第八章供電系統的自動化第一節常用自動裝置第二節配電自動化概述第三節變配電所綜合自動化

（重點）第四節負荷控制與用電管理自動化

（難點）第一節常用自動裝置

一、備用電源自動投入裝置

（一）備用電源自動投入裝置的作用與類型

作用：用于兩路及以上電源進線的變配電所中，提高供電可靠性。

工作電源與備用電源的接線方式可分為兩大類：明備用:指在正常時，備用電源不投入工作，只有在工作電源發生故障時才投入工作。暗備用:指在正常時，兩電源都投入，互為備用。續上頁在正常情況下，QF1閉合，QF2斷開，負荷由工作電源供電。當工作電源故障時，APD動作，將QF1斷開，切除故障電源，然后將QF2閉合，使備用電源投入工作，恢復供電。續上頁正常情況下，QF1,QF2閉合，QF3斷開，兩個電源分別向兩段母線供電。若電源A(B)發生故障，APD動作，將QF1(QF2)斷開，隨即將QF3閉合，此時全部負荷均由B(A)電源供電。續上頁1）不論什么原因失去工作電源，APD都能迅速起動并投入備用電源；2）必須在工作電源確已斷開、而備用電源電壓也正常時，才允許投入備用電源；3）APD應只動作一次，以免將備用電源重復投入永久性故障回路中；4）當電壓互感器二次回路斷線時，APD不應誤動作。（二）對備用電源自動投入裝置的基本要求續上頁（三）備用電源自動投入裝置的原理二、自動重合閘裝置簡介運行經驗表明，電力系統的故障特別是架空線路上的故障大多是暫時性的，多數能很快地自行消除。因此，采用自動重合閘裝置（ARD），迅速恢復供電，從而大大提高供電可靠性。

第二節

配電自動化概述一、配電自動化的主要內容通常將變電所綜合自動化、饋線自動化、用戶管理自動化等三方面的內容稱為配電自動化系統（DAS）。配電網SCADA系統

地理信息系統GIS需方管理DSM配電自動化

DAS進線監視10kV變電所自動化SA饋線自動化FA變壓器巡檢與無功補償負荷監控與管理LCM遠方抄表與電能計費自動化AMR續上頁配網管理工作站配網調度工作站配網GIS/維護工作站網關調度MIS主服務器備服務器WEB服務器網絡打印機100M以太網通信前置機通信前置機變電所B變電所A配電子站配電線通信線控制LAN網通信網絡柱上真空開關智能環網柜FTUTTUDTU配電自動化系統結構拓撲圖主站計算機系統饋線終端設備（FTU）

FTU是裝設在饋線開關旁的開關監控裝置。這些饋線開關指的是戶外的柱上開關，例如10kV線路上的斷路器、負荷開關、分段開關等。一般來說，1臺FTU要求能監控1臺柱上開關，主要原因是柱上開關大多分散安裝，若遇同桿架設情況，這時可以1臺FTU監控兩臺柱上開關。配變終端設備（TTU）

TTU監測并記錄配電變壓器運行工況，根據低壓側三相電壓、電流采樣值，每隔1～2分鐘計算一次電壓有效值、電流有效值、有功功率、無功功率、功率因數、有功電能、無功電能等運行參數，記錄并保存一段時間（一周或一個月）和典型日上述數組的整點值，電壓、電流的最大值、最小值及其出現時間，供電中斷時間及恢復時間，記錄數據保存在裝置的不揮發內存中，在裝置斷電時記錄內容不丟失。配網主站通過通信系統定時讀取TTU測量值及歷史記錄，及時發現變壓器過負荷及停電等運行問題，根據記錄數據，統計分析電壓合格率、供電可靠性以及負荷特性，并為負荷預測、配電網規劃及事故分析提供基礎數據。如不具備通信條件，使用掌上電腦每隔一周或一個月到現場讀取記錄，事后轉存到配網主站或其它分析系統。TTU構成與FTU類似，由于只有數據采集、記錄與通信功能，而無控制功能，結構要簡單得多。為簡化設計及減少成本，TTU由配變低壓側直接變壓整流供電，不配備蓄電池。在就地有無功補償電容器組時，為避免重復投資，TTU要增加電容器投切控制功能。開閉所終端設備（DTU）

DTU一般安裝在常規的開閉所（站）、戶外小型開閉所、環網柜、小型變電站、箱式變電站等處，完成對開關設備的位置信號、電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、電能量等數據的采集與計算，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。部分DTU還具備保護和備用電源自動投入的功能。二、配電自動化的主要功能1.配電網的實時監視與控制

2.安全性控制

3.經濟性控制

4.質量控制

5.負荷控制

隨時了解配電網內各重要母線電壓，各配電線的有功功率的狀況；反映系統結構變化后各種配電變壓器、斷路器及柱上開關的運行狀態；重要用戶負荷情況及其電力和電量表的信息等。

自動識別故障→自動消除故障(或隔離故障)→自動恢復供電由實時潮流計算選擇確定配電網的最佳運行方式，使有功功率網損最小。保證供電的電壓和頻率

采用對用戶負荷進行遠方控制的方式，以抑制高峰負荷和提高負荷率。三、配電自動化的通信（一）配電自動化的通信方式

（二）配電自動化的通信規約（人工語言的語法規則及應答關系）

有線方式包括：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（CATV）、現場總線和RS-485等；

無線方式包括：一點多址微波、傳統無線電通信、無線擴頻、衛星通信、無線尋呼、數控電臺等。

選用時綜合考慮如下幾點：（1）通信的可靠性，（2）通信技術的先進性，（3）可行性和使用維護的方便性，（4）配電通信的實時性，（5）通信系統的可擴充性。

第三節

變配電所綜合自動化一、概述變配電所綜合自動化是將變配電所的二次設備經過功能的組合和優化設計，利用先進的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信號處理技術，實現對全變配電所的主要設備和線路的自動監視、測量、自動控制和微機保護，以及與調度中心通信等綜合性的自動化功能。優點：①功能綜合化所有二次回路功能綜合為一體。②結構微機化主要插件是全微機化的分布式結構，采用網絡總線連接成整體。③操作監視屏幕化面對彩色大屏幕顯示器進行全方位監視與操作。④運行管理智能化具有在線自診斷功能和專家系統。二、微機遠動裝置的基本功能與類型（一）微機遠動裝置的基本功能

微機遠動裝置（RTU）主要用來集中收集變電站內的所有信息，同時可以接收上級控制調度中心的命令，輸出開關控制信號，增減控制設備信號或調節設備的整定值，并返回已完成操作的信息，歸納起來有如下功能：1．“四遙”功能：

遙信、遙測、遙控、遙調

2．事件順序記錄（SOE）

3．系統對時

4．電能采集（PA）

5．自恢復和自檢測功能

6．與SCADA系統通信

（二）微機遠動裝置的類型

從體系結構上，RTU可以分為集中式RTU和分布式RTU兩類；在采樣方式上，RTU可分為直流采樣RTU和交流采樣RTU兩類；從組屏方式上，RTU可分為集中組屏和分散布置兩類。目前技術比較先進而且最受用戶歡迎的是結構分布式。

續上頁上級操作監控中心

當地監控主機（雙機）

通信管理機

打印機

進線保護測控單元

饋線保護測控單元

變壓器保護測控單元

聯絡保護測控單元

進線測控單元

聯絡測控單元

出線測控單元

出線測控單元

變壓器溫度保護測控單元

變壓器溫度保護測控單元

直流屏監控單元

變電站層

通信層

間隔單元層

RS485/422

結構分布式RTU續上頁變電站層

通信層

間隔單元層

功能分布式RTU續上頁結構分布式RTU應用示例續上頁采用微機遠動裝置的斷路器控制回路及信號回路示例圖

遠方就地防誤操作聯鎖觸點合位繼電器合保繼電器跳保繼電器跳位繼電器續上頁三、變配電所綜合自動化系統的信息采集

有直流采樣和交流采樣兩類。采用變送器進行的采集稱為直流采樣。

直流采樣系統存在的問題有：①遙測數據的準確性受變送器穩定性的影響；②遙測數據的實時性受變送器響應速度的影響；③變送器的維護工作量比較大；④通常一個變電站需要大量的變送器，增加了工程造價和占地面積。交流采樣方法實際上就是用微機取代傳統的變送器，充分發揮微機功能強、靈活可靠、使用方便等優點，以克服因使用傳統變送器而導致的一系列不良影響。此外，結構分布式RTU采用交流采樣還可以兼有微機保護功能。不經過變送器，按一定規律直接采集交流信號并加以處理，計算出電壓、電流有效值以及有功、無功功率的方法就是交流采樣。第四節

負荷控制與用電管理自動化一、負荷控制系統電力負荷控制中心電力負荷控制終端續上頁單向終端負荷控制終端雙向終端遙控開關遙控定量器雙向控制終端雙向三遙終端一個典型的雙向控制終端的組成框圖

二、用電管理中的自動抄表與遠程電能計費系統（一）多功能電子式電能表

1．電子式電能表的性能及組成原理

（1）用電計測功能

2．多功能電子式電能表的功能

（2）監視功能

（3）控制功能

（4）管理功能

（5）存貯功能

（6）自恢復與自檢測

續上頁

（二）自動抄表技術本地自動抄表方式

移動式自動抄表方式預付費電能計費方式遠程自動抄表方式續上頁

（二）自動抄表技術

1）本地自動抄表方式

2）移動式自動抄表方式

3）預付費電能計費方式

4）遠程自動抄表方式

續上頁續上頁（三）遠程電能計費系統

一個典型的遠程電能計費系統主要由具有自動抄表功能的電能表、抄表集中器、抄表交換機和中央信息處理機等組成。

本章小結本章首先簡介供電系統中的常用自動裝置，概述了配電自動化的主要內容、功能、通信及配電網的饋線自動化；然后論述了變配電所綜合自動化的基本功能、類型及信息采集方式

；最后介紹了負荷控制與用電管理自動化。本章重點：配電自動化的主要內容及主要功能、變配電所綜合自動化。本章難點：變電所綜合自動化系統的信息采集。

教學基本要求：了解變配電所常用自動裝置、供電系統自動化的主要內容、功能與結構。思考題與習題解答提示

8-1提示：備用電源自動投入裝置的作用和類型參見教材P181，自動重合閘裝置的作用和類型參見教材P182。

8-2提示：參見教材P181~183。8-3提示：參見教材P183~185。8-4提示：參見教材P186~187。8-5提示：參見教材P187。8-6提示：參見教材P187。8-7提示：參見教材P188~189。

8-8提示：為結構分布式，其特點參見教材P189~190。8-9提示：參見教材P191。

8-10提示：參見教材P191~192。8-11提示：參見教材P193~194。

8-12提示：參見教材P194。自測題一、填空題1．SCADA的中文意思是

。2．配電自動化主要包含

、

、和

等方面。

3.與常規二次系統相比，變配電所綜合自動化系統具有功能