馈线自动化功能分析.docx

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馈线自动化功能分析

实验四馈线自动化功能分析

一.实验名称

馈线自动化功能分析

二.实验目的

1.对馈线自动化功能的基本作用有一个感性认识：

配电网的安全、可靠运行是发电、供电和保障人民生产和生活用电的重要任务，馈线的运行方式和负荷信息必须及时准确地送到配网监控中心，以便运行管理人员进行调度控制管理；当故障发生后，能及时准确地确定故障区段，迅速隔离故障区段并恢复健全区域供电。

2.掌握配网SCADA的基本功能、实现原理和操作方法。

3.了解表征馈线当前运行状态的参数类型和特点、获取方式、表现形式。

如馈电点电压、有功功率、无功功率、电流和开关状态等。

4.了解改变馈线当前运行方式的控制命令信息的类型和特点、下发方式。

1.了解非正常状态信息的表现形式。

2.掌握故障判断、隔离和健全区域恢复供电功能的原理和实现。

三.实验要求

1.已对配网教材中有关馈线自动化系统基本结构和功能以及状态信息的处理章节进行了学习，建立了基本概念。

2.实验前认真阅读实验指导书；实验中，根据实验内容，做好实验记录；实验后，写出实验报告。

3.认真上机操作，建立感性认识。

4.严格按照教师的指导进行操作。

5.在实验过程中做好记录。

四.系统结构

实时监控控制台1

电网分析控制台2

前置通信

控制台

分站1

数据管理控制台2

实时监控控制台2

数据管理控制台1

语音报警

投影仪

打印

电网分析控制台2

分站2

FTU

FTU

…

…

图4-1系统结构

五.系统功能

数

据

集

结

配电

信息

交互

处理

实时

画面

监视

遥控

报警

报表打印

通

信

通

道

故障诊断

故障隔离

实时数据库

历史数据库

配电数据采集与处理

运行统计

图4-2系统功能

六.实验步骤及内容

1.了解馈线自动化的硬件结构。

（1）调度自动化实验系统配置两台实时监控控制台，一台调度专用投影仪；

（1）实时监控控制台联接在调度主站计算机网络系统中；

（2）在实时监控控制台上运行实时监控软件，既监控输电网又监控配电网的运行情况；

（3）本实验将连接在调度主站计算机网络系统中的多台微机控制台安装并运行实时监控软件，以满足更多同学同时上机操作的需要。

2.启动系统

（1）启动厂站一次控制模拟屏和远方采集终端RTU；

（2）启动HUB；

（3）启动服务器；

（4）启动前置通信控制台及其软件；

（5）启动实时监控控制台及其软件。

3.了解实时监控控制台的软件配置情况

（1）IP地址

（2）共享目录的映射关系

（3）实时监控软件运行状况，菜单功能，多画面显示

图4-3主界面

4.实时画面显示

（1）调出配电网络电气接线图；

（2）观察配电网络接线图的画法和遥测遥信实时信息的显示；

主接线图的显示称为静态画面显示；

遥测遥信实时信息的显示称为动态画面显示；

（3）分析接线图及其实时运行状态的显示方法。

旁注法

列表法

（4）分析画面调用方式。

菜单

列表

按钮

工具栏

……

（5）分析人机界面

菜单

窗口

工具栏

按钮

对话框

……

（6）在（3）、（4）、（5）项操作及分析基础上，对实时画面显示功能的实现提出自己的意见和想法。

5.统计图表显示

（1）分析馈电点电压曲线、有功功率、无功功率曲线图；

（2）分析馈电点电压曲线（表现方式、怎样调用、物理意义）；

其坐标X轴为时间以四个小时为最小间隔，纵坐标Y为电压幅值，红色曲线表示a相电压，绿色曲线表示b相电压，黄色曲线表示c相电压。

在历史曲线中，输入需要的厂站名，和回路。

并选择好起始和结束时间。

表示不同的节点在不同的时间的三相电压幅值。

方便于故障类型的分析。

（3）分析有功功率曲线（表现方式、怎样调用、物理意义）；

（4）分析无功功率曲线（表现方式、怎样调用、物理意义）；

曲线的横坐标X轴为时间，最小间隔为四个小时。

曲线的纵坐标Y轴为功率。

红色曲线表示有功，绿色曲线表示无功。

在历史曲线中选择厂站名和回路名、开始结束日期。

有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量的电功率，电力系统中有功功率和频率有关。

有功功率过低导致线损增加、容量下降、设备使用率下降，从而导致电能浪费。

为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，电力系统中无功功率和电压有关。

（5）在

（2）、（3）、（4）项操作及分析基础上，对统计图表显示功能的实现提出自己的意见和想法。

当鼠标指示到曲线上的某个点时，应该显示出该点的数值，而不是靠粗略的估读。

最好曲线旁边能给出曲线的分析报告。

最好能给出两个时段的不同PQ曲线的比较图。

6.遥控

（1）在监控主机上下发遥控命令；

（2）

（3）观察监控主机上遥信状态的变化；

（4）分析遥控操作的步骤；

遥控断路器，合闸过程：

首先发出合闸执行信号“1”。

YKH（遥控合闸）闭合。

合闸回路接通。

KM（接触器）闭合。

YC（合闸线圈）通电。

线圈励磁、机构转动、完成合闸。

合闸回路中QF断开、跳闸线圈中QF闭合。

YKH（遥控合闸）断开。

跳闸过程：

合闸状态下，发出跳闸执行信号“1”。

YKT（遥控跳闸）闭合。

跳闸回路接通。

KCB（跳跃闭锁继电器）有电流通过，合闸回路中KCB接点断开，防止误操作。

YT（跳线圈）通电。

线圈励磁，机构转动、完成跳闸。

跳闸线圈中QF断开，合闸线圈中QF闭合。

YKT（遥控跳闸）断开。

（5）分析怎样保证遥控功能的安全性；

主要缺陷集中表现在遥控成功率较低。

如果出现遥控拒动，将造成难以估料的损失，可能造成事故的蔓延和扩大，甚至引起严重的社会影响。

所以为保证遥控功能的安全性，应该及时改造老的电磁型继电保护设备，大力发展和研究微机数字继电保护。

并更换一些老旧的自动装置等二次设备。

应进行无人值班变电站远动装置及遥控操作的运行统计、分析，并定期上报。

（6）在

（1）、

（2）项操作及分析基础上，对遥控功能的实现提出自己的意见和想法。

遥控的作用一般是改变运行设备状态的命令。

如断路器分合。

其输出接口电路由锁存器、驱动电路、+5V外接电源、中间继电器和UPS供电构成。

遥控功能可靠性很重要，为了实现其可靠性，必须保证信息字中重复一遍，帧结构中三个信息字，返校信息连送三遍。

并很有必要实现同期合闸的遥控操作。

7.故障定位、隔离、健全区域恢复供电

（1）在监控主机上模拟故障点；

（2）选择故障自动隔离，观察监控主机上画面运行方式的变化；

（3）选择故障手动隔离，人工下发遥控命令，实现故障定位、隔离、健全区域恢复供电；

（4）清除故障点；

（5）选择故障自动隔离，观察监控主机上画面运行方式的变化；

（6）选择故障手动隔离，人工下发遥控命令，恢复正常运行方式；

（7）分析故障定位、隔离、健全区域恢复供电的实现过程；

（8）在以上操作及分析基础上，提出自己的意见和想法。

本控制台在故障隔离时快速方便，具有人机交互的友好性和可操作性。

但还应提高故障自动隔离的准确性，在手动实施故障隔离操作错误时，应该中断其操作并给出正确操作的提示。

在线路出现故障时，隔离故障后，应该显示出不同恢复供电方案的比较和计算数据，从而方便操作者恢复健全区域供电的最佳。

七.特性及特点分析

实时监控控制台采用国际标准，多窗口多任务以及面向对象技术，使用菜单、工具栏、对话框和图标，提高人机界面的友好性和可操作性。

馈电线路当前运行状态，如馈电点电压、有功功率、无功功率、电流和开关状态等信息应及时通过监控系统进行数据采集、处理、传送、显示、分析供运行管理人员使用。

馈电线路出线故障时，必须快速定位故障点、隔离故障点，并恢复健全区域的供电。

八.分析总结

1.馈线自动化在配网运行管理中的地位和作用。

2.馈线自动化功能分析。

3.故障定位、隔离、健全区域恢复供电的过程，怎样实现？

4.城市电网调度自动化系统的结构和功能。

1.馈线自动化是配电网自动化的重要组成部分。

馈线自动化（简称FA）是指变电站出线到用户用电设备之间的馈电线路自动化，在正常情况下，远方实时监视馈线分段开关与联络开关的状态和馈线电流、电压情况，并实现线路开关的远方合闸和分闸操作和运行优化；在故障时获取故障记录，并自定判别和隔离故障区段以及恢复对非故障区域供电。

2.1.馈线运行状态监测：

分为正常状态和事故状态监测。

正常状态监测的量主要有电压幅值、电流、有功功率、无功功率、功率因数等以及开关设备的运行状态。

监测量是实时的，监测设备一般称为馈线终端单元（FTU）。

在有通讯设备时，这些量可以送到某一级配电SCADA系统；在没有通信设备时，可以选择某些可以保存或指示的量加以监测。

配电网中的监测点很多，应选择确有必要的监测点加以监测，以节省投资。

　　装有FTU的配电网，同样可以完成事故状态下的监测。

没有装设FTU的地点可装设故障指示器，通常将其装在分支线路和大用户入口处，具有一定的抗干扰能力和定时复位功能。

如果故障指示器有触点，也可以经过通信设备把故障信息送到某一级配电SCADA系统。

　　2.馈线控制：

利用配电网中可控设备（主要是开关设备）对馈线实行事故状态下和正常运行时的控制。

　　3.馈线的故障定位、隔离和自动恢复供电：

这是馈线自动化的一个独特功能，由断路器、分段器所组成的系统，能在馈线发生永久性故障时，自动对故障进行定位，通过开关设备的顺序动作实现故障隔离；在环网运行或环网结构但开环运行的配电网中实现负荷转供，恢复供电。

在发生瞬时性故障时，通常因切断故障电流后，故障自动消失，可以由断路器自动重合而恢复对负荷的供电。

3.1.判断是否有节点过电流和与本节点相邻的节点无过电流，如果有这种情况，那么故障发生在这两个节点之间。

2.发遥控命令断开这两个节点

3．健全区域优化恢复供电。

首先选定合闸不同联络开关的方案，并比较不同方案的RLCa值得大小。

取RLCa值最小的为最佳恢复供电方案。

4.电网调度自动化系统,其基本结构包括控制中心、主站系统、厂站端（RTU）和信息通道四大部分。

根据所完成功能的不同,可以将此系统划分为信息采集和执行子系统、信息传输子系统、信息处理子系统和人机联系子系统。

主要包括：

数据采集和控制（SCADA）、发电自动控制（AGC）、经济调度运行（EDC）、电网静态安全分析（SA）以及调度员培训模拟（DTS）在内的能量管理系统。

信息采集和执行子系统的基本功能是在各发电厂、变电所采集各种表征电力系统运行状态的实时信息，此外还负责接收和执行上级调度控制中心发出的操作、调下或控制命令。

　　信息传输子系统为信息采集和执行子系统和调度控制中心提供了信息交换的桥梁，其核心是数据通道，它经调制解调器与RTU及主站前置机相连。

　　信息处理子系统是整个调度自动化系统的核心，以电子计算机为主要组成部分。

该子系统包含大量的直接面向电网调度、运行人员的计算机应用软件，完成对采集到的信息的各种处理及分析计算，乃至实现对电力设备的自动控制与操作。

　　人机联系子系统将传输到调度控制中心的各类信息进行加工处理，通过各种显示设备、打印设备和其他输出设备，为调度人员提供完整实用的电力系统实时信息。

调度人员发出的遥控、遥调指令也通过此系统输入，传送给执行机构。