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1、第八章第八章 供电系统的自动化供电系统的自动化第一节第一节 常用自动装置常用自动装置第二节第二节 配电自动化概述配电自动化概述第三节第三节 变配电所综合自动化变配电所综合自动化 （重点）第四节第四节 负荷控制与用电管理自动化负荷控制与用电管理自动化 （难点）第一节第一节 常用自动装置常用自动装置 一、备用电源自动投入装置一、备用电源自动投入装置（一）备用电源自动投入装置的作用与类型（一）备用电源自动投入装置的作用与类型 作用：用于两路及以上电源进线的变配电所中，提高供电作用：用于两路及以上电源进线的变配电所中，提高供电可靠性。可靠性。工作电源与备用电源的接线方式可分为两大类：工作电源与备用电源
2、的接线方式可分为两大类：明备用明备用:指在正常时，备用电源不投入工作，只有在工作电源指在正常时，备用电源不投入工作，只有在工作电源 发生故障时才投入工作。发生故障时才投入工作。暗备用暗备用:指在正常时，两电源都投入，互为备用。指在正常时，两电源都投入，互为备用。续上页续上页 在正常情况下，在正常情况下，QF1闭合，闭合，QF2断开，断开，负荷由工作电源供电。负荷由工作电源供电。当工作电源故障当工作电源故障时，时，APD动作，将动作，将QF1断开，切除故障断开，切除故障电源，然后将电源，然后将QF2闭闭合，使备用电源投入合，使备用电源投入工作，恢复供电。工作，恢复供电。续上页续上页 正常情况下，
3、正常情况下，QF1,QF2闭合，闭合，QF3断开，两个断开，两个电源分别向两段电源分别向两段母线供电。母线供电。若电源若电源A(B)发生故障，发生故障，APD动作，将动作，将QF1(QF2)断开，随断开，随即将即将QF3闭合，闭合，此时全部负荷均此时全部负荷均由由B(A)电源供电。电源供电。续上页续上页 1）不论什么原因失去工作电源，）不论什么原因失去工作电源，APD都能迅速起动并投入都能迅速起动并投入备用电源；备用电源；2）必须在工作电源确已断开、而备用电源电压也正常时，）必须在工作电源确已断开、而备用电源电压也正常时，才允许投入备用电源；才允许投入备用电源；3）APD应只动作一次，以免将备
4、用电源重复投入永久性故应只动作一次，以免将备用电源重复投入永久性故障回路中；障回路中；4）当电压互感器二次回路断线时，）当电压互感器二次回路断线时，APD不应误动作。不应误动作。（二）对备用电源自动投入装置的基本要求（二）对备用电源自动投入装置的基本要求续上页续上页（三）备用电源自动投入装置的原理（三）备用电源自动投入装置的原理 二、自动重合闸装置简介二、自动重合闸装置简介 运运行经验表明，电力系统的故障特别是架空线路上的故障行经验表明，电力系统的故障特别是架空线路上的故障大多是暂时性的，多数能很快地自行消除。因此，采用自动重大多是暂时性的，多数能很快地自行消除。因此，采用自动重合闸装置合闸装
5、置（ARD），迅速恢复供电，从而大大提高供电可靠性。迅速恢复供电，从而大大提高供电可靠性。第二节第二节 配电自动化概述配电自动化概述 一、配电自动化的主要内容一、配电自动化的主要内容 通通常常将将变变电电所所综综合合自自动动化化、馈馈线线自自动动化化、用用户户管管理理自自动动化化等三方面的内容称为配电自动化系统（等三方面的内容称为配电自动化系统（DAS）。）。配配电电网网SCADA系系统统 地理信息系统地理信息系统GIS需方管理需方管理DSM配配电电自自动动化化 DAS进线监视进线监视10kV变电所自动化变电所自动化SA馈线自动化馈线自动化FA变压器巡检与无功补偿变压器巡检与无功补偿负荷监控与
6、管理负荷监控与管理LCM远方抄表与电能计费自动化远方抄表与电能计费自动化AMR续上页续上页配网管理工作站配网管理工作站配网调度工作站配网调度工作站 配网配网GIS/维护工作站维护工作站网网关关调度调度 MIS主主服服务务器器备备服服务务器器WEBWEB服服务务器器网网络络打打印印机机100M以太网以太网通通信信前前置置机机通通信信前前置置机机变电所变电所B B变电所变电所A A配配电电子子站站配电线配电线通信线通信线控制控制LAN网网通通信信网网络络柱上真空开关柱上真空开关智能环网柜智能环网柜FTUFTUTTUTTUDTUDTU配电自动化系统配电自动化系统结构拓扑图结构拓扑图主站计算机系统二、
7、配电自动化的主要功能二、配电自动化的主要功能 1.配电网的实时监视与控制配电网的实时监视与控制 2.安全性控制安全性控制 3.经济性控制经济性控制 4.质量控制质量控制 5.负荷控制负荷控制 随随时时了了解解配配电电网网内内各各重重要要母母线线电电压压，各各配配电电线线的的有有功功功功率率的的状状况况；反反映映系系统统结结构构变变化化后后各各种种配配电电变变压压器器、断断路路器器及及柱柱上上开开关关的运行状态；重要用户负荷情况及其电力和电量表的信息等。的运行状态；重要用户负荷情况及其电力和电量表的信息等。自动识别故障自动识别故障自动消除故障自动消除故障(或隔离故障或隔离故障)自动恢复供电自动恢
8、复供电 由由实实时时潮潮流流计计算算选选择择确确定定配配电电网网的的最最佳佳运运行行方方式式，使使有有功功功功率网损最小。率网损最小。保证供电的电压和频率保证供电的电压和频率 采采用用对对用用户户负负荷荷进进行行远远方方控控制制的的方方式式，以以抑抑制制高高峰峰负负荷荷和和提高负荷率。提高负荷率。三、配电自动化的通信三、配电自动化的通信（一）配电自动化的通信方式（一）配电自动化的通信方式 （二）配电自动化的通信规约（二）配电自动化的通信规约（人工语言的语法规则及应答关系）（人工语言的语法规则及应答关系）有有线线方方式式包包括括：架架空空明明线线或或电电缆缆、配配电电线线载载波波、邮邮电电本本地
9、地网网、租租用用电话线、光纤、有线电视网（电话线、光纤、有线电视网（CATVCATV）、）、现场总线和现场总线和RS-485RS-485等；等；无无线线方方式式包包括括：一一点点多多址址微微波波、传传统统无无线线电电通通信信、无无线线扩扩频频、卫卫星星通通信、无线寻呼、数控电台等。信、无线寻呼、数控电台等。选选用用时时综综合合考考虑虑如如下下几几点点：（1 1）通通信信的的可可靠靠性性，（2 2）通通信信技技术术的的先先进进性性，（3 3）可可行行性性和和使使用用维维护护的的方方便便性性，（4 4）配配电电通通信信的的实实时时性性，（5 5）通信系统的可扩充性。通信系统的可扩充性。第三节第三节
10、 变配电所综合自动化变配电所综合自动化一、概述一、概述 变变配配电电所所综综合合自自动动化化是是将将变变配配电电所所的的二二次次设设备备经经过过功功能能的的组组合合和和优优化化设设计计，利利用用先先进进的的计计算算机机技技术术、现现代代电电子子技技术术、通通信信技技术术和和信信号号处处理理技技术术，实实现现对对全全变变配配电电所所的的主主要要设设备备和和线线路路的的自自动动监监视视、测测量量、自自动动控控制制和和微微机机保保护护，以以及及与与调调度度中中心心通通信信等等综综合合性的自动化功能。性的自动化功能。优点：优点：功能综合化功能综合化 所有二次回路功能综合为一体。所有二次回路功能综合为一
11、体。结结构构微微机机化化 主主要要插插件件是是全全微微机机化化的的分分布布式式结结构构，采采用用网网络络总总线线连连接成整体。接成整体。操作监视屏幕化操作监视屏幕化 面对彩色大屏幕显示器进行全方位监视与操作。面对彩色大屏幕显示器进行全方位监视与操作。运行管理智能化运行管理智能化 具有在线自诊断功能和专家系统。具有在线自诊断功能和专家系统。二、微机远动装置的基本功能与类型二、微机远动装置的基本功能与类型（一）微机远动装置的基本功能（一）微机远动装置的基本功能 微微机机远远动动装装置置（RTU）主主要要用用来来集集中中收收集集变变电电站站内内的的所所有有信信息息，同同时时可可以以接接收收上上级级控
12、控制制调调度度中中心心的的命命令令，输输出出开开关关控控制制信信号号，增增减减控控制制设设备备信信号号或或调调节节设设备备的的整整定定值值，并并返返回回已已完完成成操操作作的的信信息，归纳起来有如下功能：息，归纳起来有如下功能：1“四遥四遥”功能：功能：遥信、遥信、遥测遥测、遥控遥控、遥调遥调 2事件顺序记录事件顺序记录（SOE）3系统对时系统对时 4电能采集电能采集（PA）5自恢复和自检测功能自恢复和自检测功能 6与与SCADA系统通信系统通信 （二）微机远动装置的类型（二）微机远动装置的类型 从从体体系系结结构构上上，RTU可可以以分分为为集集中中式式RTU和和分分布布式式RTU两两类类；
13、在在采采样样方方式式上上，RTU可可分分为为直直流流采采样样RTU和和交交流流采采样样RTU两两类类；从组屏方式上，从组屏方式上，RTU可分为集中组屏和分散布置两类。可分为集中组屏和分散布置两类。目前技术比较先进而且最受用户欢迎的是结构分布式。目前技术比较先进而且最受用户欢迎的是结构分布式。续上页续上页 上级操作上级操作监控中心监控中心 当地监控主机（双机）当地监控主机（双机）通信管理机通信管理机 打印机打印机 进线保护进线保护测控单元测控单元 馈线保护馈线保护测控单元测控单元 变压器保护变压器保护测控单元测控单元 联络保护联络保护测控单元测控单元 进线进线测控单元测控单元 联络联络测控单元测
14、控单元 出线出线测控单元测控单元 出线出线测控单元测控单元 变压器温度变压器温度保护测控单元保护测控单元 变压器温度变压器温度保护测控单元保护测控单元 直流屏监控单元直流屏监控单元 变变电电站站层层 通通信信层层 间间隔隔单单元元层层 RS485/422 结结构构分分布布式式RTU续上页续上页 变变电电站站层层 通通信信层层 间间隔隔单单元元层层 功能分布式RTU续上页续上页 结构分布式结构分布式RTU应用应用示例示例续上页续上页 采用采用微机微机远动远动装置装置的断的断路器路器控制控制回路回路及信及信号回号回路示路示例图例图 远方远方就地就地防误操作防误操作联锁触点联锁触点合位继电器合位继电
15、器合保继电器合保继电器跳保继电器跳保继电器跳位继电器跳位继电器续上页续上页 三、变配电所综合自动化系统的信息采集三、变配电所综合自动化系统的信息采集 有有直直流流采采样样和和交交流流采采样样两两类类。采采用用变变送送器器进进行行的的采采集集称称为为直流采样。直流采样。直直流流采采样样系系统统存存在在的的问问题题有有：遥遥测测数数据据的的准准确确性性受受变变送送器器稳稳定定性性的的影影响响；遥遥测测数数据据的的实实时时性性受受变变送送器器响响应应速速度度的的影影响响；变变送送器器的的维维护护工工作作量量比比较较大大；通通常常一一个个变变电电站站需需要要大大量的变送器，增加了工程造价和占地面积。量
16、的变送器，增加了工程造价和占地面积。交交流流采采样样方方法法实实际际上上就就是是用用微微机机取取代代传传统统的的变变送送器器，充充分分发发挥挥微微机机功功能能强强、灵灵活活可可靠靠、使使用用方方便便等等优优点点，以以克克服服因因使使用用传传统统变变送送器器而而导导致致的的一一系系列列不不良良影影响响。此此外外，结结构构分分布布式式RTURTU采采用交流采样还可以兼有微机保护功能。用交流采样还可以兼有微机保护功能。不不经经过过变变送送器器，按按一一定定规规律律直直接接采采集集交交流流信信号号并并加加以以处处理理，计计算算出出电电压压、电电流流有有效效值值以以及及有有功功、无无功功功功率率的的方方
17、法法就就是是交交流流采样。采样。第四节第四节 负荷控制与用电管理自动化负荷控制与用电管理自动化一、负荷控制系统一、负荷控制系统 电力负荷电力负荷控制中心控制中心电力负荷电力负荷控制终端控制终端续上页续上页 单向终端单向终端负荷控制终端负荷控制终端 双向终端双向终端遥控开关遥控开关遥控定量器遥控定量器双向控制终端双向控制终端双向三遥终端双向三遥终端一个典型的双向控制终端的组成框图一个典型的双向控制终端的组成框图 二、用电管理中的自动抄表与远程电能计费系统二、用电管理中的自动抄表与远程电能计费系统 （一）多功能电子式电能表（一）多功能电子式电能表 1电子式电能表电子式电能表的性能及组成原理的性能及
18、组成原理 （1）用电计测功能）用电计测功能 2多功能电子式电能表的功能多功能电子式电能表的功能 （2）监视功能）监视功能 （3）控制功能）控制功能 （4）管理功能）管理功能 （5）存贮功能）存贮功能 （6）自恢复与自检测）自恢复与自检测 续上页续上页 （二二）自自动动抄表技术抄表技术本本地地自自动动抄表方式抄表方式 移移动动式式自自动动抄抄表表方方式式 预预 付付 费费电电能能计计费费方式方式 远远 程程 自自动动抄抄表表方方式式 续上页续上页 （二）自动抄表技术（二）自动抄表技术 1）本本地地自自动抄表方式动抄表方式 2）移移 动动 式式自动抄表方式自动抄表方式 3）预付费电能计费方式）预付
19、费电能计费方式 4）远程自动抄表方式）远程自动抄表方式 续上页续上页续上页续上页 （三）远程电能计费系统（三）远程电能计费系统 一一个个典典型型的的远远程程电电能能计计费费系系统统主主要要由由具具有有自自动动抄抄表表功功能能的的电电能能表表、抄抄表表集集中中器器、抄抄表表交交换换机机和和中中央央信信息息处处理理机等组成。机等组成。本章小结本章小结 本章首先简介供电系统中的常用自动装置，概述了配电自动化的主要内本章首先简介供电系统中的常用自动装置，概述了配电自动化的主要内容、功能、通信及配电网的馈线自动化容、功能、通信及配电网的馈线自动化；然后论述了变配电所综合自动化的然后论述了变配电所综合自动
20、化的基本功能、类型及信息采集方式基本功能、类型及信息采集方式；最后介绍了负荷控制与用电管理自动化；最后介绍了负荷控制与用电管理自动化 。本章重点：本章重点：配电自动化的主要内容及主要功能、变配电所综合自动化。配电自动化的主要内容及主要功能、变配电所综合自动化。本章难点：本章难点：变电所综合自动化系统的信息采集。变电所综合自动化系统的信息采集。教学基本要求：了解变配电所常用自动装置、供电系统自动化的主要内教学基本要求：了解变配电所常用自动装置、供电系统自动化的主要内容、功能与结构。容、功能与结构。思考题与习题解答提示思考题与习题解答提示 8-1 提示：提示：备用电源自动投入装置的作用和类型参见教
21、材备用电源自动投入装置的作用和类型参见教材P181，自动重，自动重合闸装置的作用和类型参见教材合闸装置的作用和类型参见教材P182。8-2 提示：参见教材提示：参见教材P181183。8-3 提示：参见教材提示：参见教材P183185。8-4 提示：参见教材提示：参见教材P186187。8-5 提示：参见教材提示：参见教材P187。8-6 提示：参见教材提示：参见教材P187。8-7 提示：参见教材提示：参见教材P188189。8-8 提示：为结构分布式，其特点参见教材提示：为结构分布式，其特点参见教材P189190。8-9 提示：参见教材提示：参见教材P191。8-10 提示：参见教材提示：
22、参见教材P191192。8-11 提示：参见教材提示：参见教材P193194。8-12 提示：参见教材提示：参见教材P194。自自 测测 题题 一、填空题一、填空题 1SCADA的中文意思是的中文意思是 。2配电自动化主要包含配电自动化主要包含 、和和 等方面。等方面。3.与常规二次系统相比，与常规二次系统相比，变配电所综合自动化变配电所综合自动化变配电所综合自动化变配电所综合自动化系统具有功能系统具有功能 ，结构结构 ，操作监视，操作监视 ，运行管理，运行管理 等优点。等优点。二、简答题二、简答题 什么是变配电所的综合自动化？什么是变配电所的综合自动化？什么是变配电所的综合自动化？什么是变配电所的综合自动化？DTUDTU智能环网配电柜智能环网配电柜配电自动化远方终端配电自动化远方终端DTUDTUTTUTTU配电变压器远方终端配电变压器远方终端TTUTTUFTUFTU馈线自动化远方终端馈线自动化远方终端FTUFTU柱上真空开关柱上真空开关示例示例 负荷控制终端负荷控制终端电能量远方终端GPRS通信终端电子式电能表电子式电能表三相电子式多费率三相电子式多费率电能表电能表单相电子式多费率单相电子式多费率电能表电能表三相电子式多功能三相电子式多功能电能表电能表