第06章 供配电系统二次接线与自动化

预备 合闸 合 闸
合闸 后 预备 跳闸 跳 闸
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断路器控制与信号回路分析：
1.手动储能合闸 采用弹簧 操动机构的断 路器在首次合 闸前需先储足 能量。
通 信 网 络
通 信 前 置 机 变电所A
通信线
FTU
TTU
DTU
二、配电自动化的主要功能
1. 配电网的实时监视与控制 随时了解配电网内各重要母线电压，各配电线的有功功率的 状况；反映系统结构变化后各种配电变压器、断路器及柱上开关 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。 2. 安全性控制
自动识别故障→自动消除故障(或隔离故障)→自动恢复供电
3. 经济性控制 由实时潮流计算选择确定配电网的最佳运行方式，使有功功 率网损最小。 4. 质量控制 保证供电的电压和频率
5. 负荷控制 采用对用户负荷进行远方控制的方式，以抑制高峰负荷和提 高负荷率。
三、配电自动化的通信
（一）配电自动化的通信方式
第四节 配电自动化概论
一、配电自动化的主要内容
通常将变电所综合自动化、馈线自动化、用户管理自动化 等三方面的内容称为配电自动化系统（DAS）。 进线监视 10kV变电所自动化SA 馈线自动化FA 变压器巡检与无功补偿
配电网SCADA系统 配电自动化 DAS
地理信息系统GIS
需方管理DSM
负荷监控与管理LCM
第六章 供配电系统二次接线与自动化
第一节 二次接线及其操作电源 第二节 电气测量回路与绝缘监视 第三节 高压断路器的控制回路和信号装置 第四节 配电自动化概论 第五节 变电所综合自动化系统 第六节 微机自动控制装置 第七节 负荷控制与用电管理自动化 本章小结
第一节 二次接线及其操作电源
一、二次接线概念
结构分布式示例——10kV变电站综合自动化系统配置方案
当地监控主机（双机）
打印机
通信管理机
上级操作 监控中心
站 控 层 通 信 层
RS485/422
进线保护 测控单元
馈线保护 测控单元
进线 测控单元
联络 测控单元
变压器温度 保护测控单元
单 元 层
变压器保护 测控单元
联络保护 测控单元
出线 测控单制开关有六个位置： 两个预备操作位置（“预备合闸”和“预备跳闸”）； 两个操作位置（“合闸”和“跳闸”）； 两个固定位置（“合闸后”和“跳闸后”）。
LW12－16D/49.4636.6开关接点图表
触点号 跳闸 后 手 柄 位 置 1 － 2 － 3 － 4 × 5 － 6 － 7 － 8 － 9 － 10 － 11 － 12 － 13 － 14 × 15 － 16 － 17 － 18 － 19 － 20 ×
高交流电压源的可靠性，可用于一次接线简单、断路器台 数不多的变电所。
UPS电源装置应为在线式，电压AC220V，容量一般以
不超过3kVA为宜。
第二节 电气测量回路与绝缘监视
一、电气测量回路
（一）电气测量的任务与要求 任务： 监视供电系统的运行状态和计量一次系统消耗的电能， 保证供电系统安全、可靠、优质和经济合理地运行。
有线方式包括：架空明线或电缆、配电线载波、邮电本地网、租用电话
线、光纤、有线电视网（CATV）、现场总线和RS-485等； 无线寻呼、数控电台等。
无线方式包括：一点多址微波、传统无线电通信、无线扩频、卫星通信、 选用时综合考虑如下几点：（1）通信的可靠性，（2）通信技术的先
进性，（3）可行性和使用维护的方便性，（4）配电通信的实时性，（5）通 信系统的可扩充性。
多功能综合数字式智能表测量原理电路图
二、交流系统的绝缘监视
利用一次系统接地后出现的零序电压给出信号或跳闸。
绝缘监视装置电路图
第三节 高压断路器的控制回路 和信号装置
一、概述
高压断路器的控制回路是指用控制开关或遥控命令操作断 路器跳、合闸的回路。
信号回路是用来指示一次系统设备运行状态的二次回路。
要求： 对电气测量仪表，要保证其测量范围和准确度满足变配 电设备运行监视和计量的要求，并力求外形美观，便于 观测，经济耐用等。
（二）电气测量仪表的配置 供配电系统变配电装置中的各部分仪表按规定要求配置。
电能表接线
（三）电气测量回路示例
10kV线路电气测量仪表原理电路图
380V进线电气测量仪表原理电路图
由电压互感器取得交流操作电源的电路图
2.交流操作电源的可靠性
用电压互感器作交流操作电源，因其电压受到一次系统的 影响，只能作为断路器正常跳合闸以及预告信号的工作电源。 相反，电流互感器对于短路故障、过负荷都非常有效，可 用它为操作电源来实现过电流保护，作用于断路器操动机构上 的电流脱扣器“去分流跳闸”。 采用不间断电源UPS作为交流操作电源的方案，可提
供配电系统的二次接线——用来对一次接线的运行进行控 制、监测、指示和保护的辅助电路，亦称二次回路。 二次回路按 电源性质分 直流回路 交流回路
交流电流回路： 由电流互感器供电 交流电压回路： 由电压互感器供电
二次回路按其功能分有：操作电源回路、电气测量回路 与绝缘监视装置、高压断路器的控制和信号回路、中央信号 装置、继电保护回路以及自动化装置等。
在正常情况下，
QA1闭合，QA2断开， 负荷由工作电源供电。 当工作电源故障 时，ASE动作，将 QA1断开，切除故障 电源，然后将QA2闭 合，使备用电源投入 工作，恢复供电。
正常情况下， QA1,QA2闭合， QA3断开，两个 电源分别向两段 母线供电。
若电源A(B) 发生故障，ASE 动作，将QF1 (QA2)断开，随 即将QA3闭合， 此时全部负荷均 由B(A)电源供电。
接成整体。
所有二次回路功能综合为一体。
主要插件是全微机化的分布式结构，采用网络总线连
③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。 ④运行管理智能化 具有在线自诊断功能和专家系统。
二、变电所综合自动化系统的基本功能
（一）微机远动功能 变电所综合自动化系统必须具有微机远动装置（RTU）的 全部功能，应能集中收集变电站内的所有信息，同时可以接收 上级控制调度中心的命令，输出开关控制信号，增减控制设备 信号或调节设备的整定值，并返回已完成操作的信息，归纳起 来有如下功能： 1．“四遥”功能： 遥信、遥测 、遥控 、遥调 2．事件顺序记录（SOE） 3．系统对时 4．电能采集（PA） 5．自恢复和自检测功能 6．与SCADA系统通信等
四、中央信号装置
中央信号: 事故信号和预告信号 有能重复动作和不能重复动作两种,并能手动或自动复归。 对中央事故信号装置的要求是： 在任一断路器事故跳闸时，能瞬时发出音响信号(电笛)， 并在控制屏或配电装置上有表示事故跳闸的具体断路器位置的 灯光指示信号。 对中央预告信号装置的要求是： 当供电系统发生故障和不正常工作状态但不需立即跳闸的 情况时，应及时发出音响信号（电铃），并有显示故障性质和 地点的指示信号（光字牌指示）。 目前，在无人值班的自动化变配电所中，传统的能重复动 作中央事故信号与预告信号装置已被微机监控系统所取代。
1.直流操作电源的构成
高频开关直流电源原理框图
2.电源电压与容量的选择 变配电所的直流操作电源电压一般为220V或110V，可根 据变配电所的规模大小及断路器配备的操动机构需要来选择。 用户变配电所多采用弹簧储能操动机构，其合闸功及合闸 电流都比较小，选用直流110V作为操作电源，与选用直流 220V相比，蓄电池组容量几乎相近，而蓄电池数量却减少一 半，既减小直流屏的体积，又节省了投资。 蓄电池组容量的选择，应考虑交流系统或浮充电系统因故 障停电时也能保证操动机构的分、合闸及各开关柜信号、继电
（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）
第五节 变电所综合自动化系统
一、概述
变电所综合自动化是将变电所的二次设备经过功能的组合和 优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和 信号处理技术，实现对全变配电所的主要设备和线路的自动监视、 测量、自动控制和微机保护，以及与调度中心通信等综合性的自 动化功能。 优点： ①功能综合化 ②结构微机化
事故跳闸信号回路接通，使中央信号装置 发出事故音响信号。 事故信号的解除：
将SA转至“预备跳闸” → “跳闸” → “跳闸后”位，使其与断路器恢复对应关系 。
1 2
4.电气防跳
3 4
利用SF的闭锁触点。
三、采用微机远方监控的断路器控制和信号回路
远方 就地
防误操作 联锁触点 合位继电器 合保继电器 跳位继电器 跳保继电器
远方抄表与电能计费自动化AMR
配网管理工作站
配网调度工作站 配网GIS/维护工作站
主站计算机系统
100M以太网
网 关
调度 MIS
主 服 务 器
备 服 务 器
WEB 服 务 器
网 络 打 印 机 控制LAN网
配电自动化系统 结构拓扑图
通 信 前 置 机
变电所B 配 电 子 站 智能环网柜 配电线 柱上真空开关
1
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行程开关按钮旋钮指示灯
QA
TA1
TA2 TA3
2
弹簧储 足能量 后，就 可进行 合闸操 作。
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QA
TA1
TA2 TA3
2
2.手动跳闸
QA
TA1
TA2 TA3
1 3 4
2
QA
TA1
TA2 TA3