自动化终端对电网的作用

1、题 目： 专 业： 学 号： 姓 名： 指导教师： 学习中心： 西 南 交 通 大 学 网 络 教 育 学 院年 月 日院系 专 业 年级 学 号 姓 名 学习中心 指导教师 题目 指导教师评 语 是否同意答辩 过程分(满分20) 指导教师 (签章) 评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩组组长 (签章) 年 月 日 毕 业 设 计 任 务 书班 级 学生姓名 学 号 开题日期： 年 月 日 完成日期： 年 月 日题 目 自动化终端对电网的作用 题目类型： 技术专题研究 一、 设计任务及要求第一步：全面掌握相关的理论基础，积极收集材料，拟定大纲 第二步：依据指导老师修改后的论文提纲

2、编写论文 第三步：向指导老师提交初稿 第四步：依据指导老师对论文反复修改 第五步：论文定稿并对论文进行装订 第六步：对论文答辩进行准备 二、 应完成的硬件或软件实验 三、 应交出的设计文件及实物（包括设计论文、程序清单或磁盘、实验装置或产品等） 毕业设计论文 四、 指导教师提供的设计资料 五、 要求学生搜集的技术资料（指出搜集资料的技术领域） 配电系统及自动化M北京：中国电力出版社，2007 智能配电网及其关键技术M 北京: 中国电力出版社， 2010 配电系统及其自动化技术M北京: 中国电力出版社 ， 2002 六、 设计进度安排第一部分绪论 （ 第 周 ） 第二部分 配电自动化及自动化系统

3、 ( 第 周) 第三部分 自动化终端 ( 第 周 ) 第四部分 结论 ( 第 周 ) 评阅或答辩 （ 第 周 ） 指导教师： 年 月 日学院审查意见：审 批 人： 年 月 日诚信承诺一、 本设计是本人独立完成；二、 本设计没有任何抄袭行为；三、若有不实，一经查出，请答辩委员会取消本人答辩（评阅）资格。承诺人（钢笔填写）：年月日自动化终端对电网的作用 摘 要1第1章 绪论31.1 选题意义31.2 本文的主要内容3第二章 配电自动化及自动化系统42.1配电自动化42.1.1配电自动化的发展42.2 配电自动化系统总体结构42.2.1配网测控终端单元52.2.2配电自动化系统的优点5第三章 自动化

4、终端63.1自动化终端概述63.1.1配电终端的分类63.1.2配电终端的构成73.2.自动化终端研究现状73.3发展前景83.4自动化终端对电网的作用83.4.1三遥83.4.2 具有故障自动检测与识别功能93.4.3 对负荷进行监测93.4.4 对电能质量进行监测103.4.5 断路器在线监测103.4.6对多种通信方式及通信协议支持103.4.7远程维护、诊断和自诊断功能113.5自动化终端的设计使用要求113.5.1 提供可靠的不间断电源113.5.2对于户外工作环境的要求113.5.3 对电磁兼容性(EMC)的要求11结论12致 谢13参考文献14西南交通大学网络教育毕业设计（论文）

5、 15摘 要 随着国家科学技术的快速发展以及改革的不断深入，人们对电能质量和供电安全可靠性的要求也越来越高，短时间的停电以及电压的波动都会造成巨大的经济损失。应用现代计算机与通信技术，实现配电网的运行自动化（配网自动化），可以有效地提高供电质量与生产管理效率。配电终端是自动化系统的重要组成部分, 位于基础层。自动化系统的实时数据、故障自动处理的判据、开关设备的运行工况等数据都来源于配电终端, 配电终端工作的可靠性、实时性直接影响整个自动化系统的可靠性和实时性。随着社会与经济水的不断发展，实施配网自动化是供电部门的必然选择。因此，需要结合电网改造在配电网中实现配电自动化，以提高配电网的管理水平，

6、为广大电力用户不间断的提供优质电能。 论文分析了配网自动化系统当前现状及发展前景，研究了配网自动化系统的特点，并对配电自动化终端在电网中的作用进行了阐述，以期能为国家电网的发展发挥建设性的作用。关键词：电网；配网自动化； 自动化终端；作用 Abstract With the deepening of the rapid development of science and technology as well as the reform of the country, people power quality and power requirements for safety and reli

7、ability is also growing, short-term power outages and voltage fluctuations can cause huge economic losses. The application of modern computer and communications technology, run automated distribution network (distribution automation), can effectively improve power quality and production management e

8、fficiency. Distribution terminal is an important part of the automation system, located in the base layer. Real-time data automation system failure criterion handled automatically, switching equipment operating conditions and other data are derived from the distribution terminals, distribution termi

9、nals operating reliability, timeliness directly affect the entire automation system reliability and timeliness. With the continuous development of social and economic water, the implementation of distribution automation is the inevitable choice of the electricity sector. Therefore, requires a combin

10、ation of power grids to achieve distribution automation in the distribution network in order to improve the distribution network management level, for the majority of electricity users to provide quality uninterrupted power.      This paper analyzes the current situation and deve

11、lopment prospects distribution network automation system for distribution automation system characteristics were studied, and the terminal grid distribution automation are described in order to be able to play a constructive for the development of the national grid effect.Keywords: Grid; Distributio

12、n automation; Automation terminals;Action第1章 绪论1.1 选题意义 随着科学技术的不断进步，人们的生活水平得到了巨大改变，对生活的质量要求也就提高了，尤其是对供电质量的安全可靠性有了更严格的要求！而配电网作为整个电力系统中最后直接面向用户重要一步,是当前制约电力系统供电安全可靠性的瓶颈。对配电网加强建设,实实现配电网的自动化,处理好配电网“盲管”的问题,这对于供电质量的提高,社会经济持续稳定的发展,都具有非常重大的意义。 近年来，国家投入了巨大的资金，对城市的电网以及农村的电网有计划、有目的地进行了建设和改造，于此同时，对一些配电设备进行升级更新，为

13、城市的电网能够实现自动化奠定了良好的基础。特别是近几年,智能电网、智能配电网的兴起又进一步推动了配网自动化的建设。 自动化终端位于自动化系统的基础层，是整个自动化系统重要的组成部分,其工作可靠性、实时性的高低对整个配电自动化系统能否高效顺畅的运行起决定性作用。一方面，自动化终端为系统运行过程的实时工况、开关设备的运行工况以及故障自动处理的判断等提供准确有效的数据来源，另一方面，自动化系统运行过程中出现的故障隔离、负荷转移、非故障区段供电的恢复等程序都是靠自动化终端中的配电终端执行的。正常情况下，一组自动化系统仅对应一个主站，但自动化终端最少也有几十个，多的话就过百上千了。 1.2 本文的主要内

14、容由于电网的自动化系统的结构比较庞大，所涉及的领域复杂，本文进队对配电终端的特点、分类、关键技术、用户需求及发展现状和前景进行分析和总结。 第二章 配电自动化及自动化系统2.1配电自动化 配电自动化（DA）是一项集计算机技术、数据传输、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统，它就是为了供电能够安全可靠，提高电能的质量，向用户提供优质服务，降低运行费用，减轻运行人员的劳动强度。2.1.1配电自动化的发展 工业的发达程度是一个国家经济生产发展建设的最好标志，对于像美、英、法这样工业十分发达的国家，配电系统自动化受到了广泛的重视，在各工业生产领域得到了有效推广和运用，形成了功能齐全，集电

15、容器组调节控制、变电站自动化、用户负荷控制和远方抄表等系统于一体的配电网管理系统。2.2 配电自动化系统总体结构 配电自动化系统（DAS）是一种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。现行的配电网自动化系统多采用分层分布式体系结构，主要由三部分组成：主站层、配网子站层、配网测控端设备层（如图2-2所示）。本文重点介绍的是配网测控端设备层。图2-2 配网自动化系统结构示意图2.2.1配网测控终端单元 当前的远方测控终端主要有馈线远方终端、配电变压器远方终端、配电自动化远方终端。配网测控终端设备主要包括 （1）馈线远方终端 馈线远方终端包括FTU（Feeder Term

16、inal Unit）和DTU （Distribution Terminal Unit）。FTU安装在配电网馈线回路的柱上、开关规等处，DTU安装在开闭所、配电所等处，具有遥信、遥测、遥控和故障电流检测功能。（2）配变远方终端 配变远方终端TTU（Transformer Terminal Unit）是应用于配电变压器的各种运行参数采集、测量的远方终端。2.2.2配电自动化系统的优点（1）自动化系统能够很大程度地改善供电的安全可靠性、减少故障发生时间、提高电压的质量，把最优的电压输送给用户，还可以大大缓解工作人员的压力。（2）能够让运行工作人员熟练地掌控整个配电系统地工作状况（比如，系统的结构，负

17、荷电流，开关的闭合状态，发生事故导致的状况等）。（3）能够在配电系统发生停电（包括施工及事故造成的停电）时，停电状况可以显示出来，计算在停电之后恢复送电的方式，而且能够对开关进行自动的操作，可以让配电系统在运行及维护方面合理化，还能够飞快解决系统和用户的一切反应。 （4）能够使配电系统的整体管理水平得到提升，改善工作的效率，提高服务的水平。第三章 自动化终端3.1自动化终端概述 自动化终端是配电网自动化系统中用于各种远方的监测和单元控制的总称 。简称配电终端。它是整个电网自动化系统的基本单元，采集、监测配电网的各种实时、准实时信息，对配电设备进行调节控制。不同的配电设备对终端的功能要求、运行环

18、境与安装结构也有不同。自动化终端如图3.1-1所示 图3.1-1 自动化终端3.1.1配电终端的分类 自动化系统配电设备运行过程中所需的数据需要依靠控制配电终端进行采集与调节。由于所处的运行环境以及安装结构和功能要求的不同，每一种配电设备都有其对应的特定配电终端。根据“配电自动化系统功能规范”等有关文件， 我们可以将配电终端分为站控终端、线路终端、配变终端、用电终端四大类：（1） 站控终端。站控终端简称DTU，一般是指开闭所、公用及用户配电所监控终端。与传统的调度自动化或远动系统的远方终端相比，虽然构成基本相同，但功能却有所提高。站控终端在具有传统调度自动化远方终端的基础上又增加了PLC 功能

19、，PLC功能是故障检测与当地可编辑逻辑控制功能的简称，主要应用于不依赖于主站对母线或线路故障的自动隔离。（2） 线路终端。线路终端简称FTU，一般是指线路分段开关监控终端，由环网柜监控终端和柱上分段开关两部分构成。线路终端与传统的调度自动化或远动系统的远方终端相比，在结构、安装形式、供电方式等方面都与常规 RTU 有很大的区别，主要是在户外环境中运行。（3）配变终端。配变终端简称TTU，一般是指配电变压器监测终端。当配电变压器负荷情况时，配变终端负责监视与纪录负荷情况的变化，在一些突发状态时，配变终端还能根据根据电压与无功情况，对电容器的投切控制就地进行无功补偿。（4） 用电终端。用电终端是指

20、结合了线路终端与配变终端功能的用户用电设备监控终端，一般在大用户中装设。用电终端通过结合需方管理的具体情况以及采集到的低压侧电压、开关状态量、电能表脉冲计数量等数据对用户设备进行控制。3.1.2配电终端的构成 配电终端的基本构成包括中心监控单元、人机接口电路、操作控制回路、通信终端、电源几部分组成。3.2.自动化终端研究现状 国外对自动化终端的研究开发开始于二十世纪八十年代中期，而我国对配电终端的研究是在九十年代初期才着手的。近些年我国斥千亿的巨资对城市的配电网开始进行大规范围改造升级的时候，有好几家公司的配电终端的产品已经投放了市场。作为自动化系统的重要组成部分，配电终端早期为重合器，由过流

21、继电器及时间继电器组成，后来，经过十几年不断的进行升级、改造和完善，当前我国自动化终端的技术已经逐渐的成熟，制造成本也在降低，不光可以实现重合器功能，还可以远方进行遥控、遥信、遥测，现在配电终端正在向开放式、一体化和集成化的综合自动化方向发展。自动化终端性能和可靠性已经完全可以满足工程的应用与要求。在这段时间内，国内的供电部门和自动化设备生产商已经积累了许多关于产品的选型设计以及调试安装和维护管理的经验，为正确的应用配电自动化终端，改变整个配网自动化系统的工程实用化水平创造了良好条件。未来配电自动化终端技术将进一步向高可靠性、多功能、组合式、小型化、低功耗、低成本、免维护或少维护的方向发展。3

22、.3发展前景 现在社会,由于建筑能耗过大的现象日益严重,从而对降低能耗的要求变得越来越严格,配网自动化终端能进行有效管理,实现节能、便捷的效果。近年来,由于不同产品在设计理念以及使用功能上出现了一些新的变化,自动化技术也在不断的升级,向着功能多样化、扩展性强、规范化等方向发展。配网自动化终端充分发挥每台设备的最高效率,延长设备的使用寿命,降低运营成本,是实现智能化中最具深度和潜力的节能技术。 据了解，国家电网公司2014年将投资约1600亿元用于配电网建设，投资额创历史最高水平。其中，配网自动化市场预计2014年约340亿元，2015年将达到380亿元。配电网在线监测预计市场容量约10亿元，每

23、年以10%左右的速度递增。 无独有偶，国家电网公司近期公布了变电项目第二批招标配网主站项目和第一批配网终端协议库存招标项目的中标结果，其中，主站招标涉及8个省级电网，共招标11个包，主站需求量共23个。自动化终端招标涉及20个省级电网，共招标31个包，终端需求量共35009个。而根据测算，此次国家电网招标量仅为34亿元，远低于市场预期。从实际中标结果来看，配网自动化终端优势企业地位进一步得到体现，部分新进入者也值得关注，配网设备行业竞争态势日趋激烈。3.4自动化终端对电网的作用 配网自动化终端在电源失电控制中有效的保护了数据，可以长期的对数据进行记录，以免数据的丢失。配网自动化终端对电源最大的

24、功能局就是监视功能，它能在主电源输出过低的电压时或者是备用电的电压过低时会发出故障信号的提示，就是在发出低电压警示后，后背电源要维持工作至少1个小时，而对于两摇功能终端，也至少要维持10分钟的工作状态。不仅是这些，配网自动化终端还有自动的诊断，恢复的功能，这有效地为用户提供了安全的供电要求。3.4.1三遥 遥测（YC）。遥测往往又分为重要遥测、次要遥测、一般遥测和总加遥测等，遥测功能常用于：变压器的有功和无功采集；线路的有功功率采集；母线电压和线路信号电流采集；温度、压力、流量等采集；频率采集；主变压器油温采集和其他模拟信号量采集。 遥信（YX）。一般采用无源触点方式，即某一路遥信量的输入就是

25、一对继电器的触点，或者是闭合，或者是断开。通过YX端子板将继电器触点的闭合或断开转换成低电平或高电平信号送入子站处理。 遥控（YK）。一般采用无源触点方式，要求其正确动作率大于99.99%。所谓YX的正确动作率是指其不误动作的概率，一般拒动不认为是不正确。遥控功能常用于断路器、柱上开关等的分、合和电容器、电抗器的投切以及其他可以采用继电器控制的功能。3.4.2 具有故障自动检测与识别功能 与其他终端相比自动化终端有很多不同的显著特点，例如对于自动化终端来说终端故障电流的门槛值要求能灵活整定，因为故障的电流门槛值都是特定的，不同的配电系统或同一配电系统的不同馈线对应的故障的电流门槛值都是不同的。

26、还有就是故障持续时间 要应根据现场实际情况实时准确的整定，此外应注意与首端开关保护时间的配合。 由于特殊性质的存在，自动化终端要想充分发挥其特有性能，就必须具有一定的排除故障的能力。运行故障是各系统运行过程中的常见现象，自动化终端不仅能够保证一般情况下配电网馈线运行工况的掌控，还能在系统故障时及时有效的捕捉到准确的故障信号，区分发生故障的类型，为故障的及时处理提供相应准确可靠的数据。 自动化终端运行过程中可以及时捕捉到的故障信息主要包括发生故障的方向、故障电流电压值、故障发生的时间及历时、小电流接地故障电流等几个方面。复合这些故障信息采集要求的主要有线路终端和线控终端，而对于自动化终端的要求较

27、低，一般不进行故障检测，只负责采集和记录负荷的变化情况。3.4.3 对负荷进行监测 负荷监测功能主要适用于 TTU，用于检测记录配电变压器低压侧运行数据。部分供电企业设计的配网自动化系统，要求 DTU 和 FTU 也具有负荷监测功能，能够记录线路的主要运行参数。负荷监测功能主要有：（1）实时运行数据采集功能。该功能用于负荷的实时监视，采集的运行数据与 SCADA功能类似，只是对采集周期的要求要宽一些，比如每隔 2min 采集一次数据。（2）负荷记录功能。用于记录主要的反映负荷运行特征的参数，保存在掉电不丢失内存里，由主站根据需要召唤读取或人工定期（如每月一次）在当地利用“掌上宝”电脑读取。记录

28、的运行参数主要有选定时刻（一般是整点时刻）的电压有效值、电流有效值、有功、无功、功率因数、有功电能、无功电能等运行参数，一段时间（时间段可选）内电压、电流、有功功率、功率因数的最大值、最小值及其出现时间，供电中断时间与恢复时间等。负荷记录功能一方面可以在与主站的通信中断时，仍然可以获取被监视设备的运行数据；另一方面，也降低了对通信实时性的要求，使得主站可在实时任务不多、相对空闲时读取运行数据。实际工程中，供电企业为降低造价，往往不为 TTU 提供通信通道，主要依靠人工定期读取负荷记录。（3）负荷统计功能。主要是电压合格率、供电可靠性的统计。3.4.4 对电能质量进行监测 随着科技的进步，人们对

29、于电能的质量要求是越来越高。为了可以准确的统计和评估电能的质量状况，能够及时的采取相应的措施来改善电能的质量，有的供电部门创建了电能质量在线监测系统。在配网自动化系统中要是可以实现电能质量的监测功能，则可以节省建立专门的监测系统所需要的额外的资金。使用自动化系统来进行对电能质量的监测，主要是自动化终端可以实时收集电能的质量信息。以前受到造价的影响，配电终端使用微处理器处理能力不足，但现在设计的新产品通常会都采用快速数字信号处理芯片（ DSP）与三十二位 RISC微处理器，既能够保证基本的测控功能，又可以完成对电能质量数据实时采集处理和上传功能。3.4.5 断路器在线监测 通常来将，开闭所的进线

30、开关都采用断路器，在母线或出现短路时跳闸，切断故障电流。为避免线路故障时引起非故障线路停电，往往开闭所的出线也采用配备了保护的断路器。在对供电质量要求特别高的场合，配电环网分段开关也采用断路器，通过线路上配电终端之间交换故障检测信息，快速确定故障的位置并切除故障区段，避免引起非故障区段停电。用于断路器监控的配电终端通过检测记录断路器累计切断故障电流的水平、动作时间、动作次数可以监视断路器触头受电腐蚀的程度以及断路器的机械性能，为评估断路器运行状态并实施状态检修提供依据。3.4.6对多种通信方式及通信协议支持 自动化终端是自动化系统的基本控制单元。自动化终端和电网的子站或者主站通信，把终端收集的

31、信息进行上报，接着同时接收子站或主站传送的各种控制命令；对下要求与附近的配电变压器配变终端(TTU)通信，配变终端的信息通过配电终端传达到子站或者主站；配电终端内部的通信，比如开闭所或者环网柜的配电终端采用分散式设计，分散的监控单元与通信控制单元之间需要通信，配电终端与站内或开关设备等其他智能控制单元之间也需要通信。3.4.7远程维护、诊断和自诊断功能 配电终端安装在柱上或户外这一特定环境，而且数量大，不可能靠人工维护，因此终端本身具有完备的自诊断、自恢复能力，同时具有远方维护功能，包括远方参数整定、远方下载、远方诊断。3.5自动化终端的设计使用要求3.5.1 提供可靠的不间断电源 配电自动化

32、终端使用场所比较特殊，特别是在户外环网柜上或者架空线柱上安装，不间断电源的配备非常重要。自动化系统在故障进行自动处理的过程中，当馈线环路发生永久性的故障的时候，环路的出线开关会自动保护出现动作跳闸，造成馈线全线的停电，在这个时候配电终端的操作组要不间断的电源来进行供电。所以，在配电自动化终端的开发和设计中第一要研究的问题是可以提供可靠的不间断电源。3.5.2对于户外工作环境的要求 环网柜或者架空线柱上的配电终端一般都是户外安装，其工作的环境比较恶劣，一般户外温度的范围为-3080 ，所以，要求自动化终端功能消耗小，其外壳的体积要小、强度要大，并且包含防腐蚀、防水、防震、防潮的良好性能。在对自动

33、化终端的元器件的选择以及软硬件的设计还有制作的工艺方面，其工作条件都要适应户外的恶劣环境。3.5.3 对电磁兼容性(EMC)的要求 配电终端和高压一次设备在一起，强电和弱电同处一个环境，因此，为保证终端工作的可靠性，在设计中必须考虑电磁兼容性。一要防止周边电磁干扰源对其的影响；二要防止自动化终端设备自身带有的电磁波对人体及其它设备的影响。自动化终端设备一定要通过专业的电磁兼容性试验室严格的测试并完全符合相应的EMC国标要求。结论 配网自动化系统为城市配电网的运行监测、故障定位、故障隔离和网络重构提供了有力的保障，但这必须建立在一个优质运行的系统基础之上。配网自动化系统一般由主站+子站+终端网络

34、的模式组成，由于主站和子站大都由工控机系统组成，运行条件较好，运行中一般不会出现故障，因此系统的不稳定因素多数出现在终端及通信网络系统中。一方面，由于多年来配网建设和改造资金不足，以及城市快速扩张开发，造成配网网架结构相对薄弱，供电能力不强。另一方面，配网运行环境恶劣，检修方式不适应配网快速发展需要。另外，配网自动化水平整体偏低，配网调度运行技术支持手段落后，以及配电网接纳分布式电源的能力 以上问题说明，我国配网还比较薄弱，配电网建设需要进一步加大投资。对系统的优化处理及缺陷消除也主要在终端网络系统中展开。有专家认为，配电网未来可能的发展方向则为分布式智能微电网和配电网的融合交叉、环形配电网络和直流配电网与交直流混合配网。对系统的优化处理及缺陷消除也主要在终端网络系统中展开。 文章详细分析了配电网自动化系统当前现状及发展前景，研究了配网自动化系统的特点，并对配电自动化终端在电网中的作用进行了阐述。以下是对自动化终端在电网中作用的总结. 1）通过对配电设备的监控，及时发现并消除故障隐患，减少故障的发生；2）通过自动故障隔离与恢复供电，避免或减少故障造成用户停电；3）快速定位故障，快速调度、派修，缩短故障抢修时间；4）远程遥控分段开关，进行倒闸操作，避免人工操作造成长时间停电。 致 谢 作为一名即将毕业大学生，毕业设计是大学阶段的一个非常重要的环节。通过毕业设计