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1、第3章 开闭所和配电变电所内自动化,3.1 远动装置(RTU)的发展3.2 微机远动装置的基本功能3.3 微机远动装置的分类3.4 配电变电站自动化的若干问题,配电变电站：电压变换、汇集和分配电能开闭所（开关站）：汇集和分配电能（无变压器）,配电变电所,开闭所开关柜,3.1 远动装置(RTU)的发展,触点式远动装置：第一代精度低、速度慢、可靠性差,数字式远动装置：第二代精度和速度有很大提高可靠性和灵活性差,微机远动装置：第三代速度快、功能强、应用灵活,集中式RTU：单CPU、模块间并行总线互联多CPU分布式RTU：串行总线连接各智能模块 任务分散、结构灵活,3.2 微机远动装置的基本功能,3.
2、2.1、四遥功能遥信（YX）、遥测（YC）、遥控（YK）、遥调（YT）。,根据：电力系统调度自动化设计规程DL5003-91 地区电网调度自动化设计技术规范 DL5002-91,遥信采用无源接点方式：遥信输入-继电器触点闭合、断开遥信量：开关位置信号、变压器内部故障综合信号、保护动作信号、通信设备运行状态、调压变压器抽头位置、自动调节装置运行状态、事故总信号、装置总电源停电等,遥控采用无源接点方式、正确动作(不误动)率99.99%遥控量：断路器的分-合、电容器投-切、电抗器投-切等,遥调采用无源接点方式、正确动作(不误动)率99.99%遥调量：有载调压变压器抽头的升-降、有分级升-降功能的场合
3、等,遥测分类：重要遥测、次要遥测、一般遥测、总加遥测遥测量：变压器的有功和无功、线路的有功功率、母线电压和线路电流、温度、压力、流量（流速）、周波频率、主变油温等,3.2.2、事件顺序记录（SOE）记录内容：系统内事故发生时，各断路器和继电保护动作状态和动作时间-事件顺序目的：调度员做出运行对策、进行事故分析指标：时间分辨率站内分辨率：同一RTU内，顺序发生一串事件后，两件事件间能够分辨的最小时间（一般要求5ms）；站间分辨率：各RTU之间，顺序发生一串事件后，两件事件间能够分辨的最小时间（一般要求10ms）。事件信息取得：断路器辅助触点（与灭弧有误差）分项保护出口动作信号（不用信号继电器）,
4、3.2.3、系统对时目的：系统统一时钟（ex.SOE）措施：利用全球定位系统GPS提供的时间频率同步对时（需要GPS接收机、天线、放大器，经RS-232与RTU连接）采用软件对时（受通信速率等影响、需修正措施、但不需硬件设备）,3.2.4、电能采集采集量：各条进线电度值、主变两侧电度值方法：智能电度表+通信,3.2.5、自恢复和自检功能目的：连续完成与SCADA通信（采集、上报、接收 命令）要求：在受干扰程序“跑飞”、通信中断、死机、电源掉电等情况时，在短时间内自动恢复、程序从新开始运行。实现：自检程序,3.2.6、和SCADA系统通信通信规约：十余种，例如应答式-Polling循环式-CDT
5、对等式-DNPMODBUSIEC60870-5-101/103通信波特率：1502400bit/s或更高,3.2.7、其他功能当地显示与参数整定输入：当地键盘、LED或液晶显示器；一发多收；CRT显示、打印制表。,3.3 微机远动装置的分类,按体系结构分类：集中式RTU；分布式RTU：功能分布式、结构分布式。,按采样方式分类：直流采样RTU；交流采样RTU。,按组屏方式分类：集中组屏；分散布置。,按结构分类：机柜式；机箱式；壁挂式；单元模块化。,集中式微机远动装置（1/2）,典型结构,CPU：唯一的智能模块，管理非智能模块、与调度通信、外接CRT自检,SI：遥信模块 AI：遥测模块 PA：电能
6、脉冲量采集模块 SOC：遥控模块,SOR：遥调模块 KB：键盘与显示器模块 SG：开关组态模块 WDT：监视定时器模块,单CPU 并行总线：传输30cm 集中组屏,集中式微机远动装置（2/2）-典型结构,机柜式,机箱式,分布式微机远动装置（1/4）,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，容量可增大；便于采用交流采样方式；便于实现多规约转发和一发多收。,分布式RTU的特征：多CPU、串行总线、智能摸板；既可柜中组屏、又可分散布置。,分布式微机远动装置（2/4）-功能分布式微机远动装置,M：调制解调器KB：键盘与显示器,分布式微机远动装置（3/4）-
7、结构分布式微机远动装置,问题提出：希望同一台设备或同一面柜子需要的四遥量布置在一个单元模块-面向对象设计,优点：可置于开关柜中保护和监控功能合二为一,分布式微机远动装置（3/4）-结构分布式微机远动装置主控室照片：,分布式微机远动装置（3/4）-结构分布式微机远动装置仪表柜：,分布式微机远动装置（4/4）-采用智能电表简化微机远动装置的结构,智能化多功能电能表：省去RTU中的遥测部分,采集有功电能、无功电能；电流、电压；有功功率、无功功率、功率因数,问题：遥测刷新速度慢（配电自动化可以接受）,微机远动装置的选择,各种RTU体系结构的特点和适用范围,直流采样和交流采样（1/2）,直流采样：采用变
8、送器进行的采样,变送器的作用：强信号（100V、5A）转化为弱信号（+5V、+1mA）；交流信号转化为直流信号；从瞬时信号获得有效值；确保输出直流与输入测量量满足线性关系；实现输入输出隔离。,直流采样存在问题：变送器输出不正常时影响遥测数据的准确性；遥测数据的实时性受变送器响应时间影响，不能及时反映故障瞬间情况；变送器维护工作量大；变送器增加工程造价和占地。,直流采样和交流采样（2/2）,交流采样：不经变送器，直接采集交流量并加以处理，计算各有效值-微机取代变送器。,采样保持器（S/H）：同时启动采样,3.4 配电变电站自动化的若干问题（1/6）,环境温度和湿度,问题：RTU在严冬启动困难-站
9、内多数无空调、取暖措施（主要发生在停电、关机芯片降温后）,措施1 监视定时器WDT：能在严冬工作的工业品级芯片 其他芯片：民用芯片（多次启动、直至成功）措施2 加热、除湿,配电变电站自动化的若干问题（2/6）,状态量采集（图3-8）,三类开关量：保护继电器的输出触点：反映动作情况 在室内、直接接入带光电隔离的SI板,断路器、刀闸的辅助触点：反映开/合状态 经转换继电器（K）接入,断路器、刀闸等设备的故障信号：反映故障（例，压力监视）经转换接入,问题：继电器转换-延时造成SOE分辨率降低（SA可接受）,配电变电站自动化的若干问题（3/6）,小电流接地选线,应用：出线较多的配电变电所和10kV开闭
10、所目的：及时发现单相接地故障的线路，采取相应措施远方获得选线结果：小电流接地选线装置与RTU接口,配电变电站自动化的若干问题（4/6）,防跳跃机构,断路器跳跃现象：遥控合闸于故障线路，开关跳闸，若合闸脉冲仍然存在，开关再次合闸-跳闸。,措施：加装防跳跃机构（很多开关操作回路中有防跳跃机构）,配电变电站自动化的若干问题（4/6）,分闸状态：Q1处于闭合状态，Q2打开SA处在分闸后位置，10-11接通，绿灯亮，表示断路器处于分闸状态。继电器KLJ电流线圈不接通，其KLJ-1处于常开，KLJ-2处于常闭，KLJ-3处于常开。,配电变电站自动化的若干问题（4/6）,手动合闸：Q1处于打开状态，Q2闭合
11、SA处在合闸位置，5-8接通，16-13接通，红灯亮，表示断路器处于合闸状态。但电流不足以启动KLJ和Y2,配电变电站自动化的若干问题（4/6）,手动合闸：若此时保护动作，则Y2电流足够跳闸,且继电器KLJ电流线圈接通，KLJ-2打开，断开手动合闸K的驱动回路，以防止值班人员手动合闸后未放开SA手柄，或自动重合闸装置的触点粘住。其KLJ-1闭合，KLJ电压线圈自保持，直到SA和自动合闸命令全消失。,配电变电站自动化的若干问题（4/6）,有功功率采集,三相三线制：两瓦特计法三相四线制（中性点接地系统）：三瓦特计法,配电变电站自动化的若干问题（5/6）,电量采集,方法一：脉冲电能表,问题1：脉冲计
12、数误差丢脉冲问题：瞬间干扰RTU死机，复位过程中的脉冲丢失电磁干扰问题：电能表与RTU之间的长距离电缆，电磁干扰造成伪脉冲,问题2：电能表的表底值RTU复位时无很好的办法自动装入表底值,方法二：智能电能表,特点：精度高、干扰不会造成不良影响、实现分时计费和召唤带时标的历史记录,方法三：利用RTU采集的有功功率数据积分计算,问题：积累误差大、精度不高,配电变电站自动化的若干问题（6/6）,无人值班变电站遥信信号的处理,保护信号复归：遥控复归延时自动复归,简化遥信量：合并同类型的信号-合并保护动作信号、开关组合信号不采集刀闸位置信号,思考题,1、微机远动装置应该具有哪些基本功能？“四遥”指什么？完成什么具体任务？2、什么是分布式RTU和集中式RTU？各有什么优缺点？分布式RTU有分为哪两种，为什么这样分？3、什么是直流采样和交流采样？有什么区别？4、什么是小电流接地选线？选择性与什么有关？5、什么是开关跳跃现象？6、推导两表法测功率的公式。,
