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配电自动化复习知识点整理一、配电自动化概述配电自动化是指利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术，将配电网的实时运行、电网结构、设备、用户等信息进行集成，实现对配电网的监测、控制和管理，从而提高供电可靠性、改善供电质量、降低运行成本。
配电自动化系统通常由主站、子站、终端和通信网络组成。
主站负责整个系统的运行监控和管理；子站起到信息汇集和转发的作用；终端安装在配电网的各个节点，用于采集数据和执行控制命令；通信网络则保障数据的可靠传输。
二、配电自动化的主要功能1、数据采集与监控（SCADA）实时采集配电网的电气量（如电压、电流、功率等）和非电气量（如开关状态、油温等）。
对采集的数据进行处理和显示，为运行人员提供直观的电网运行状态信息。
2、故障处理故障检测：通过监测电气量的变化，快速准确地判断故障发生的位置和类型。
故障隔离：迅速断开故障区域与正常区域的连接，缩小停电范围。
恢复供电：在故障隔离后，自动或手动恢复非故障区域的供电，提高供电可靠性。
3、无功补偿与电压调节实时监测电网的无功功率和电压，自动投切无功补偿设备，以维持电压在合格范围内，提高电能质量。
4、负荷管理对用户的负荷进行监测和分析，实现负荷预测和负荷控制，优化电网的负荷分布。
5、配电自动化高级应用网络重构：根据电网的运行状态和负荷变化，自动调整电网的运行方式，优化网络结构，降低网损。
停电管理：对停电事件进行管理，包括停电计划的制定、执行和跟踪，以及停电信息的发布和通知。
三、配电自动化的通信技术1、有线通信光纤通信：具有传输速率高、抗干扰能力强、可靠性高的优点，但建设成本较高。
电力线载波通信：利用电力线路作为传输介质，无需额外铺设通信线路，但通信质量受电网干扰较大。
2、无线通信无线公网：如 GPRS、CDMA 等，覆盖范围广，但安全性和实时性相对较差。
无线专网：如 WiMAX、LTE 等，具有较高的安全性和实时性，但建设和维护成本较高。
在实际应用中，通常根据具体情况采用多种通信方式相结合的方式，以满足配电自动化系统对通信的要求。
自动装置及二次回路1、自动装置保障电力系统安全经济运行、提高供电可靠性和保证电能质量，电力系统自动装置是必不可少的。
电力系统自动装置可分为自动调节装置和自动操作装置。
自动调节装置一般是为了保证电能质量、消腧系统异常运行状态等对某些电量实施自动地调节，例如同步发电机励磁自动调节、电力系统频率自动调节等。
自动操作装置的作用对象往往是某些断路器，自动操作的目的是提高电力系统的供电可靠性和保证安全运行，例如备用电源自动投入装置、线路自动重合闸装置、低频减载装置等；还有某些自动操作装置用来提高电力系统的自动化程度，例如发电机自动并列装置等。
2、二次回路发电厂、变电站的龟气系统，按其作用分为一次系统和二次系统。
一次系统是直接生产、传输和分配电能的设备及相互连接的电路。
在电能生产和使用的过程中，对一次电力系统的发电、输配电以及用电的全过程进行监视、控制、调节、调度，以及必要时的保护等作用的设备称为二次设备，二次设备及其相互问的连接电蹄称为二次系统或二次回路。
可见，二次回路也是电力系统正常、安全运行的必不可少的部分。
二次系统或二次回路主要包括继电保护、自动装置、测量仪表、控制、信号和操作电源等子系统。
(1)继电保护和自动装置系统。
由互感器、变换器，各种继电保护装置和自动装置、选择开关及其回路接线构成,实现电力系统故障和异常运行时的自动处理。
(2)控制系统。
由各种控制开关和控制对象(断路器、隔离开关)的操动机构组成，实现对开关设备的就地和远方跳、合闸操作，满足改变一次系统运行方式和故障处理的需要。
(3)测量及监测系统。
由各种电气测量仪表、监测装置、切换开关及其回路接线构成，实现指示或记录一次系统和设备的运行状态和参数。
(4)信号系统。
由信号发送机构、接收显示元件及其回路接线构成，实现准确、及时显示一次系统和设备的工作状态。
(5)调节系统。
由测量机构、传送设备、执行元件及其回路接线构成，实现对某些设备工作参数的调节。
第七章二次回路与配电自动化答案7-1二次回路包括哪些部分？各部分的功能是什么？答：二次回路是用来控制、指示、检测和保护一次电路运行的电路。
二次回路又称为二次系统。
按功能二次回路可分为断路器控制回路、信号回路、保护回路、监测回路和自动化回路，为保证二次回路的用电，还有相应的操作电源回路等。
断路器控制回路的主要功能是对断路器进行通、断操作，当线路发生短路故障时，电流互感器二次回路有较大的电流，相应继电保护的电流继电器动作，保护回路作出相应的动作，一方面保护回路中的出口（中间）继电器接通断路器控制回路中的跳闸回路，使断路器跳闸，断路器的辅助触点启动信号系统回路发出声响和灯光信号。
另一方面保护回路中相应的故障动作回路的信号继电器向信号回路发出信号。
操作电源主要是向二次回路提供所需的电源。
电压、电流互感器还向监测、电能计量回路提供线路电流和电压参数。
7-2二次回路的操作电源是如何得到的？答：断路器需要配用专门的操动机构，操动机构工作时需要电源；另外，控制回路、信号回路、保护回路的工作也需要电源，这些电源称为操作电源。
操作电源有直流操作电源和交流操作电源之分。
1．直流操作电源：断路器的电磁操动机构、弹簧操动机构，变电站控制、信号、继电保护回路等均可以采用直流操作电源。
直流操作电源的取得有两种途径：（1）采用蓄电池的直流操作电源，这种方式因供电可靠性好、体积小、重量轻、成套性强、安装维护方便而得到广泛的应用，但投资较高，其接线如图7-1所示。
（2）采用带电容储能的硅整流装置作直流操作电源，这种方式造价低，但可靠性较差，只能用于主结线简单且供电可靠性要求不高的变电站。
2．交流操作电源：交流操作不需专门的电流变换装置，投资省，建设快，二次接线简单，运行维护方便；当保护、控制、信号回路的容量不大时，保护装置的操作电源可取自电流互感器的二次侧，控制、信号回路的操作电源可取自电压互感器的二次侧。
但只有采用弹簧操动机构的断路器才能使用交流电源作操作电源，而弹簧操动机构的造价又较高；同时，采用交流操作电源的继电保护装置时，电流互感器二次负荷增加，有时不能满足保护要求；且交流继电器不配套，使交流操作的采用受到限制。
因此，交流操作一般用于能满足继电保护要求、出线回路少的小型变配电站。
7-3直流操作电源和交流操作电源有何区别？答：直流操作电源：断路器的电磁操动机构、弹簧操动机构，变电站控制、信号、继电保护回路等均可以采用直流操作电源。
交流操作不需专门的电流变换装置，投资省，建设快，二次接线简单，运行维护方便；当保护、控制、信号回路的容量不大时，保护装置的操作电源可取自电流互感器的二次侧，控制、信号回路的操作电源可取自电压互感器的二次侧。
但只有采用弹簧操动机构的断路器才能使用交流电源作操作电源，而弹簧操动机构的造价又较高；同时，采用交流操作电源的继电保护装置时，电流互感器二次负荷增加，有时不能满足保护要求；且交流继电器不配套，使交流操作的采用受到限制。
因此，交流操作一般用于能满足继电保护要求、出线回路少的小型变配电站。
7-4断路器的控制信号回路的主要功能是什么？事故信号按什么原理发出？并说明防跳线回路的工作原理。
答：断路器的控制回路是指控制（操作）断路器分、合闸的回路。
可根据断路器的操动机构型式和操作电源进行分类。
按操动机构分，断路器有手力式、电磁式和弹簧式等；按操作电源分，断路器有直流和交流两类。
电磁操动机构只能采用直流操作电源；弹簧操动机构和手力操动机构可交直流两用，但一般采用交流操作电源。
事故信号发出的两条基本原则如下：（1）各断路器均应有事故跳闸信号。
断路器的事故跳闸信号回路，应按“不对应原理”接线。
当采用电磁操动机构或弹簧操动机构时，利用控制开关的触点与断路器的辅助触点构成不对应关系，即控制开关在合闸位置而断路器已跳闸时，发出事故跳闸信号。
（2）对有可能出现不正常工作状态或故障的设备，应装设预告信号。
预告信号应能使控制室或值班室的中央信号装置发出音响和灯光信号，并能指示故障地点和性质。
一般预告音响信号用电铃，而事故音响信号用电笛，两者有所区别。
防跳线功能具体见课本P223图7-4所示：在没有KTL的情况下，合闸后，若出现机械故障使控制开关SA的触点5－8被卡死，同时又遇永久性故障时，继电保护使断路器分闸，断路器的辅助接点QFI闭合，合闸回路再次接通，断路器再次合闸，继电保护又使断路器分闸……这个过程循环往复，称为断路器“跳跃”。
这种现象对断路器和系统都是危害很大的。
因此在断路器控制回路中增加“防跳”功能。
“防跳”功能主要由继电器KTL完成。
当由SA合闸接通5－8时，若遇短路故障，继电保护出口继电器ZK闭合，KTL电流线圈通电，KTLI闭合，KTLZ断开，其KTL电压线圈也通电，自保持。
断路器分闸后，QFI闭合，即使5－8触点被卡死，因为KTLZ已断开，所以断路器不会合问。
当58触点断开后，KTL电压线圈失电，KTLZ闭合，作好下次合闸的准备。
7-5自动重合闸装置的主要作用是什么？与保护配合的前、后加速是指什么？答：在线路上，尤其是架空线路上，由于雷电大气过电压或电网操作过电压，在线路或设备上引起放电闪络，闪络时间约40μs左右，闪络时使线路形成短路，使断路器分闸，线路停电，造成损失。
人们在实践中发现，因闪络使电网出现短路故障，断路器分闸后，绝大多数短路故障已经消失，只有极少数故障是永久性的。
需要检修线路或设备才能排除的故障，称为永久性故障。
在电路切断后能迅速消失的故障称为瞬时性故障。
据此，人们提出了自动重合闸装置，以减少瞬时性故障停电所造成的损失。
自动重合闸前加速保护如图7-7所示，ARD装置设于首段线路上，当各级线路段中任何一级线路短路时，短路点前各段线路上的过电流保护装置的起动继电器均会起动。
此时，设有ARD装置的线路段WLI上的过电流保护时间环节被闭锁，其过电流保护失去选择性，瞬时跳闸。
然后，ARD装置迅速动作进行重合闸操作，若重合成功，则线路继续运行；若重合不成功，则WLI上的过电流保护时间环节在ARD装置动作后即被释放，其过电流保护应按整定时限动作，因此，此时由故障线路上的过电流保护选择性动作，切除故障线路。
这种自动重合闸装置与保护的配合方式称为自动重合闸前加速保护。
自动重合闸后加速保护：如图7-8所示（见书P231），每条线路上都装设ARD装置，当某条线路短路时，线路上的过电流保护装置按选择性动作跳闸。
然后，该线路上的ARD装置动作进行重合闸操作，若重合成功，则线路继续运行；若重合不成功，则故障线路的过电流保护装置的时间环节会在ARD装置动作后被闭锁，此时，该过电流保护装置将瞬时动作跳闸。
7-6备用电源自动投入装置的主要作用是什么？对明备用系统和暗备用系统的要求有何区别？答：在供电安全性和可靠性需求较高的高层建筑及重要工业企业的变电站中，一般都设置两个及以上的电源，电源容量和线路均留有备用。
为了实现工作电源或线路故障时，安全、迅速、可靠地投入备用电源或线路，因此，需要有备用电源自动投入装置APD（Auto Put－into Device）来完成。
明备用的双电源变电所中，备用电源自投装置应安装在备用电源进线断路器上，正常时由工作电源S1供电，当工作电源停电时，QF1分闸，APD使QF2断路器自动合闸，保证供电连续性。
如图7-5a所示。
暗备用的双电源变电所中，备用电源自动投入装置应安装在母线分段断路器QF3上，如图7-5b所示。
正常时两个电源分别供电给两段母线上，当一个电源切除时，APD使QF3合闸，另一个电源向两段母线供电，保证了供电连续性。
7-7配电网自动化包括哪些主要功能？答：配电网自动化的主要功能如下所述：1．配电网调度自动化系统2．变电所、配电所自动化3．馈线自动化（FA）4．自动制图（AM）／设备管理（FM）／地理信息系统（GIS）5．配电工作管理系统6．用电管理自动化7．配电网分析软件系统（DPAS）8与其他系统的接口功能。
7-8配电网自动化系统中SCADA系统、配电网故障线路报警和自动隔离及恢复系统、GIS系统、DMS系统、LM系统，各自的主要任务和功能是什么？答：1.数据采集与监控系统（SCADA）：配电网SCADA系统的任务：（1）向配电网的管理人员提供配电网的实时数据、信息，方便他们了解配电网的实时情况和负荷的变化趋势。
（2）为各种电力系统自动化高级功能软件提供准确、及时的信息，从而实现对配电网乃至整个电网的优化控制、调度、故障预测和排除，提高电能质量、供电可靠性和安全性。
（3）用远方遥控代替手工操作，提高工作效率，减轻运行、操作、维护人员的劳动强度。
配电网SCADA系统的功能：（l）遥信完成采集配电网的各种开关设备的实时状态，通过配电网的信道送到监控计算机。
（2）遥测完成采集配电网的各种电量（如电流、电压、用户负荷、电度等）的实时数值，通过配电网的信道送到监控计算机。
（3）遥控是由操作人员通过监控计算机发送开关开合命令，通过配电网信息传达现场，使现场的执行机构操作开关的开合，达到给用户供电、停电等目的。
（4）遥调是由操作人员通过监控计算机或高级监控程序自动发送参数调节命令，通过配电网信道传达现场，使现场的调节机构对特定的参数进行调节，达到负荷大小、电压、功率因数调节等目的。
此外，配电网SCADA系统也同样要给监控、操作人员提供监视画面，要给电力系统其他高级管理软件提供数据共享的接口。
同输电SCADA系统相比，配电网SCADA系统在功能上更侧重遥控、遥信功能，以减少操作人员的劳动强度。
2.配电网故障线路报警和自动隔离及恢复系统：中低压配电网大部分采用树枝状供电系统，这种系统一旦某处发生故障，由于范围广、地理条件复杂，故障点的寻找困难，停电时间长，涉及范围大。
所以，配电网自动化的一个主要任务是配电网在事故的时候能够尽快找到故障的线段（故障定位），进行故障的隔离和恢复供电。
3.配电网地理信息系统（GIS）：配电网地理信息系统的任务是在城乡街道地理背景图上按一定比例绘制债电线的接线图，图上可标注断路器、架空线、电线杆、电缆、配电变压器等所有电气设备的符号、型号、规格。
集配电网的图形、数据和计算于一体，达到对配电网科学管理的水平。
配电网地理信息系统的主要功能为：（1）图形编辑功能系统可实现图形的快速绘制、无级缩放、漫游查询、拷贝平移、网络着色、图幅定义、背景装卸和拼接、分层显示和查询以及打印等多项功能。
（2）资料编辑功能系统可实现各种电力设备（如导线、变压器、断路器等）技术资体．检修维护资料和测量监控资料的编辑、查询和打印功能。
（3）计算功能对每一条馈电线路可进行理论网损、潮流和短路电流计算，并提供材料和施工费用的核算与统计。
（4）安全管理功能在图上用鼠标点击某种设备，便可找到该设备的资料，如线路上的杆塔及其结构图。
