配电自动化全册配套完整教学课件.ppt

1、配电自动化全册配套完整配电自动化全册配套完整 教学课件教学课件 第一讲：第1章13节 第1章 概述 第1节 配电网及其特点 第2节 配电自动化的概念 第3节 配电自动化的意义 第1章 概述 一、配电自动化的提出 1、经济发展对电力需求加大，电网不 断扩大，对可靠性要求提高。 2、电力法和承诺制的公布和贯彻执行， 要求提供安全、经济、可靠和高质量电 力。 3、传统技术和管理手段无法适应新形 势要求。 二、什么是配电自动化 对配电网上设备进行远方实时监视、协调及 控制的集成系统。 两大技术基础：现代计算机技术、通信技术 三、实现配电自动化的效益 1、提高配电网运行可靠性和效率。 2、提高电能的供应

2、质量。 3、降低劳动强度和充分利用现有设备能力， 对用户和电力公司均能带来可观的收益。 1.1 配电网及其特点 一、配电网组成及分类 1、配电网：二次降压变电所低压侧直接或降压 后向用户供电的网络。 2、组成：由架空线或电缆配电线路、配电所或 柱上降压变压器直接接入用户构成。 3、高压配电网：额定电压一般为35KV、6 10KV、3KV，随着城市规模扩大，电力负荷 密度增加，高压配电网电压等级在提高。 4、低压配电网：单相220V、三相380V 5、结构体系：辐射状网、树枝网、环状网 二、配电网特点 1、深入城市中心和居民密集点。 2、传输功率和距离一般不大。 3、供电容量、用户性质、供电质量

3、和可靠 性要求千差万别。 4、变压器中性点不接地，发生单相短路允 许供电一段时间，与国外运行方式不同。 1.2 配电自动化的概念 一、配电管理系统及其组成 1、配电管理系统：从变电、配电到用电过 程的监视、控制和管理的综合自动化系 统。 2、组成：配电管理系统由配电自动化、网 络分析和优化、工作管理系统及调度员 培训模拟系统组成。 二、配电管理系统各部分功能 1、配电自动化的功能 可以使配电企业在远方以实时方式监视、协调和 操作配电设备的自动化系统，是配电管理系统最 主要的内容。 2、网络分析和优化的功能 潮流分析和网络拓扑优化，是降低运成本，提高 供电质量所必须的分析。目的：减少线损，改善

4、电压质量。 3、工作管理系统的功能 对设备进行监测，并对采集的数据进行分析以确 定设备实际磨损状态，据此制定检修计划。 4、调度员培训模拟系统的功能 通过用软件对配电网的模拟仿真手段实现调度员 培训。 三、配电自动化各部分功能 1、配电SCADA系统 从为配电网供电的110KV主变的10KV部分监视， 到10KV馈线自动化以及10KV开闭所、配电变电所 和配变自动化，称为配电SCADA系统。包括：进 线监视、馈线自动化、开闭所和配电变电所自动 化、变压器巡检。 2、需方管理系统 A、负荷监控和管理：确定最优运行和负荷控制计 划，通过合理的电价结构引导用户转移负荷，平 坦负荷曲线。 B、远方抄表

5、与计费自动化：通过通信手段读取远 方用户电表数据，将其传至控制中心，自动生成 电费报表和曲线等。 3、地理信息系统 设备管理、用户信息系统、停电管理系统。 四、配电自动化系统和配电管理系统的关系 1.3 配电自动化的意义 一、主要意义 1、在正常运行情况下，通过监视配电运行工况，优化 配网运行方式。 2、当配电网发生故障或异常运行时，迅速查出故障区 段及异常情况，快速隔离故障区段，及时恢复非 故障区域用户供电，缩短用户停电时间，减少停 电面积。 3、根据配网电压合理控制无功负荷和电压水平，改善 供电质量，达到经济运行目的。 4、合理控制用电负荷，从而提高设备利用率。 5、自动抄表计费，保证抄表

6、计费及时和准确，提高了 企业的经济效益和工作效率，并可为用户提供自 动化的用电信息服务等。 二、重视正常运行期间的作用 1、配电网自身结构改变，提高了运行可靠性。 2、最大限度利用配电网潜力。 3、选择配电自动化的最佳模式：地理环境、范围、 规模、管理模式、用户性质等 第二讲：第1章46节 第1章 概述 第4节 配电自动化的基本功能 第5节 配电自动化的难点分析 第6节 配电自动化的发展和现状 1.4 配电自动化的基本功能 一、配电自动化的三个基本功能一、配电自动化的三个基本功能 1、安全监视功能：通过采集配电网上的状态量 （如开关位置和报护东作情况）和模拟量以 及电度量，从而对配电网的运行状

7、况进行监 视。 2、控制功能：远方控制开关的合闸或跳闸、有 载调压设备生压或降压，以达到所期望的目 的（如满足电压质量的要求、无功补偿和负 荷平衡等）。 3、保护功能：检测和判断故障区段、并隔离故 障区域、恢复正常区域供电。 二、基本功能与管理子过程的关系二、基本功能与管理子过程的关系 全面描述配电自动化系统的功能，可 将配电自动化的功能体现为一系列相对 独立但有联系的管理子过程。 相对独立：每个管理子过程都有明确 的目标。 相对关联：这些管理子过程最终标是 相同的，并且相互接口，共享数据库并 协同完成某些控制任务。 三、信息管理子过程三、信息管理子过程 信息管理子过程是一个基本的功能，参与

8、所有的功能管理，对配电网的运行情况有及 时准确的监视，也是对其进行控制的基础。 信息管理子过程应能帮助确定以下内容： 待进行的控制是否可行；如果将控制执行下 去，能否达到预期的目的，会产生哪些结果， 是否存在不能接受的后果等。 信息管理子过程的基本组成部分之一是一 个描述性的数据库，必须是连续地准确地实 时刷新的数据库。 两个关键指标：准确性和实时性 四、可靠性管理子过程四、可靠性管理子过程 作用：尽量减少故障对配电自动化的影响。除了 能显著提高服务质量外，还可以使配电网得 到充分利用，提高排除故障的效率和降低劳 动强度。主要业务如下表： 主要业务 监视对象 作用 监视业务 开关和其他接点的状

9、态 监视 确定配电网的运行方式，以及验证 配电网是否成功地控制到所需的新 拓扑结构 其他状态量和模拟量监 视 通过对故障电流的分析，推算出故 障位置 交流电源监视 确定当前供电电源是否在允许范围 内 控制业务 馈线断路器和分段开关 控制 隔离故障区段和恢复无故障区供电 用户负荷控制 减轻恢复送电时的冷负荷冲击电流 五、经济性管理子过程五、经济性管理子过程 作用：提高配电网的利用率和减少网损。 降低的网损方法：A、选择合理的配电网结构形式；B、无功补偿； C、充分利用变压器的负荷能力。 经济效益：A、运行成本降低；B、减少或推迟扩容。 主要业务如下表： 主要业务 监视对象 作用 监视业务 负荷与

10、无功功率监测 为对配电网进行综合控制提供 依据 状态信息采集 用以掌握配电网的运行方式 控制业务 并补电容器的投切控制 补偿网上无功功率 用户负荷控制 避免变压器负荷超出允许范围 六六、电压管理子过程电压管理子过程 作用：监测和管理网上关键位置处的电压，以便将其控制在所期 望的范围内。 关键位置的电压受负荷大小、功率因数、拓扑结构以及线路阻抗 等因素影响。控制方法：A、线路电压调节器；B、无功调 节 主要业务如下表： 主要业务 监视对象 作用 监视业务 配电网上关键位置的电压 和无功功率监测 掌握配电网的电压质量和无 功功率情况 补偿电容器运行情况和调 压装置分接头的当前状况 监测 为电压无功

11、综合控制提供基 础数据 控制业务 并补电容器的投切控制 补偿网上无功功率 有载调压装置的升/降控制 电压调节 七七、负荷管理子过程负荷管理子过程 作用：通过对用户的负荷进行远方控制的方法来抑制高峰负荷、 错开负荷周期，通过实行分时计费等手段引导用户调节用电 时间，达到削峰填谷的目的。 主要业务如下表： 主要业务 监视对象 作用 监视业务 变电站和馈线的负荷监视 确定在正常和紧急情况下，负 荷是否已经成功地控制在期望 值下 开关的状态监测 提供配电网的当前运行情况， 以便于决策时参考 控制业务 单个用户负荷控制 在正常和紧急情况下，通过切 除用户负荷来降低配电网上的 总负荷 开关分时计费电度表的

12、相应 的分时记录器控制 满足分时计费系统的需要 1.5 配电自动化的难点分析 1、测控对象数量：配电自动化系统的测控对 象比输电自动化系统的测控对象要多得多。 2、安装环境：户内安装和户外安装对环境温 度、防雨、散热、防雷等要求不同 3、通信系统建设的复杂性 4、控制电源和工作电源的提取 5、配网的拓扑结构难以满足配电自动化的要 求 第三讲：第2章13节 第2章 配电自动化的通信系统 2.1 配电自动化的多种通信方式 2.2 调制解调器和复接分接器 2.3 配电自动化对通信系统的要求 2.1 配电自动化的多种通信方式 一、重要性 通信系统的建设是配电自动化系统的关键 之一。配电自动化系统需要借

13、助于有效的通 信手段，将控制中心的控制命令准确地传送 到为数众多的远方终端，并且将反映远方设 备运行情况的数据信息收集到控制中心。 二、面临的困难 1、远方终端设备数量很多。 2、在满足配电自动化系统要求前提下，如何 降低通信系统造价，是通信系统设计面临的 重要问题。 三、解决办法 1、随着通信技术的发展，可选用的通 信手段很多，根据所实施的配电自动化 系统的具体情况，选用恰当的通信方式， 必须对各种通信技术的长处和不足有一 个较全面的了解。 2、没有任何一种单一的通信手段能够 全面满足各种规格的配电自动化的需要， 因此多种通信方式在配电网中的混合使 用就在所难免。 3、主要通信方式介绍 配电

14、线载波 FTU、TTU与区域工作站间通信 低压配电线载波 低压用户抄表 工频控制 负荷控制 脉动控制 负荷控制和远方抄表 现场总线 FTU、TTU与区域工作站间通信 RS-485总线 分散电能采集、设备内部通信等 多模光缆 单模光缆 通信主干线 四、通信网络介绍 1、配电自动化系统的通信网络是一个典型的 数据处理通信系统，由数据终端设备 （DTE）、数据传输设备（DCE）和数据 传输信道组成。 数据 终端 设备 DTE 数据 传输 设备 DCE 数据 传输 设备 DCE 数据传输信道 RS-232 数据 终端 设备 DTE RS-232 RTUSCADA 2、数据终端设备（DTE）：配电自动化

15、SCADA系统、RTU、馈 线RTU（FTU）、变台RTU（TTU）、区域工作站、抄表集 中器和抄表终端等。 3、数据传输设备（DCE）：调制解调器、复接分接器、数传电 台、载波机和光端机等。 4、数据传输信道：A、按数据传输媒介不同: 有线信道和无线信 道；B、按数据传输形式不同: 模拟信道和数字信道。 一般数据终端设备与此无关数据传输设备之间均采用RS- 232C或RS-485标准接口。 5、通信系统分类： A、按信道中传输信号的形式：模拟通信系统和数字通信系统 B、按多路复用的方式：频分复用、时分复用、码分复用等 C、按传输方向分类：单工通信、半双工通信、全双工通信 2.2 调制解调器和

16、复接分接器 一、调制解调器的定义 1、调制：在发送端，将需要发送的数字脉 冲信号变换成适合于传输的模拟信号的过 程。 2、解调：在接收端，将接收的模拟信号还 原成数字脉冲信号的过程。 3、调制器：实现调制功能的设备 4、解调器：实现解调功能的设备 5、调制解调器：把调制器和解调器制作在 一起，同时实现发送信息和接收信息功能。 二、调制解调器的作用 1、将基带信号的频谱搬到载频附近，以适 应信道频带的要求，便于发送和接收。 2、实现信道的多路复用。 3、压缩信号带宽，以便于利用话带传输设 备进行数据传输。 三、调制解调器的分类 1、按传输方向：全双工和半双工 2、按工作速率：低速、中速和高速 3

17、、按调制方式：移频键控、移相键控、相 对移相键控和移幅键控 四、复接分接器 1、复接器：在发送端，将两个或两个以上的数字信号 按时分复用的原理合并为一个数字信号的设备。 2、分接器：在接收端，将一个合路的数字信号分解成 若干个数字信号的设备。 3、作用：将一个高速的数据传输信道转换成多个效低 速的数据传输信道。 4、同步复接：各路信号均是由同一时钟信号的时序产 生的（同源于信号）。 5、准同步复接：各路信号的对应生效瞬间以同一标称 速率出现，而速率的任何变化都限制在规定范围 内。 6、复接方式：按位复接、按路复接和按帧复接。 2.3 配电自动化对通信系统的要求 一、影响因素: 配电自动化对通信

18、系统的要求取决于三 个方面因素的影响： 1、配电自动化的规模大小 2、配电自动化系统的复杂程度 3、配电自动化系统预期达到的自动化水平 二、具体要求 1、通信可靠性 影响因素：户外安装、电磁干扰 2、通信系统费用 影响因素：设备造价、长期使用和维护费用 3、通信速率要求 影响因素：A、通信速率选择要考虑发展的需要； B、不同的配电自动化功能对通信速率要求不同； C、主干线对通信速率要求远高于分支线；D、通 信系统设计应留有足够的频带，满足发展需要。 4、双向通信能力 负荷控制功能只需要单相通信能力，其他功能都 需要双相通信能力。 5、通信不受停电影响 影响因素：通信信道、供电问题 6、通信系统

19、的使用与维护方便性 选择标准的通信设备和通信协议提高系统兼容性、 扩展方便、使用和维护费用低。 第三讲：第2章45节 第2章 配电自动化的通信系统 2.4 配电自动化采用的通信方式 2.5 配电自动化通信系统的若干问 题 2.4 配电自动化采用的通信方式 一、配电线载波通信 1、从上世纪20年代出现电力线载波通信（简称PLC），应用于 电力系统，主要服务于用电力传输线传输继电保护、SCADA和语音 通信所需信息。 2、优点：A、取得大量成功经验； B、这种通信方式可以沿着 电力线传输到电力系统的各个环节，而不必架设专用线路；C、不必 经过无线电管理委员会的许可。 3、分类： A、按采用的通信线

20、不同：输电线载波通信、配电线载波通信、 低压配电线载波通信（又称入户线载波通信）。 B、按传输方式不同：一线对地传输方式、两线对地传输方式、 相间结合传输方式、回线间间结合传输方式。 C、载波频率：输电线载波通信载波频率为10-300KHZ；配电线 载波通信载波频率为5-40KHZ；低压配电线载波通信载波频率为50- 150KHZ 4、组成： A、主站设备：在主变电站安装的多路载波机 B、从站设备：在线路各测控对象处安装的配电线载波机 C、高频通道：由高频阻波器、耦合滤波器和结合滤波器组成 5、高频通道的作用 A、高频阻波器：防止高频载波信号向不需要的方向 传输的设备。 B、耦合滤波器：又称耦

21、合电容器，将载波设备与馈 线上的高电压、操作过电压及雷电过电压等隔开，以 防止高电压进入通信设备，同时使高频载波信号能顺 利地耦合到馈线上。 C、结合滤波器：与耦合电容器配合将载波信号耦合 到馈线上，并抑制干扰进入载波机的设备，由接地刀 闸、避雷器、排流线圈、调谐网络和匹配变压器组成。 如下图所示： 6、典型配电线载波通信系统组成 2.2 调制解调器和复接分接器 一、调制解调器的定义 1、调制：在发送端，将需要发送的数字脉 冲信号变换成适合于传输的模拟信号的过 程。 2、解调：在接收端，将接收的模拟信号还 原成数字脉冲信号的过程。 3、调制器：实现调制功能的设备 4、解调器：实现解调功能的设备

22、 5、调制解调器：把调制器和解调器制作在 一起，同时实现发送信息和接收信息功能。 二、调制解调器的作用 1、将基带信号的频谱搬到载频附近，以适 应信道频带的要求，便于发送和接收。 2、实现信道的多路复用。 3、压缩信号带宽，以便于利用话带传输设 备进行数据传输。 三、调制解调器的分类 1、按传输方向：全双工和半双工 2、按工作速率：低速、中速和高速 3、按调制方式：移频键控、移相键控、相 对移相键控和移幅键控 四、复接分接器 1、复接器：在发送端，将两个或两个以上的数字信号 按时分复用的原理合并为一个数字信号的设备。 2、分接器：在接收端，将一个合路的数字信号分解成 若干个数字信号的设备。 3

23、、作用：将一个高速的数据传输信道转换成多个效低 速的数据传输信道。 4、同步复接：各路信号均是由同一时钟信号的时序产 生的（同源于信号）。 5、准同步复接：各路信号的对应生效瞬间以同一标称 速率出现，而速率的任何变化都限制在规定范围 内。 6、复接方式：按位复接、按路复接和按帧复接。 2.3 配电自动化对通信系统的要求 一、影响因素: 配电自动化对通信系统的要求取决于三 个方面因素的影响： 1、配电自动化的规模大小 2、配电自动化系统的复杂程度 3、配电自动化系统预期达到的自动化水平 二、具体要求 1、通信可靠性 影响因素：户外安装、电磁干扰 2、通信系统费用 影响因素：设备造价、长期使用和维

24、护费用 3、通信速率要求 影响因素：A、通信速率选择要考虑发展的需要； B、不同的配电自动化功能对通信速率要求不同； C、主干线对通信速率要求远高于分支线；D、通 信系统设计应留有足够的频带，满足发展需要。 4、双向通信能力 负荷控制功能只需要单相通信能力，其他功能都 需要双相通信能力。 5、通信不受停电影响 影响因素：通信信道、供电问题 6、通信系统的使用与维护方便性 选择标准的通信设备和通信协议提高系统兼容性、 扩展方便、使用和维护费用低。 第三讲：第2章45节 第2章 配电自动化的通信系统 2.4 配电自动化采用的通信方式 2.5 配电自动化通信系统的若干问 题 2.4 配电自动化采用的

25、通信方式 一、配电线载波通信 1、从上世纪20年代出现电力线载波通信（简称PLC），应用于 电力系统，主要服务于用电力传输线传输继电保护、SCADA和语音 通信所需信息。 2、优点：A、取得大量成功经验； B、这种通信方式可以沿着 电力线传输到电力系统的各个环节，而不必架设专用线路；C、不必 经过无线电管理委员会的许可。 3、分类： A、按采用的通信线不同：输电线载波通信、配电线载波通信、 低压配电线载波通信（又称入户线载波通信）。 B、按传输方式不同：一线对地传输方式、两线对地传输方式、 相间结合传输方式、回线间间结合传输方式。 C、载波频率：输电线载波通信载波频率为10-300KHZ；配电

26、线 载波通信载波频率为5-40KHZ；低压配电线载波通信载波频率为50- 150KHZ 4、组成： A、主站设备：在主变电站安装的多路载波机 B、从站设备：在线路各测控对象处安装的配电线载波机 C、高频通道：由高频阻波器、耦合滤波器和结合滤波器组成 5、高频通道的作用 A、高频阻波器：防止高频载波信号向不需要的方向传输 的设备。 B、耦合滤波器：又称耦合电容器，将载波设备与馈线上 的高电压、操作过电压及雷电过电压等隔开，以防止高电 压进入通信设备，同时使高频载波信号能顺利地耦合到馈 线上。 C、结合滤波器：与耦合电容器配合将载波信号耦合到馈 线上，并抑制干扰进入载波机的设备，由接地刀闸、避雷

27、器、排流线圈、调谐网络和匹配变压器组成。如下图所示： 6、典型配电线载波通信系统组成 7、TDM与FDM工作方式 A、频分复用FDM的优缺点 优点：互相不影响，可同时传输，实时性强。 缺点：频带占用宽，主站设备多。 B、时分复用TDM的优缺点 优点：频带利用率高，主站设备少。 缺点：同一时刻只能传输一路信息，实时性差。 C、当一条馈线上的测控对象较少且实时性能满足要 求时，可采用TDM方式。 D、当一条馈线上的测控对象较少但要求实时性能较 高时，可采用FDM方式。 E、当一条馈线上的测控对象较多时，则必须采用 FDM和TDM相结合的方式。 8、配电线载波通信的优缺点 A、优点 完全为电力公司所

28、控制，因此便于管理。 可以沟通电力公司所关心的任何测控点。 不需要得到无线电管理委员会的许可。 B、缺点： 数据传输速率较低，容易受到干扰、非线性失真 和信道间交叉调制的影响。 采用的电容器和电感器体积较大、价格较高。 安放于户外开关处的配电线载波设备的接地刀闸 不便于处理。 9、设计配电线载波通信系统方案时，应明确的技术问 题 随着线路结构的变动，载波信号的衰减情况也随之 发生变化，在设计时按最坏情况考虑。 随着线路用电负荷的变动，载波信号的衰减情况也 随之发生变化，一般负荷越重，衰减越严重，在 设计时按最坏情况考虑。 不同的用电设备对载波信号的干扰不同，直接整流 环节和高频激励的气体放电灯

29、对载波信号干扰较 大。 地埋电缆的线线、线地之间分布电容较大，对 载波信号的衰减较大，并且频率越高，衰减越大。 要求使用较低载波频率。 载波频率越低，线路衰减越小，受工频的谐波干扰 越强。载波频率越高，线路衰减越大，受工频的 谐波干扰越弱。频率范围为540KHZ, 因使用频率较低，耦合电容器必须在10000PF以上， 阻波器和结合滤波器也不同。 因分支线路较多，为降低成本，一般不在各分支上 加阻波器。 对一些非常复杂且信号衰减大的线路，或对一些功 能产生强干扰的分支，应适当加入阻波器以降低 信号衰减和减少干扰信号进入载波通道。 对于一些在通信距离上满足不了的环网配电线路， 可以在其中适当位置加

30、设阻波器，并将其两侧的 设备信息分别上报给两侧的主变电所。 由于反射导致驻波，从而在馈线某些位置可能存在 盲点。 二、光纤通信 光纤通信是以光波作为信息载体，以光导纤维 作为传输介质的先进的通信手段。与其他 通信技术相比，光纤通信有以下优点： 传输频带很宽，通信容量大。 传输衰耗小，适合于长距离传输。 体积小，重量轻，可绕性强，敷设方便。 输入与输出间电隔离，不怕电磁干扰。 保密性好，无漏信号和串音干扰。 抗腐蚀，抗酸碱，且光缆可直埋地下。 光纤通信存在以下缺点： 强度不如金属线。 连接比较困难，一旦故障后修复工艺要求较 高。 分路和耦合不方便。 弯曲半径不宜太小。 1、光纤通信的原理 光纤通

31、信系统的组成如图所示。 2、光缆的种类 地线复合光缆（OPGW），即 架空地线内含光纤。 地线缠绕光缆（GWWOP）。 无金属自承式光缆（ADSS）。 第五讲：第3章12节 第3章 开闭所和配电变电所内自动化 第1节 远动装置（RTU）的发展 第2节 微机远动装置的基本功能 第3章 开闭所和配电变电所内自动化 一、作用 1、配电变电站和10KV开闭所是配电网 的重要组成部分。 2、配电变电站和开闭所的自动化程度 的高低，直接反映了配电自动化的水平。 二、特点 1、采用的设备与输电网类似。 2、对环镜和可靠性要求很高。 A、无人值班；B、没有取暖设备。 3.1 远动装置（RTU）的发展 一、发展

32、过程 1、远动技术是20世纪50年代发展起来的。 2、SF-58型： 从前苏联引进。 有接点远动装置。 通信速率为50bit/s。 功能较弱。 触点式远动装置是第一代远动装置,精度低、 速度慢、可靠性差。 3、无触点数字或综合远动装置： 第一阶段：20世纪60年我国自行研制的无触点数字或综合远动 装置，有四遥功能：遥测（YC）、遥信（YX）、遥控 （YK）、遥调（YT）。 第二阶段：20世纪70年出现由硬件逻辑元件组合的远动装置。 数字远动装置的精度和速度较触点式远动装置有很大提高，但 其可靠性和灵活性差，功能有限，难以满足现代化的高度集 中实时监控需要。 遥信（YX）量：开关量经采用后可直接

33、送入处理器，按规定好 的时分多路制格式排列，然后串行发送出去。 遥测（YC）量：模拟量，其输入部分一般为电压互感器（TV） 或电流互感器（TA）的输出，经变送器变成05V的电压后， 经A/D转换器把采样幅值转换为二进制数码后送入处理器， 再经过BCD转换，并将各路被测量按规定好的时分多路制格 式排列，然后串行发送出去。 二、集中式RTU和分布式RTU 1、微处理机具有速度快、功能强、应用灵活等特点。 自20世纪70年代起迅速发展，并广泛应用于RTU 中。 2、集中式RTU：各模块间以并行总线相互联系，整个 RTU中仅有一个含CPU的智能模块，常用总线： 789总线、STD总线、PC总线、S10

34、0总线及 6800系统总线等。 3、分布式RTU：变电站综合自动化的发展，要求RTU 有更大的容量和更丰富的功能（如一发多收、多 规约转发和当地显示等）。分布式RTU采用多 CPU结构，采用串行总线将各个智能子模块连为 一体。 4、多CPU结构优点：任务分散，结构灵活。 由于每个CPU均需完成某一功能模块的任 务，因次处理速度大为增加，整个装置的 可靠性也有所提高。 三、交流采样 省去变送器，直接通过A/D采集工频交流信 号，经数据处理（如FFT算法）得到其有 效值。 交流采样解决了采用传统变送器的响应速 度慢、稳定性差及工程造价高的问题。 3.2微机远动装置的基本功能 根据电力系统调度自动化

35、设计技术规程（DL5003-91）和地 区电网调度自动化设计技术规程（DL5002-91），微机远 动装置应具有六个方面功能： 一、四遥功能 1、遥信（YX）：采用无源接点，YX模块用低电平或高电平代表 继电器触点的闭合或断开。 2、遥测（YC）：分为重要遥测、次要遥测、一般遥测和总加遥 测，用于模拟信号的采集。 3、遥控（YK）：采用无源接点，其正确动作率不少于99.99%。 遥控的正确动作率是指其不误动的概率，拒动不认为是不正 确。常用于断路器的合/分和电容器、电抗器的投切等。 4、遥调（YT）：采用无源接点，其正确动作率不少于99.99%。 常用于有载调压变压器抽头的升/降调节和其他可采

36、用一组继 电器控制的，具有分级升降功能的场合。 二、事件顺序记录（SOE） 1、作用：电网调度人员需要及时掌握电网事故发生时各断路器 和继电保护动作状况及动作时间，以区分事件顺序，作出运 行对策和进行事故分析。 2、事件顺序记录的一项重要指标是时间分辨率，时间分辨率可 分为RTU内（即站内）与RTU之间（即站间）两种。 3、SOE的站内分辨率：指在同一RTU内，顺序发生一串事件后， 两事件间能够辨认的最小时间，一般要求小于5ms，取决于 RTU的时钟精度及获取事件的方法，对RTU的性能要求。 4、SOE的站间分辨率：指各RTU之间顺序发生一串事件后，两 事件间能够辨认的最小时间，一般要求小于1

37、0ms，取决于 系统时钟的误差、通道延时的计量误差及中央处理机的处理 延时等，对整个自动化系统的性能要求。 5、SOE的精度保证：断路器采用其辅助接点输出（理论上应从 灭弧室中采集），继电保护采用分项保护出口动作信号。追 求过高的SOE分辨率导致大幅度提高系统造价是不值得的。 三、系统对时 1、RTU站间SOE分辨率是一项系统指标，要求各RTU的时钟与 调度中心的时钟严格同步。 2、GPS同步对时：在各站点安放GPS接收机、天线及放大器， 并通过标准RS-232口和RTU相连。 3、软件对时：SC1801、CDT、DNP等规约提供软件对时手段， 由于受通信速率和分层集结的影响，软件对时精度受影

38、响。 四、电能采集（PA） 采集变电站各条进线和出线以及主变两侧的电度值。 1、传统办法：记录脉冲电度表的脉冲实现。 2、先进办法：通过和智能电度表通信获取电度值。 五、自恢复和自检测功能 RTU作为数据采集单元，必须永不停止地完成和SCADA系 统通信。由于电磁干扰或通信瞬间中断，可能造成RTU死机， 因此要求RTU具有自动恢复功能。为了维护方便，要求RTU 含有自检程序。 六、和SCADA系统通信 1、要求RTU将现场信息上报SCADA系统，并接 收SCADA系统下达的命令。 2、通信规约：应答式（Polling）、循环式（CDT） 和对等式（DNP）等。 3、通信速率：具有选择功能，一般

39、为：150 bit/s、 300bit/s、600 bit/s或1200bit/s。 4、信道接口：支持光端机、微波、载波、无线电 台等 七、其他功能要求 1、当地显示与参数整定输入功能 2、一发多收功能 3、CRT显示、打印制表功能 第五讲：第3章34节 第3章 开闭所和配电变电所内自动化 第3节 微机远动装置的分类 第4节 配电变电站自动化的若干问题 3.3 微机远动装置的分类 一、分类 1、体系结构：集中式RTU、分布式RTU。 2、分布式RTU：功能分布式、结构分布式 3、采样方式：直流采样RTU、交流采样 RTU。 4、组屏方式：集中组屏、分散组屏 5、结构：机柜式、机箱式、壁挂式、

40、单元 模块化 二、集中式RTU 典型体系结构如图所示： CPU为智能模块，管理其他非智能模块；两个RS-232C口分别和 两个调度主机通信，另一个RS-232C口用于外接CRT实现自 检测；SI为遥信模块；AI为遥测模块；PA为电能脉冲量采集 模块；SOC为遥控模块；SOR为遥调模块；KB为键盘与显 示器模块；SG开关组态模块；WDT为监视定时器模块。 集中式RTU的主要特征：单CPU、并行总线、集中组屏 Modem Modem Z80A CPU KB AI1SI1SORSGWDT SI2SOCPA IEEE796 BUS AI2 调度所2 SIO1 SIO3 SIO2 调度所1 CRT自检

41、三、分布式RTU 1、分布式RTU的优点：布置灵活，便于采集 地理上分布的信号；连线简单，可靠性高； 便于扩容，容量可以增大；便于交流采样； 便于实现多规约转发和一发多收。 2、分布式RTU的缺点：最小配置成本较集中 式RTU高，不如集中式RTU经济。 3、分布式RTU的特征：多CPU、串行总线、 智能摸块，既可以柜中组屏，又可以分散 布置。 四、功能分布式RTU 沿用集中式RTU的配置思想，把一定数量 的相同功能采集或控制单元布置在一块模 板上，各功能模板都采用单片机构成。 CPU 主 CPU 从 IYX1IYX2IYC1IPAISOCISOR KBMMM 主站1 主站2 主站3 内部串行总

42、线 五、结构分布式RTU 1、面向设备对象而设计的结构分布式RTU可以分散布置在 开关柜中，不必单独组屏从而节省空间，大大减少二次连线。 2、可以将微机保护和监控功能合二为一，甚至包含防误闭 锁功能，非常有利于实现变电站综合自动化。 1号主变保护 监控单元 2号主变保护 监控单元 1号主变后备 保护单元 2号主变后备 保护单元 10kV甲线路 保护监控单元 10kV乙线路 保护监控单元 10kV丙线路 保护监控单元 10kV丁线路 保护监控单元 10kV联络 保护监控单元 补偿电容器 保护监控单元 集中转发单元 或当地功能 Modem U, I, P, Q 开关位置，保护信号 遥控开关合闸/分

43、闸 LON WORKS 现场总线 六、采用智能电能表简化微机远动装置的结构 ModemCPU 模块智能遥信遥控模块 智能遥信遥控模块 智能遥信遥控模块 智能 电能表 智能 电能表 智能 电能表 RS485 七、直流采样 1、直流采样：采用变送器进行的采样。 2、变送器的作用： A、将强电信号转换成适合于计算机和仪表使用的弱电信号。 B、将交流信号转化为直流信号。 C、从瞬时信号获取有效值。 D、确保输出直流量与输入测量量之间满足线性关系。 E、实现输入与输出隔离。 3、直流采样的缺点： A、遥测数据的准确性受变送器稳定性的影响。 B、遥测数据的实时性受变送器响应速度的影响，由于滤波 电路时间常

44、数的影响，造成变送器的响应时间较长，不能及 时反映故障瞬间的情况。 C、变送器的维护工作量大，其精度随时间及温度变化会发 生漂移，需定期送检。 D、增加工程造价和占地面积。 八、交流采样 1、交流采样：不经过变送器，按一定规律直接采 集交流量并加以处理，计算出电压、电流有效值 以及有功、无功的方法。 2、以监测为目的的交流采样是为了获取高精度的 有效值和有功、无功功率等，一般采用均方根算 法；以保护为目的的交流采样是为了获取与基波 有关的信息，对精度要求不高，一般采用全波或 半波傅式算法。 3、交流采样的关键在于对电压和电流采集的同时 性，为此才能准确计算有功功率和无功功率，进 而计算有功电度

45、和无功电度。 3.4 配电变电站自动化的若干问题 一、环境温度和湿度 1、WDT采用工业级芯片构成其他采用民用级芯片，依靠芯 片的自身功耗发热，WDT定时起动，从而保证最终起动成 功。 2、采用环境机箱：通通PTC元件发热，使机箱温度达到设 备工作要求。采用PTC发热元件和抽风风扇配合，还可以降 低设备湿度，达到除湿和阻止凝露的作用。 二、状态量采集 1、保护继电器的输出触点：不需经继电器转换，在弱电回 路中直接接入带光隔的SI模块。 2、断路器和刀闸的辅助接点：经中间继电器在强电回路转 换，中间继电器的接点在弱电回路中直接接入带光隔的SI模 块。 3、断路器和刀闸等的故障信号：与第2种情况相

46、同处理。 三、小电流接地选线 小电流接地选线装置和RTU接口：A、通过一组继电器触点， 作为一般遥信输入；B、采用RS-485串行口方式接入。 四、防跳跃机构 遥控合闸时，如果合1故障点，会导致再次跳闸，跳闸后如 合闸脉冲仍存在，则开关会发生跳跃现象，造成危险，因此 要设计防跳跃机构。A、开关操作机构中含防跳跃机构；B、 在RTU出口处加装含防跳跃机构。 五、有功功率采集 1、测量三相三线制有功功率时，采用两瓦特计法。 2、如果电压对称且负荷平衡，测量三相三线制无功功率时， 也采用两瓦特计法。 3、对于三相四线制的系统，必须采用三瓦特计法测量有功 功率。 六、电量采集 1、传统采用脉冲电能表的

47、电量测量方法存在以下问题： A、丢脉冲问题：由于RTU死机会导致未记录脉冲永远丢失。 B、电磁干扰问题：脉冲电能表输出线较长，导致脉冲波形变坏， 形成多个凹凸起伏，导致脉冲计数值偏大。 C、电能表底值问题：依靠当地键盘与显示器输入脉冲电能表底值， 但不是每次RTU复位都能被值班员及时发现的。 2、智能电能表 A、和RTU以RS-485串行口连接，不仅精度高，而且每次上报的总 是当前表盘值。 B、有利于分时计费和召唤带时标的历史记录。 七、无人值班变电站遥信信号的处理 1、对常规变电站进行无人值班站改造时，必须考虑保护信号复归问题。 两种方法：A、遥控复归；B、延时自动复归。 2、线路保护信号多

48、：将各条出线的同一类信号全部并联形成一路信号， 配合软件达到减少遥信量的目的。 3、刀闸信号：实际操作时必须由操作人和监护人监督确认其分合状态， 不能以SCADA系统显示的刀闸信号作为操作的依据。 第七讲：第4章第12节 第4章 馈线自动化 第1节 基于重合器的馈线自动化 第2节 基于重FTU的馈线自动化系统 第4章 馈线自动化 一、馈线自动化的作用 1、监视馈线的运行方式和负荷。 2、发生故障时，及时准确地确定故障区域，迅速隔离故 障区段，恢复健全区段供电。 3、是配电自动化最重要的内容之一。 二、实现方式 1、采用重合器或断路器与分段器、熔断器配合使用实现 馈线自动化。优点：对提高供电可靠性、减少运行费用具 有一定作用。缺点：自动化程度不高，存在许多不足。 2、采用FTU实现馈线自动化。 在户外分段开关处安装柱上RTU（FTU），建设有效、可 靠的通信网络，将FTU和配电控制中心的SCADA计算机 系统连接起来，构成高性能的配电网自动化系统。这是目 前馈线自动化