟運行，可以優化運行方式，實現安全經濟運行；適應靈活的運行方式；恢復健全區段行；適應靈活的運行方式；恢復健全區段供電時，可以采取安全和最佳措施；可以供電時，可以采取安全和最佳措施；可以和和GIS、MIS等聯網，實現全局信息化等聯網，實現全局信息化主要缺點主要缺點只在線路發生故障時起作用，正常運行時只在線路發生故障時起作用，正常運行時不能起監控作用，因而不能

49、優化運行方式；不能起監控作用，因而不能優化運行方式；調整運行方式后，需要重新到現場修改元調整運行方式后，需要重新到現場修改元件整定值；恢復健全區段供電時，無法采件整定值；恢復健全區段供電時，無法采取安全和最佳措施；需要經過多次重合，取安全和最佳措施；需要經過多次重合，對設備的沖擊大對設備的沖擊大結構復雜，建設費用高，需要建設通信網結構復雜，建設費用高，需要建設通信網絡，存在電源提取等問題絡，存在電源提取等問題所需主要所需主要設備設備重合器、分段器等重合器、分段器等FTU、通信網絡、區域工作站、配電自動、通信網絡、區域工作站、配電自動化計算機系統化計算機系統適用范圍適用范圍 農網、負荷密度小的偏

50、遠地區、供電途農網、負荷密度小的偏遠地區、供電途徑少于兩條的網徑少于兩條的網城網、負荷密度大的地區、重要工業園區、城網、負荷密度大的地區、重要工業園區、供電途徑多的網格狀配電網、其他對供電供電途徑多的網格狀配電網、其他對供電可靠性要求較高的區域可靠性要求較高的區域一、配電圖資地理信息系統一、配電圖資地理信息系統8.4 配電及用電管理自動化配電及用電管理自動化1. 地理信息系統的概念與功能地理信息系統的概念與功能地理信息系統（地理信息系統（GIS）是在計算機軟件、硬件支持下，以是在計算機軟件、硬件支持下，以采集、存儲、管理、檢索、分析和描述各種地理空間信息，采集、存儲、管理、檢索、分析和描述各種

51、地理空間信息，以多種形式輸出數據與圖形產品的計算機系統。其基本結構以多種形式輸出數據與圖形產品的計算機系統。其基本結構如圖如圖8-11所示。所示。圖圖8-11 地理信息系統的基本結構地理信息系統的基本結構8.4 配電及用電管理自動化配電及用電管理自動化地理信息系統的主要功能有：地理信息系統的主要功能有：數據的輸入與編輯整理；數數據的輸入與編輯整理；數據的存儲與管理；數據的檢索與查詢；數據的分析與處理；據的存儲與管理；數據的檢索與查詢；數據的分析與處理；數據的輸出。數據的輸出。2. 配電圖資地理信息系統的概念與功能配電圖資地理信息系統的概念與功能配電圖資地理信息系統配電圖資地理信息系統是自動繪圖

52、（是自動繪圖（AM）、設備管理）、設備管理（FM）和地理信息系統（）和地理信息系統（GIS）的總稱，它是利用地理信）的總稱，它是利用地理信息技術和配電網規劃技術、生產運行管理技術等，實現配電息技術和配電網規劃技術、生產運行管理技術等，實現配電管理的計算機系統，為了簡便，可簡記為管理的計算機系統，為了簡便，可簡記為AM/FM/GIS。AM/FM/GIS系統的功能有：系統的功能有：拓撲網絡著色；自動動態連拓撲網絡著色；自動動態連接；小區分割管理；接；小區分割管理；AutoCAD雙向接口；跳閘事件報告；雙向接口；跳閘事件報告；能接入第三方軟件。能接入第三方軟件。8.4 配電及用電管理自動化配電及用電

53、管理自動化3. AM/FM/GIS系統在配電網中的實際應用系統在配電網中的實際應用nAM/FM/GIS系統在離線方面的應用系統在離線方面的應用在設備管理系統中的應用：在設備管理系統中的應用：在以地理圖為背景所繪制的單在以地理圖為背景所繪制的單線圖上，能分層顯示變電站、線路、變壓器、斷路器、隔離線圖上，能分層顯示變電站、線路、變壓器、斷路器、隔離開關直至電桿路燈和電力用戶的地理位置。只要激活一下所開關直至電桿路燈和電力用戶的地理位置。只要激活一下所檢索的廠站或設備圖標，就可以顯示有關廠站或設備的相關檢索的廠站或設備圖標，就可以顯示有關廠站或設備的相關信息。信息。在用電管理系統中的應用：在用電管理

54、系統中的應用：業務報表、查表收費、負荷管業務報表、查表收費、負荷管理等是供電部門最為繁重的幾項用電管理任務。使用系統，理等是供電部門最為繁重的幾項用電管理任務。使用系統，可以方便基層人員核對現場設備運行狀況，及時更新配電、可以方便基層人員核對現場設備運行狀況，及時更新配電、用電的各項信息數據。用電的各項信息數據。8.4 配電及用電管理自動化配電及用電管理自動化在規劃設計上的應用：在規劃設計上的應用：配電系統在合理分割變電站負荷、配電系統在合理分割變電站負荷、饋電線路負荷調整以及增設配電變電站、開關站、聯絡線和饋電線路負荷調整以及增設配電變電站、開關站、聯絡線和饋電線路，直至配電網改造、發展規劃

55、等規劃設計任務都比饋電線路，直至配電網改造、發展規劃等規劃設計任務都比較煩瑣，一般都由供電部門自行完成。采用地理圖上所提供較煩瑣，一般都由供電部門自行完成。采用地理圖上所提供的設備管理和用電管理信息和數據，與小區預報的數據相結的設備管理和用電管理信息和數據，與小區預報的數據相結合，共同構成配電網規劃和設計計算的基礎。合，共同構成配電網規劃和設計計算的基礎。nAM/FM/GIS系統在在線方面的應用系統在在線方面的應用反映配電網的運行狀況：反映配電網的運行狀況：讀取讀取SCADA系統遙信量，通過網系統遙信量，通過網絡拓撲著色，能直觀地反映配電網運行實時狀況。絡拓撲著色，能直觀地反映配電網運行實時狀

56、況。在線操作：在線操作：可在地理圖上直接對開關進行遙控，對設備進可在地理圖上直接對開關進行遙控，對設備進行各種掛牌、解牌操作。行各種掛牌、解牌操作。8.4 配電及用電管理自動化配電及用電管理自動化nAM/FM/GIS系統在客戶呼叫服務系統中的應用系統在客戶呼叫服務系統中的應用 客戶呼叫服務系統（客戶呼叫服務系統（TCS）也是）也是DMS的一個重要組成的一個重要組成部分，其目的是為了快速、準確地利用用戶打來的大量故障部分，其目的是為了快速、準確地利用用戶打來的大量故障投訴電話，來判斷發生故障的地點和故障影響范圍，并根據投訴電話，來判斷發生故障的地點和故障影響范圍，并根據搶修隊目前所處的位置，及時

57、地派出搶修人員，使停電時間搶修隊目前所處的位置，及時地派出搶修人員，使停電時間最短。最短。 這時，需要了解設備目前的運行狀態和故障發生的地點這時，需要了解設備目前的運行狀態和故障發生的地點以及搶修人員所處的位置，因此，以及搶修人員所處的位置，因此，AM/FM/GIS系統提供的系統提供的最新的地圖信息、設備運行狀態極為重要。最新的地圖信息、設備運行狀態極為重要。二、遠程自動抄表與電能計量系統二、遠程自動抄表與電能計量系統 8.4 配電及用電管理自動化配電及用電管理自動化1. 抄表技術概述抄表技術概述n電能表的發展概況電能表的發展概況機械式電能表（也稱感應式電能表）：機械式電能表（也稱感應式電能表

58、）：價格較低并且經久價格較低并且經久耐用，對電源瞬變及各種頻率的無線電干擾不敏感。但測量耐用，對電源瞬變及各種頻率的無線電干擾不敏感。但測量精度低，功能單一。精度低，功能單一。電子式電能表：電子式電能表：是是20世紀世紀70年代發展起來的一種新產品。年代發展起來的一種新產品。除具有測量精度高、性能穩定、功耗低、體積小和重量輕等除具有測量精度高、性能穩定、功耗低、體積小和重量輕等優點外，還可以實現更豐富的功能，如復費率、最大需量、優點外，還可以實現更豐富的功能，如復費率、最大需量、有功電能和無功電能記錄、失壓記錄、事件記錄、負荷曲線有功電能和無功電能記錄、失壓記錄、事件記錄、負荷曲線記錄、功率因

59、數測量、電壓合格率統計和串行數據通信等。記錄、功率因數測量、電壓合格率統計和串行數據通信等。8.4 配電及用電管理自動化配電及用電管理自動化 多功能電子式電能表的功能有：用電計測功能（包括累多功能電子式電能表的功能有：用電計測功能（包括累計計量和實時計量兩種功能）；監視功能；控制功能；管理計計量和實時計量兩種功能）；監視功能；控制功能；管理功能；存儲功能；自恢復與自檢測功能。功能；存儲功能；自恢復與自檢測功能。n抄表計費方式抄表計費方式多功能電子式電能表：多功能電子式電能表：是是20世紀世紀90年代發展起來的一種新年代發展起來的一種新型固態智能，由于大部分多功能電子式電能表都采用了微處型固態智

60、能，由于大部分多功能電子式電能表都采用了微處理技術，一般可以具有十余種基本功能，再加上輔助功能，理技術，一般可以具有十余種基本功能，再加上輔助功能，某些型號產品的功能多達上百種。某些型號產品的功能多達上百種。 抄表計費的方式有：手工抄表方式；無線電自動抄表方抄表計費的方式有：手工抄表方式；無線電自動抄表方式；預付電能計費方式；遠程自動抄表方式。式；預付電能計費方式；遠程自動抄表方式。8.4 配電及用電管理自動化配電及用電管理自動化2. 遠程自動抄表系統的組成遠程自動抄表系統的組成 遠程自動抄表系統遠程自動抄表系統AMRS是一種不需要人員到達現場就是一種不需要人員到達現場就能完成自動抄表和實現實