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1、智能配電網的故障處理自動化技術主要內容一、概述概述二、網絡式保護技術二、網絡式保護技術解決配網保護快速解決配網保護快速 性和選擇性的矛盾性和選擇性的矛盾三、分布式智能技術三、分布式智能技術故障自動隔離、負故障自動隔離、負 荷自動轉供的可靠性更高荷自動轉供的可靠性更高四、故障點自動定位技術四、故障點自動定位技術解決查找故障解決查找故障點的效率問題點的效率問題一、概述智能電網的特點智能電網的特點是“自愈、安全、經濟、清潔自愈、安全、經濟、清潔，能夠提供適應未來社會經濟發展需要的優質電力與服務”。自愈自愈實時掌控電網運行狀態，及時發現、快速診斷和消除故障隱患；在盡量少的人工干預下，快速隔離故障、自我2、恢復，避免大面積停電的發生，提升電網運行的可靠性。配電系統故障處理自動化技術配電系統故障處理自動化技術：解決配電網故障的自動切除、故障區段的自動隔離、非故障區域的自動恢復供電、故障點的自動定位問題，提高供電可靠性。配電系統的故障處理過程的三個階段：n n1 1、故障發生瞬間，故障的開斷和清除。、故障發生瞬間，故障的開斷和清除。一般在毫秒級時間內完成。問題：選擇性和快速性的矛盾。一般在毫秒級時間內完成。問題：選擇性和快速性的矛盾。一般技術一般技術只能是變電站出口斷路器跳閘，擴大了停電范圍。只能是變電站出口斷路器跳閘，擴大了停電范圍。n n2 2、故障處理的第二階段：故障區段的隔離和非故障區域的恢3、復供電。、故障處理的第二階段：故障區段的隔離和非故障區域的恢復供電。持續時間一般是秒級至分鐘。持續時間一般是秒級至分鐘。一般采用集中控制方案，存在缺陷，可一般采用集中控制方案，存在缺陷，可靠性不高。靠性不高。n n3 3、故障處理的第三個階段是故障點的定位和排除故障。、故障處理的第三個階段是故障點的定位和排除故障。通常需要數十分鐘至若干小時。通常需要數十分鐘至若干小時。配電網故障點精確定位困難，故障查配電網故障點精確定位困難，故障查找時間一般占故障處理時間的找時間一般占故障處理時間的5050，供電可靠性的提高受到限制，供電可靠性的提高受到限制。二二、網網絡式式保保護技技術解解決決配配網網保保護4、快快速速性性和和選擇性性的的矛矛盾盾傳統電流保護的問題：傳統電流保護的問題：l現象：城市配網線路短、多開關串聯，短路電流現象：城市配網線路短、多開關串聯，短路電流差別小，保護的電流定值配合困難。用時間配合，差別小，保護的電流定值配合困難。用時間配合，會造成出口保護的動作時間太長，因此一般都是會造成出口保護的動作時間太長，因此一般都是變電站出口跳閘，停電時間長，停電范圍擴大。變電站出口跳閘，停電時間長，停電范圍擴大。l原因：傳統的配電系統電流保護其實質是一個獨原因：傳統的配電系統電流保護其實質是一個獨立的單元保護，它只檢測流過所監測開關的電流立的單元保護，它只檢測流過所監測開關的電流而決定保護的5、動作與否及動作延時，而不關心相而決定保護的動作與否及動作延時，而不關心相鄰開關的保護動作情況，這是造成相鄰保護相互鄰開關的保護動作情況，這是造成相鄰保護相互配合困難的主要原因。配合困難的主要原因。網絡式保護的原理n n保保護護監監測測的的范范圍圍由由一一個個點點擴擴大大到到相相聯聯開開關關甚甚至至串串聯聯的的一一組組開開關關，則則上上下下級級保保護護的的配配合合可可以以理理解解為為保保護護的的內內部部協協調調。n n現現代代計計算算機機技技術術和和網網絡絡技技術術的的發發展展，使使得得我我們們借借助助于于網網絡絡通通信信實實現現保保護護之之間間的的協協調調而而成成為為可可能能。n n不不同同地6、地點點的的模模擬擬量量在在當當地地檢檢測測完完成成，只只是是將將檢檢測測結結果果的的數數據據信信息息、保保護護判判別別結結果果的的狀狀態態信信息息、開開關關狀狀態態信信息息等等通通過過網網絡絡由由不不同同保保護護進進行行共共享享，以以達達到到不不同同地地點點保保護護之之間間協協調調和和配配合合，n n網網絡絡式式保保護護的的核核心心目目標標：實實現現保保護護的的快快速速性性和和選選擇擇性性的的統統一一。n n兩兩種種模模式式：基基于于主主從從式式通通信信網網絡絡的的網網絡絡式式保保護護和和基基于于對對等等式式通通信信網網絡絡的的網網絡絡式式保保護護。CB1 S1 S2 S3S4 S5CB2 F7、傳統保護問題：保護配合困難傳統保護問題：保護配合困難網絡式保護：任一點故障均可以有選擇性的速斷跳閘網絡式保護：任一點故障均可以有選擇性的速斷跳閘 特點：解決了選擇性和快速性的矛盾。特點：解決了選擇性和快速性的矛盾。網絡式保護在架空線路的應用網絡式保護技術在變電站的應用n利用CAN總線進行高速數據交換，可以實現站內網絡式保護，保證任一點故障時，能實現故障的快速隔離n n利用利用CANCAN總線進行高速數據交換，可以實現站內網絡總線進行高速數據交換，可以實現站內網絡式保護，式保護，保證任一點故障時，能實現故障的快速隔離保證任一點故障時，能實現故障的快速隔離保證任一點故障時，能實現故障的快速隔離保證8、任一點故障時，能實現故障的快速隔離35kV母線所用變主變35 kV進線35 kV進線PT避雷器10kV母線I10kV母線避雷器 主變出線出線K1:4222K3:4222K2:4226K4:4251K5:4253K6:4241K7:4231K8:4231K9:4231K10:4231K11:4241F6F8F7F9F11F10F3F4F1F2正方向K13:42214221K14:422542714222功能：限時速斷、三相三段、方向、低壓、負序、三段過負荷、測控4221功能：差動、速斷保護、差動保護帶諧波制動和斜率制動4253功能：三相三段式保護、測控、備投、功率方向4226功能：限時速斷、三相9、三段、方向、低壓、負序、過負荷、測控、備投4225功能：電壓電流功率測量4231功能：2相三段、測控、低周、重合閘、反時限4241功 能：3相三段、低壓、過壓、不平衡電壓、測控、反時限4271功能：PT測量、解并列K17:4232K16:42324232功能：三相三段、方向、低壓、低周、重合閘、同期、測控智能環網柜組成的電纜環網方案F1F2F3F4F5S1S2T1 T2T3S3T4S1S2T1 T2T3S3T4S1S2T1 T2T3S3T4S1S2T1 T2T3S3T4S1S2T1 T2T3S3T4S1S2T1 T2T3S3T4S1S2T1 T2T3S3T4RDCU-3A控制器控制器三、分布式10、智能技三、分布式智能技術故障自故障自動隔離、隔離、負荷自荷自動轉供的可靠性更高供的可靠性更高（1 1）現有的故障隔離和轉供的集中控制方式：）現有的故障隔離和轉供的集中控制方式：對通信通道和主站依賴性太強，控制可靠性低對通信通道和主站依賴性太強，控制可靠性低（2 2）傳統的分段器和重合器方案，不利用信）傳統的分段器和重合器方案，不利用信道交換信息，動作效率不高道交換信息，動作效率不高電壓分段器工作原理 CB1 S1 S2 S3S4 S5CB2 F特點：不需要主站和通信缺點：只檢測電壓、動作次數多應用狀況：日本應用較多電流計數型分段器工作原理 CB1 S1 S2 S3S4 S5CB2 F特點：不需11、要主站和通信缺點：只檢測電流、不適合主環路應用狀況：一般與重合器配合使用重合器工作原理 CB1 S1 S2 S3S4 S5CB2 F特點：不需要主站和通信，可以自己切斷故障，增加環網功能后可以進行故障隔離和供電轉供缺點：保護配合比較困難綜合合型型分分布布智智能能模模式式n綜合檢測電流電壓n綜合了電壓分段器、電流分段器和重合器的優點n不依賴通信，但可以利用通道提高效率n與各種開關集成構成智能柱上開關n適合在主環路或分支回路綜合型分布智能模式在架空網中的應用n柱上開關可使用負荷開關或斷路器n實現故障自動隔離、自動轉移供電n支持兩電源或三電源、四電源系統n沒有通信通道也可以實現故障隔離和電源轉供及供12、電恢復n有通信時可自動升級實現遠程自動化功能n故障就地處理：可靠性高、速度快n適應不同階段的自動化要求 F1F2CB1S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S14S15CB2CB3CB4CB5CB6開閉所開閉所2#變電站變電站1#變變電電站站自動隔離故障分支故障自動隔離和轉供RDCU-1A控制器控制器分布式智能模式在電纜網應用n智能環網柜進出線開關可使用負荷開關或斷路器n出線故障只跳出線n內部故障自己隔離n主環故障時自動隔離故障區段、自動轉移供電n不依賴通信實現自動化功能l有有通通信信時時自自動動實實現現遠遠程程自自動動化化 智能環網柜組成的電纜環網方案F1F2F3F4F13、5S1S2T1 T2T3S3T4S1S2T1 T2T3S3T4S1S2T1 T2T3S3T4S1S2T1 T2T3S3T4S1S2T1 T2T3S3T4S1S2T1 T2T3S3T4S1S2T1 T2T3S3T4RDCU-3A控制器控制器工程應用n以分布式智能技術為基礎的故障隔離和轉供方案，由于不依賴通信道和主站會使得控制方案更可靠；n由于可以逐步升級，因此適合分步實施。n利用該技術設計的智能柱上開關和智能環網柜已經在工程中廣泛應用。智能環網柜特點：特點：1 1、GRCGRC外殼外殼、純戶外設純戶外設計計、共箱式共箱式結構結構2 2、進出線開關斷路器和、進出線開關斷路器和負荷負荷開關可選開關可14、選3 3、實現、實現網絡式保護網絡式保護功能，功能，故障就地快速切除故障就地快速切除4 4、分布式智能控制分布式智能控制功能：功能：自動隔離故障區段，自動隔離故障區段，自動轉移供電自動轉移供電5 5、FTUFTU功能功能內置：實現內置：實現四遙和配電自動化四遙和配電自動化智能重合器、斷路器特點：特點：特點：特點：1 1 1 1、永磁操作機構永磁操作機構永磁操作機構永磁操作機構，穩定、可，穩定、可，穩定、可，穩定、可靠、壽命長靠、壽命長靠、壽命長靠、壽命長2 2 2 2、可安裝在變電站、可安裝在變電站、可安裝在變電站、可安裝在變電站出線出線出線出線、線、線、線、線路路路路分段分段分段分段、線路、15、線路、線路、線路分支分支分支分支處處處處3 3 3 3、實現、實現、實現、實現網絡式保護網絡式保護網絡式保護網絡式保護功能，故功能，故功能，故功能，故障就地快速切除障就地快速切除障就地快速切除障就地快速切除4 4 4 4、分布式智能控制分布式智能控制分布式智能控制分布式智能控制功能：自功能：自功能：自功能：自動隔離故障區段，自動轉動隔離故障區段，自動轉動隔離故障區段，自動轉動隔離故障區段，自動轉移供電移供電移供電移供電5 5 5 5、FTUFTUFTUFTU功能功能功能功能內置：可實現實內置：可實現實內置：可實現實內置：可實現實現四遙和配電自動化現四遙和配電自動化現四遙和配電自動化現四遙和配電16、自動化四、故障點自四、故障點自動定位技定位技術解決解決查找故障找故障點的效率點的效率問題1、短路故障指示器的原理和應用2、故障指示器的最新發展 （1）單相接地故障檢測和指示 （2）帶通信的故障遠程指示和故障自動定位系統故障指示器原理、現狀、分類1、故障指示器：一種安裝在配電線路上指示故障、故障指示器：一種安裝在配電線路上指示故障電流通路的智能裝置。電流通路的智能裝置。2、批量安裝故障指示器是一種、批量安裝故障指示器是一種最實用的配電自動最實用的配電自動化方案化方案3、不需要開關和智能控制器就能實現實現故障定、不需要開關和智能控制器就能實現實現故障定位，因而更經濟位，因而更經濟4、與用開關和智能17、控制器進行故障區段定位和隔、與用開關和智能控制器進行故障區段定位和隔離不同，由于故障指示器成本低，因而安裝數量可離不同，由于故障指示器成本低，因而安裝數量可以更多，故障區段定位可以更精確，從而大大縮短以更多，故障區段定位可以更精確，從而大大縮短故障巡查時間故障巡查時間短路故障指示器原理和應用6kV-35kV6kV-35kV 架空線導線架空線導線 電纜電纜 母排母排用于指示短路故障電流通路，確定故障分支和故障點用于指示短路故障電流通路，確定故障分支和故障點適用范圍功能工作原理過流動作的指示原理類似于過流繼電器，當線路中流過類似于過流繼電器，當線路中流過的電流大于其設定值時，故障指示的電流大于其設18、定值時，故障指示器給出動作信號器給出動作信號。自動適應負荷變化的故障指示器原理ItIsItDTD I 該原理獲得國家發明專利：該原理獲得國家發明專利：指示器自動適應負荷變化，指示器是指示器自動適應負荷變化，指示器是否動作動作主要取決于故障電流分否動作動作主要取決于故障電流分量而不是總電流。智能化程度高，量而不是總電流。智能化程度高，判據比較全面，可以大大減少誤動判據比較全面，可以大大減少誤動的可能性；的可能性；。架空線型故障指示器架空線型故障指示器2、故障指示器的最新發展（1）單相接地故障檢測和接地故障指示器 單相接地故障檢測方案方案（2）故障信號遠傳、故障自動定位系統（1）單相接地故障相接地19、故障檢測、選線和定位技和定位技術單相接地故障檢測是世界難題n對于中性點非直接接地的配電系統來說，配電線路上單相接地故障點的定位是世界難題n目前大多數產品主要用在變電站接地選線n配電線路上單相接地故障點定位是供電部門迫切需要解決的問題傳統的接地故障檢測方法的局限性1、零序電流和零序電壓的檢測方法不適合在架空線路上的故障指示器使用2、需用比較各出線和各分支的檢測結果的方法不適合在故障指示器上直接使用3、隨系統結構變化而變化、隨接地情況變化而變化的故障特征不適合用在在故障指示器上作為故障檢測判據 所以需要設法產生一個容易檢測的故障特征信號所以需要設法產生一個容易檢測的故障特征信號在變電站接地變壓器的20、中性點對地之間接入可控的中電阻（100多歐姆）。故障時在變電站接地變的中性點上（無中性點時可接在母線上）的動態阻性負載信號源自動短時投入,在變電站和現場接地點之間產生特殊的小的編碼信號電流，通過對信號源對地電阻的編碼控制，產生疊加在負載電流上的編碼信號電流。變電站出線和線路分支點處安裝的接地故障指示器，檢測這個電流信號，可自動動作指示，達到指示故障的目的系統組成：系統組成：信號源裝置+故障檢測裝置主要原理：主要原理：主要原理：主要原理：變電站中阻智能接地法站中阻智能接地法接地信號源消弧線圈接地變變電站接線示意圖（接在中性點）變電站接線示意圖（接在中性點）變電站接線示意圖（接在中性點）變電站接線21、示意圖（接在中性點）北京科銳北京科銳北京科銳Jan 2007Jan 2007Jan 2007 故障發生后：故障發生后：（1）信信號號源源延延時時投投入入；（2）變變電電站站出出線線的的故故障障指指示示器器指指示示出出故故障障出出線線（k號號指指示示器器動動作作）；（3）選選線線裝裝置置自自動動顯顯示示和和記記錄錄故故障障出出線線（4）線線路路上上故故障障通通路路上上的的的故障指示器的故障指示器k1-k3自動翻牌，給出紅色指示。自動翻牌，給出紅色指示。故障指示器故障指示器故障指示器故障指示器配電自動化配電自動化配電自動化配電自動化北京科銳北京科銳北京科銳Jun.2001Jun.2001Jun.222、001將故障指示器的動作狀態通過適當的通信方式送到控制中心的以將故障指示器的動作狀態通過適當的通信方式送到控制中心的以GIS為為基礎的計算機監控系統，實現在地理圖上的故障自動定位基礎的計算機監控系統，實現在地理圖上的故障自動定位 接地故障信息處理過程 GSMGSM通信網通信網架空探頭n探測短路和接地信號n利用翻牌給出故障指示n利用無線信號傳輸故障信息n無線發射頻率419MHzn66位加密碼，有效防止誤動n工作溫度：-45C85C架空系統故障指示器安裝示意圖正常狀態動作狀態架空子站n接收探頭發射的故障信息調制的無線信號并進行解調n對解調后的信號進行解密計算并判斷是否正確n將故障信息以短消息的方式23、發送給主站系統n定期報告子站運行狀態n對后備電源的充放電進行管理架空子站架空系統指示器和子站配置示意圖架空系統子站安裝示意圖電纜系系統故障指示器故障指示器 該產品適用于小電流接地系統或小電阻接地系該產品適用于小電流接地系統或小電阻接地系統的故障定位。由三部分組成：統的故障定位。由三部分組成：1 1、三個安裝在相線上的故障檢測探頭，檢測相間、三個安裝在相線上的故障檢測探頭，檢測相間、三個安裝在相線上的故障檢測探頭，檢測相間、三個安裝在相線上的故障檢測探頭，檢測相間短路故障。短路故障。短路故障。短路故障。2 2、一個接地故障指示器（檢測零序電流信號）檢、一個接地故障指示器（檢測零序電流信號）檢、一24、個接地故障指示器（檢測零序電流信號）檢、一個接地故障指示器（檢測零序電流信號）檢測接地故障。測接地故障。測接地故障。測接地故障。3 3、一個安裝在開關柜面板上的故障指示器，顯示、一個安裝在開關柜面板上的故障指示器，顯示、一個安裝在開關柜面板上的故障指示器，顯示、一個安裝在開關柜面板上的故障指示器，顯示并傳輸故障信號。并傳輸故障信號。并傳輸故障信號。并傳輸故障信號。3、面板型故障指示面板型故障指示器器2、接地故障指、接地故障指示器示器1、短路故障指、短路故障指示器示器 電纜子站電纜系統指示器和子站配置示意圖環網柜 環網柜 SFI3只EFI子站SFI：短路故障指示器：短路故障指示器EFI：接地故障25、指示器：接地故障指示器故障指示器和子站安裝示意圖電纜型指示器和子站安裝示意圖子站指示器中心站功能n實現通信管理和數據集中功能。它向下與各個子站通信，負責收集現場探頭的故障信息，向上與主站通信，傳送所收集的數據。具備基本的通信連接、協議轉換、信息收集、緩存和處理功能。具備與第三方軟件接口的功能。主站 集GIS（地理信息系統）和MIS（管理信息系統）于一體，它既可用來實時監測配電網絡狀態和故障，并自動確定故障位置，便于電路的維護和事故搶修，又可用來對配電網設施進行管理，便于設施信息的錄入、查詢和統計 主站n實時搜集故障指示器動作信息和網絡拓撲實時搜集故障指示器動作信息和網絡拓撲數據數據 故障指示器26、的動作信息和網絡拓撲數據的一致性原則故障指示器的動作信息和網絡拓撲數據的一致性原則 n故障通路和故障點的查找故障通路和故障點的查找 n糾錯和補漏糾錯和補漏nGIS支撐平臺支撐平臺 n將故障點發給中心站將故障點發給中心站n配電網圖形編輯配電網圖形編輯 創建和修改配電網網絡圖創建和修改配電網網絡圖,包括電力線路、桿塔、包括電力線路、桿塔、開關、變電站、開閉所和故障指示器開關、變電站、開閉所和故障指示器基于GIS的故障定位基于主接線圖的故障定位在故障定位系統基礎上升級的二遙系統n目的：實現實現故障的快速定位，減少故障巡查和故障處理時間；實時監測電流和開關狀態，實現對電網的基本監測n設備：故障指示器監27、測終端n特點：不需要改造現有一次設備、投資省、見效快、容易實施、容易推廣在故障定位系統基礎上升級的二遙系統n n新型的帶電流測量功能的短路故障指示器主要用于電纜線路新型的帶電流測量功能的短路故障指示器主要用于電纜線路的短路故障檢測及線路負荷電流的測量。指示器正常情況下的短路故障檢測及線路負荷電流的測量。指示器正常情況下監測電纜線路的負荷電流，并定時上傳負荷電流數據。當線監測電纜線路的負荷電流，并定時上傳負荷電流數據。當線路出現短路故障或接地故障時，指示器自動識別短路故障電路出現短路故障或接地故障時，指示器自動識別短路故障電流特征（或接地信號電流特征），并給出短路（或接地）故流特征（或接地信號電28、流特征），并給出短路（或接地）故障指示信號，同時通過塑料光纖將故障信號以及電流信息上障指示信號，同時通過塑料光纖將故障信號以及電流信息上傳給光纖數據采集器及面板型指示器。傳給光纖數據采集器及面板型指示器。n n二遙通信終端作為實用的配電自動化系統中的兩遙（遙測、二遙通信終端作為實用的配電自動化系統中的兩遙（遙測、遙信）功能的配電終端裝置，安裝于環網柜、開閉所內。該遙信）功能的配電終端裝置，安裝于環網柜、開閉所內。該終端將安裝在線路上的故障指示器發送過來的線路負荷電流、終端將安裝在線路上的故障指示器發送過來的線路負荷電流、故障動作信息和線路上的開關狀態信息接收后進行分析、編故障動作信息和線路上的29、開關狀態信息接收后進行分析、編譯，通過譯，通過GPRSGPRS（或其它通道）通信方式將信息發送給配網（或其它通道）通信方式將信息發送給配網主站，實現配電網的負荷監測、故障檢測和定位功能。主站，實現配電網的負荷監測、故障檢測和定位功能。實用的二遙配電自動化系統n通過實施實用的“二遙”故障自動定位及負荷監控系統，可以在不改造一次設備的情況下，通過有限的資金投入，實現基本的二遙功能，實現故障的快速定位，減少故障巡查和故障處理時間；實時監測電流和開關狀態，實現對配電網的基本監測，符合配電自動化系統的實用化發展方向總結n配電系統故障處理自動化技術是智能電網的重要配電系統故障處理自動化技術是智能電網的重要30、技術內容之一，使用該技術可以有效地減少故障技術內容之一，使用該技術可以有效地減少故障停電時間、縮小故障停電面積、提高供電可靠性。停電時間、縮小故障停電面積、提高供電可靠性。n對于有多級開關串聯的配電線路，利用網絡式保對于有多級開關串聯的配電線路，利用網絡式保護原理可以解決傳統的電流保護原理難以解決的護原理可以解決傳統的電流保護原理難以解決的保護快速性和選擇性的矛盾問題，保證離故障點保護快速性和選擇性的矛盾問題，保證離故障點最近的的開關速斷跳閘；最近的的開關速斷跳閘；n以分布式智能為基礎的饋線自動化方案，可以實以分布式智能為基礎的饋線自動化方案，可以實現故障的自動隔離和轉供，利用通道但不依賴于現31、故障的自動隔離和轉供，利用通道但不依賴于通信和主站，可靠性更高。通信和主站，可靠性更高。總結（續）n故故障障指指示示器器為為基基礎礎的的故故障障自自動動定定位位系系統統，是是故故障障處處理理自自動動化化的的重重要要內內容容，它它大大大大提提高高了了故故障障巡巡線線的的效效率率，縮縮短短了了故故障障停停電電時時間間，也也是是最最經經濟濟的的饋饋線線自自動動化化方方案案之之一一。n以以故故障障指指示示器器為為基基礎礎的的兩兩遙遙的的自自動動化化方方案案滿滿足足了了大大多多數數配配網網監監測測需需要要，不不需需要要改改造造任任何何一一次次設設備備，容容易易實實施施，實實用用化化程程度度高高，為為配配電電自自動動化化探探索索出出了了一一個個新新的的實實用用化化方方向向。謝謝！謝謝！