Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,配電網(wǎng)自動化技術(shù),Distribution Automation Technology,電氣工程與自動化學院 郭謀發(fā),第,6,章 配電網(wǎng)饋線自動化,6.1,饋線自動化模式,6.2,基于重合器的饋線自動化,6.2.1,重合器的分類和功能,6.2.2,分段器的分類和功能,6.2.3,重合器與電壓,-,時間型分段器配合,6.2.5,重合器與過流脈沖計數(shù)型分段器配合,6.2.6,基于重合器的饋線自動化系統(tǒng)的不足,6.3,基于饋線監(jiān)控終端的饋線自動化,6.3.1,系統(tǒng)概述,6.3.2,饋線故障區(qū)段定位算法簡介,6.3.3,基于網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣的定位算法,6.3.4,基于網(wǎng)形結(jié)構(gòu)矩陣的定位算法,6.4,饋線自動化系統(tǒng)設計,6.4.1,系統(tǒng)結(jié)構(gòu),6.4.2,硬件設計,6.4.3,軟件設計,6.1,饋線自動化模式,饋線自動化,FA,（,Feeder Automation,）是指在正常情況下，遠方實時監(jiān)視饋線分段開關(guān)與聯(lián)絡開關(guān)的狀態(tài)和饋線電流、電壓情況，并實現(xiàn)線路開關(guān)的遠方合閘和分閘操作以優(yōu)化配網(wǎng)的運行方式，從而達到充分發(fā)揮現(xiàn)有設備容量的目的；,在故障時獲取故障信息，并自動判別和隔離饋線故障區(qū)段以及恢復對非故障區(qū)域的供電，從而達到減小停電面積和縮短停電時間的目的；,在單相接地等異常情況下,對單相接地區(qū)段的查找提供輔助手段。,1.,就地控制方式,（,1,）利用重合器和分段器,（,2,）利用重合器和重合器,（,3,）利用點對點通信,現(xiàn)地隔離故障，故障信息上傳,2.,遠方集中監(jiān)控模式,遠方集中監(jiān)控模式由變電站出線斷路器、各柱上負荷開關(guān)、饋線監(jiān)控終端、通信、配調(diào)中心站組成。,每個開關(guān)或環(huán)網(wǎng)柜的饋線監(jiān)控終端要與配調(diào)中心站通信，故障隔離操作由饋線自動化主站以遙控方式進行集中控制。,6.1,饋線自動化模式,6.2,基于重合器的饋線自動化,采用配電網(wǎng)自動化開關(guān)設備的饋線自動化系統(tǒng)，不需要建設通信通道，利用開關(guān)設備的相互配合，實現(xiàn)隔離故障區(qū)域和恢復健全區(qū)域供電。,重合器和重合器配合模式，重合器和電壓,-,時間型分段器配合模式及重合器和過流脈沖計數(shù)型分段器配合模式。,一、重合器的功能,當故障發(fā)生后，若重合器監(jiān)測到超過設定值的故障電流，則重合器跳閘，并按預先整定的動作順序做若干次合、分的循環(huán)操作。,若重合成功則自動終止后序動作，并經(jīng)一段延時后恢復到預先整定狀態(tài)，為下一次故障做好準備。,若經(jīng)若干次合、分的循環(huán)操作后重合失敗則閉鎖在分閘狀態(tài)，只有通過手動復位才能解除閉鎖。,二、分段器的分類和功能,分段器是一種與電源側(cè)前級開關(guān)（如重合器等）配合，在失壓或無電流的情況下自動分閘的開關(guān)設備，一般不能斷開短路故障電流。,分段器的關(guān)鍵部件是故障檢測裝置,(Fault Detecting Device,，,FDD),。根據(jù)故障判斷方式的不同，分段器可分為電壓,-,時間型分段器和過流脈沖計數(shù)型分段器兩類。,1.,電壓,-,時間型分段器,電壓,-,時間型分段器,是憑借加壓、失壓的時間長短來控制其動作的，失壓后分閘或閉鎖，加壓后合閘，一般由帶微處理器的分段器故障檢測裝置根據(jù)饋線運行狀態(tài)控制其分閘、合閘及閉鎖。,電壓,-,時間型分段器有兩個重要參數(shù)：,X,時限和,Y,時限需整定。,X,時限，從分段器電源側(cè)加壓至該分段器合閘的時延；,Y,時限，又稱為故障檢測時間，若分段器合閘后在未超過,Y,時限的時間內(nèi)又失壓，則該分段器分閘并閉鎖在分閘狀態(tài)，待下一次再得電時也不再自動重合。,分段器故障檢測裝置一般有兩套功能。第一套是應用于常閉狀態(tài)的分段開關(guān)；第二套是應用于處于常開狀態(tài)的聯(lián)絡開關(guān)?？赏ㄟ^參數(shù)配置實現(xiàn)兩套功能的切換。,1.,電壓,-,時間型分段器,對于輻射狀饋線，將分段器的故障檢測裝置設置為第一套功能。當分段器的故障檢測裝置監(jiān)測到分段器電源側(cè)得電后起動,X,計時器，在經(jīng)過,X,時限規(guī)定的時間后，令分段器合閘；,同時起動,Y,計時器，若在計滿,Y,時限規(guī)定的時間以內(nèi)，該分段器又失壓，則該分段器分閘并閉鎖在分閘狀態(tài)，待下一次再得電也不再自動重合。,1.,電壓,-,時間型分段器,安裝于處于常開狀態(tài)的聯(lián)絡開關(guān)處的分段器故障檢測裝置要設置在第二套功能。,安裝于聯(lián)絡開關(guān)處的分段器故障檢測裝置要對兩側(cè)的電壓進行監(jiān)測，當監(jiān)測到任一側(cè)失壓時起動,X,L,計數(shù)器，規(guī)定時間,X,L,時限后，使分段開關(guān)合閘。同時起動,Y,計時器，若在計滿,Y,時限規(guī)定的時間以內(nèi)，該分段器同一側(cè)又失壓，則該分段器分閘并閉鎖在分閘狀態(tài)，待下一次再得電也不再自動重合。,1.,電壓,-,時間型分段器,2.,過電流脈沖計數(shù)型分段器,過電流脈沖計數(shù)型分段器,通常與前級的重合器或斷路器配合使用，它不能開斷短路故障電流。但在一段時間內(nèi)，能記憶前級開關(guān)設備開斷故障電流動作次數(shù)。,在預定的記憶次數(shù)后，在前級的重合器或斷路器，將線路從電網(wǎng)中短時切除的無電流間隙內(nèi)，分段器分閘，隔離故障。,若前級開關(guān)設備開斷故障電流動作次數(shù)未達到分段器預設的動作次數(shù)，分段器在一定的復位時間后會清零動作次數(shù)并恢復到預先整定的初始狀態(tài)，為下一次故障做好準備。,三、重合器與電壓,-,時間型分段器配合,A,為重合器，整定為一慢二快，即第一次重合時間為,15s,，第二次重合時間為,5s,。,B,和,D,采用電壓,-,時間型分段器，,X,時限均整定為,7s,。,C,和,E,采用電壓,-,時間型分段器，,X,時限均整定為,14s,。,所有分段器的故障檢測裝置的,Y,時限均整定為,5s,。,分段器均設置在第一套功能。,1.,輻射狀網(wǎng)故障區(qū)段隔離,三、重合器與電壓,-,時間型分段器配合,1.,輻射狀網(wǎng)故障區(qū)段隔離,A,采用重合器，整定為一慢二快，即第一次重合時間為,15s,，第二次重合時間為,5s,。,B,、,C,和,D,采用電壓,-,時間型分段器并且設置在第一套功能，,X,時限均整定為,7s,，,Y,時限均整定為,5s,。,E,也是采用電壓,-,時間型分段器，但設置在第二套功能，其,X,L,時限整定為,45s,，,Y,時限整定為,5s,。,三、重合器與電壓,-,時間型分段器配合,2.,環(huán)狀網(wǎng)開環(huán)運行時的故障區(qū)段隔離,三、重合器與電壓,-,時間型分段器配合,2.,環(huán)狀網(wǎng)開環(huán)運行時的故障區(qū)段隔離,（,1,）分段器的時限整定。,分段器的,Y,時限一般可以統(tǒng)一取為,5s,；,分段器的,X,時限的整定。,第一步：確定分段器合閘時間間隔，并從聯(lián)絡開關(guān)處將配電網(wǎng)分割成若干以電源開關(guān)為根的樹狀（輻射狀）配電子網(wǎng)絡。,第二步：在各配電子網(wǎng)絡中，以電源節(jié)點合閘為時間起點，分別對各個分段器標注其相對于電源點合閘時刻的絕對合閘延時時間，并注意不能在任何時刻有一臺以上的分段開關(guān)同時合閘。,第三步：某臺分段器的,X,時限等于該開關(guān)的絕對合閘延時時間減去其父節(jié)點分段器的絕對合閘延時時間。,三、重合器與電壓,-,時間型分段器配合,3.,重合器與電壓,-,時間型分段器配合的整定方法,（,2,）聯(lián)絡開關(guān)的時限整定,“手拉手”的環(huán)狀配電網(wǎng)只有一臺聯(lián)絡開關(guān)參與故障處理時，分別計算出與該聯(lián)絡開關(guān)緊鄰的兩側(cè)區(qū)域故障時，從故障發(fā)生到與故障區(qū)域相連的分段開關(guān)閉鎖在分閘狀態(tài)所需的延時時間,T,L,（左）,T,R,和（右），取其中較大的一個記作,T,max,，則,X,L,時限的設置應大于,T,max,。這樣整定是允許在故障后重合過程中可從任一側(cè)進行按順序的依次合閘。,3.,重合器與電壓,-,時間型分段器配合的整定方法,3.,重合器與電壓,-,時間型分段器配合的整定方法,例,6-1,對于圖,6-4,所示的配電網(wǎng)，,S1,、,S2,和,S3,代表具有兩次重合功能的變電站出口重合器，第一次重合時間為,15s,，第二次重合時間為,5s,。,B,、,C,、,D,、,F,、,G,和,M,代表線路上的電壓,-,時間型分段開關(guān)，設置在第一套功能，,X,時限均整定為,7s,。,E,和,H,為聯(lián)絡開關(guān)；實心符號代表該開關(guān)處于合閘狀態(tài)，空心符號代表該開關(guān)處于分閘狀態(tài)。假設相鄰兩臺分段開關(guān)合閘時間間隔為,7s,。要求整定：,（,1,）虛線框內(nèi)的網(wǎng)絡中，各臺分段開關(guān)的,X,時限及聯(lián)絡開關(guān),E,的,XL,時限；,（,2,）整個網(wǎng)絡中，兩臺聯(lián)絡開關(guān),E,、,H,均參與故障處理的情況下，分別整定聯(lián)絡開關(guān),E,、,H,的,XL,時限。,3.,重合器與電壓,-,時間型分段器配合的整定方法,3.,重合器與電壓,-,時間型分段器配合的整定方法,3.,重合器與電壓,-,時間型分段器配合的整定方法,3.,重合器與電壓,-,時間型分段器配合的整定方法,3.,重合器與電壓,-,時間型分段器配合的整定方法,四、重合器與過流脈沖計數(shù)型分段器配合,1.,隔離永久故障區(qū)段,四、重合器與過流脈沖計數(shù)型分段器配合,1.,隔離暫時性故障區(qū)段,五、基于重合器的饋線自動化系統(tǒng)不足,（,1,）為了隔離故障，重合器和分段器要進行多次分合操作，切斷故障的時間較長，且對設備及負荷造成一定的沖擊。當采用重合器與電壓時間型分段器配合隔離開環(huán)運行的環(huán)狀網(wǎng)的故障區(qū)段時，要使聯(lián)絡開關(guān)另一側(cè)的健全區(qū)段所有的開關(guān)都分一次閘，造成供電短時中斷，更加擴大了事故的影響范圍。,（,2,）基于重合器的饋線自動化系統(tǒng)僅在線路發(fā)生故障時發(fā)揮作用，而不能在遠方通過遙控完成正常的倒閘操作。,（,3,）基于重合器的饋線自動化系統(tǒng)不能實時監(jiān)視線路的負荷。,（,4,）當故障區(qū)段隔離后，在恢復健全區(qū)段供電，進行配電網(wǎng)絡重構(gòu)時，無法確定最優(yōu)方案。,6.3,基于饋線監(jiān)控終端的饋線自動化,系統(tǒng)由饋線監(jiān)控終端、通信網(wǎng)絡及主站系統(tǒng)構(gòu)成。,一、系統(tǒng)概述,當配電網(wǎng)發(fā)生故障后，各相關(guān)饋線監(jiān)控終端將相應的分段開關(guān)及聯(lián)絡開關(guān)處的實時信息通過數(shù)據(jù)通信傳到主站系統(tǒng)，主站系統(tǒng)根據(jù)一定的故障區(qū)段定位算法自動定位出故障所在區(qū)段，并下發(fā)命令給相關(guān)饋線監(jiān)控終端操作開關(guān)設備將故障區(qū)段隔離，并恢復非故障區(qū)段供電。,對于輻射網(wǎng)、樹狀網(wǎng)和處于開環(huán)運行的環(huán)狀網(wǎng)，故障區(qū)段定位只需要判斷沿線的各個開關(guān)是否流過故障電流。,假如線路出現(xiàn)單一故障，沿電源到負荷的方向最后一個經(jīng)歷了故障電流和第一個沒有經(jīng)歷故障電流的開關(guān)之間為故障區(qū)段。,為了確定開關(guān)上是否流過故障電流，需要對安裝于其上的各臺饋線監(jiān)控終端進行整定，由于不是通過對各個開關(guān)整定值的區(qū)別來定位故障區(qū)段，所以這種整定較方便。,配電網(wǎng)故障區(qū)段定位最基本的問題就是如何用合理的數(shù)學方式來描述故障區(qū)段定位問題，并快速求解。,一、系統(tǒng)概述,二、基于網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣的定位算法,通過網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣,D,和故障信息矩陣,G,的運算，得到一個故障判斷矩陣,P,，根據(jù)故障判斷矩陣,P,判斷和隔離故障區(qū)段。,1.,網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣,D,網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣,D,描述了配電網(wǎng)的潛在聯(lián)接方式,它取決于配電線路的架設。,圖,6-8,一個簡單的配電網(wǎng),二、基于網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣的定位算法,2.,故障信息矩陣,G,如果節(jié)點的開關(guān)經(jīng)歷了超過整定值的故障電流，則故障信息矩陣,G,的第行第列的元素置,0,；反之則第行第列的元素置,1,；,故障信息矩陣,G,的其他元素均置,0,。,也即故障信息反映在矩陣,G,的對角線上。,二、基于網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣的定位算法,如圖,6-4,所示，節(jié)點,3,和節(jié)點,4,之間發(fā)生故障，則相應的故障信息矩陣,G,為,3.,故障判斷矩陣,P,故障區(qū)段兩側(cè)的開關(guān)必定一個經(jīng)歷了故障電流，另一個未經(jīng)歷故障電流。而且故障區(qū)段的一個沒有故障信息節(jié)點的所有相鄰節(jié)點中，不存在兩個以上的節(jié)點有故障信息。,二、基于網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣的定位算法,網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣,D,和故障信息矩陣,G,相乘后得到矩陣,Q,，再對矩陣,Q,進行規(guī)格化后就得到了故障判斷矩陣,P,，即,其中 代表規(guī)格化處理,三、基于網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣的定位算法,如果矩陣,D,中的元素 為,1,（表示節(jié)點 與節(jié)點 相鄰）；,矩陣,G,中