配网自动化终端功能与应用

配网自动化终端功能与应用第一页，共50页。纲要概述配电自动化系统架构配电终端功能及性能指标几种主要的通信方式介绍实际应用方案新的技术第二页，共50页。什么是配网自动化利用现代电子、计算机、通信及网络技术将配电网在线数据及离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的的监测、保护、控制、用电负荷配电管理的现代化。第三页，共50页。配网自动化的实践意义提高供电可靠性改善电能质量节能降损，优化运行，提高系统经济运行水平提高配网现代化管理水平提高服务水平，改善用户形象合理规划，科学决策第四页，共50页。配电自动化系统的体系结构三层结构模式主站层——子站层——终端层这种模式适用于配电网络较大，信息相对集中的情况，其总体成本较高两层结构模式主站——终端这种模式适用于配电网络较小，信息分散的情况，其总体成本较低第五页，共50页。配网自动化结构主站层子站层终端层第六页，共50页。主站系统一个平台实时信息系统平台四个应用系统EMSDMS广域测量系统公共信息平台第七页，共50页。主站系统（组件）告警服务SCADA新应用

PASDTSDMS…AGC集成总线报表工具图形工具历史数据服务…第八页，共50页。平台为应用提供的服务系统管理历史(商用)数据服务告警服务权限及责任区服务实时数据库服务图形工具包数据库界面报表工具包公式计算服务……第九页，共50页。配电主站的业务范围第十页，共50页。深圳EMS系统配置图第十一页，共50页。子站设备通信子站配电子站：区域DA；区域性SCADA；通信；站内当地功能；远程诊断维护；参数设置；远方读表；数据管理；第十二页，共50页。终端设备一次设备二次设备第十三页，共50页。一次设备电气一次设备是指直接用于生产、输送、疏导、分配和消耗电能的电气设备。它包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、电力电缆、电抗器、电动机、接地、避雷器、滤波器等。第十四页，共50页。二次设备二次设备是指对一次设备的工作进行控制、保护、监察和测量的设备。如测量仪表、继电器、操作开关、按钮、自动控制设备、计算机、信号设备、控制电缆以及提供这些设备能源的一些供电装置(如蓄电池、硅整流器等)。

第十五页，共50页。什么是配电终端DTUFTURTUTTU第十六页，共50页。馈线终端设备（FTU）FTU是装设在馈线开关旁的开关监控装置。这些馈线开关指的是户外的柱上开关，例如10kV线路上的断路器、负荷开关、分段开关等。一般来说，1台FTU要求能监控1台柱上开关，主要原因是柱上开关大多分散安装，若遇同杆架设情况，这时可以1台FTU监控两台柱上开关。第十七页，共50页。开闭所终端设备（DTU）DTU一般安装在常规的开闭所（站）、户外小型开闭所、环网柜、小型变电站、箱式变电站等处，完成对开关设备的位置信号、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能量等数据的采集与计算，对开关进行分合闸操作，实现对馈线开关的故障识别、隔离和对非故障区间的恢复供电。部分DTU还具备保护和备用电源自动投入的功能。第十八页，共50页。配变终端设备（TTU）TTU监测并记录配电变压器运行工况，根据低压侧三相电压、电流采样值，每隔1～2分钟计算一次电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能等运行参数，记录并保存一段时间（一周或一个月）和典型日上述数组的整点值，电压、电流的最大值、最小值及其出现时间，供电中断时间及恢复时间，记录数据保存在装置的不挥发内存中，在装置断电时记录内容不丢失。配网主站通过通信系统定时读取TTU测量值及历史记录，及时发现变压器过负荷及停电等运行问题，根据记录数据，统计分析电压合格率、供电可靠性以及负荷特性，并为负荷预测、配电网规划及事故分析提供基础数据。如不具备通信条件，使用掌上电脑每隔一周或一个月到现场读取记录，事后转存到配网主站或其它分析系统。TTU构成与FTU类似，由于只有数据采集、记录与通信功能，而无控制功能，结构要简单得多。为简化设计及减少成本，TTU由配变低压侧直接变压整流供电，不配备蓄电池。在就地有无功补偿电容器组时，为避免重复投资，TTU要增加电容器投切控制功能。

第十九页，共50页。远程终端设备（RTU）远程终端设备（RTU）是安装在远程现场的电子设备，用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备。RTU将测得的状态或信号转换成可在通信媒体上发送的数据格式。它还将从中央计算机发送来得数据转换成命令，实现对设备的功能控制。第二十页，共50页。FTU&DTU功能及性能高性能的软、硬件平台全面高效通信管理功能极强的的抗干扰性能智能电源功能先进的馈线自动化功能（FA）配电自动化功能（DA)基础功能—测控第二十一页，共50页。硬件原理图第二十二页，共50页。VxWorks操作系统VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），是嵌入式开发环境的关键组成部分。良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。在美国的F-16、FA-18战斗机、B-2隐形轰炸机和爱国者导弹上，甚至连1997年4月在火星表面登陆的火星探测器上也使用到了VxWorks。第二十三页，共50页。通信接口及通信规约通信接口：10/100M以太网接口；GPRS无线接口（选配）433M无线维护接口（选配）RS232维护接口通信规约--通信双方约定的数据、控制命令等的表示及传输规则，相当于语言常用前置规约简介（CDT、DISA、XT9702、IEC60870-5-101、IEC60870-5-104、DNP、SC1801、S5、μ4F)第二十四页，共50页。抗干扰的能力绝缘性能绝缘电阻:装置所有电路与外壳之间绝缘电阻在标准实验条件下，不小于100MΩ。介质强度:装置所有电路与外壳的介质强度能耐受交流50Hz，电压2kV（有效值），历时1min试验，而无绝缘击穿或闪络现象。当复查介质强度时，试验电压值为规定值的75%。冲击电压装置的导电部分对外露的非导电金属部分及外壳之间，在规定的试验大气条件下，能耐受幅值为5kV的标准雷电波短时冲击检验。抗干扰能力装置能承受GB/T14598.13－1998规定的严酷等级为Ⅲ级的振荡波干扰试验；装置能承受GB/T14598.14－1998规定的严酷等级为IV级的静电放电干扰试验；装置能承受GB/T14598.9－2002规定的严酷等级为Ⅲ级的射频电磁场辐射干扰试验；装置能承受GB/T14598.10－1996规定的严酷等级为IV级的电快速瞬变脉冲群干扰试验；装置能承受GB/T17626.5－1999规定的严酷等级为IV级的浪涌干扰试验；装置能承受GB/T17626.6－1998规定的严酷等级为Ⅲ级的射频传导干扰试验；装置能承受IEC60255-22-7:2003规定的严酷等级为A级的工频干扰试验；装置能承受GB/T17626.8－1998规定的严酷等级为Ⅴ级的工频磁场干扰试验；装置能承受GB/T17626.9－1998规定的严酷等级为Ⅳ级的脉冲磁场干扰试验；装置能承受GB/T17626.10－1998规定的严酷等级为Ⅳ级的阻尼振荡磁场干扰试验；装置能满足GB/T14598.16－2002规定的传导发射限值要求；装置能满足GB/T14598.16－2002规定的辐射发射限值要求。机械性能工作条件：装置能承受严酷等级为1级的振动响应、冲击响应检验；运输条件：装置能承受严酷等级为1级的振动耐久、冲击耐久及碰撞检验。第二十五页，共50页。智能电源模块主电源模块支持双路电源输入，支持交、直流供电方式。正常情况下，应为交流供电方式，一旦交流电源中断，装置在无扰动情况下自动切换到直流供电方式；当交流电源恢复供电时，装置自动切回交流供电方式。主电源模块能实现对供电电源的状态监视，并能将电源供电状况以遥信方式上报到上级系统。主电源模块使用蓄电池作为直流电源时，根据用户的不同需求可以配置不同容量的蓄电池，主电源模块具备对蓄电池智能充放电功能，电池欠压等状态以遥信方式上报到上级系统。第二十六页，共50页。FA馈线自动化功能先进的馈线自动化（FA）算法与处理流程，支持故障在线仿真。终端馈线自动化功能包括故障检测和故障在线仿真。故障检测以回线为单位，实现三段式过流检测、零流检测、故障跳闸、一次重回闸（可选）、过负荷告警（可选）、PT断线/失压告警（可选）等功能，支持故障录波，故障信息通过传统虚拟遥信方式和专用故障信息通道上送。第二十七页，共50页。配电自动化（DA）DTU对所辖区域进行配网故障诊断、隔离和恢复供电部分代替子站的功能变电站10kV母线变电站10kV出线开关开闭所A柱上开关B柱上开关C柱上开关D柱上开关EDTU_AFTU_BFTU_CFTU_DFTU_E图1试验线路示意图第二十八页，共50页。FTU&DTU主要功能-测控基于高速ARM作为核心，支持双以太网技术，功耗低，可靠性高，具有完善周密的电路设计和强大的技术支持。16位AD采样，模拟量采集精度更高。光电隔离输入常开继电器控制开关第二十九页，共50页。性能指标电压测量范围：0～300V，测量准确度不超过±0.5%；电流测量范围：0～50A，测量准确度不超过±0.5%；有功功率、无功功率、功率因数测量准确度不超过±1.0%；频率测量准确度不超过±0.2%；采集容量可扩展，最大支持48路模拟量；状态量输入：单板20个无源接点，可扩展SOE分辨率：不大于2ms

控制输出：接点容量：AC250V,5A；DC30V,5A；单板容量12路，可根据需要扩展。故障电流最大为10IN（IN为额定输入电流）装置采用符合IEC60297-3标准的高度为4U、宽度为19英寸的机箱，装置结构采用嵌入式安装方式，前插件形式，箱前接线；采用防水、防尘、抗振动设计，外壳封闭，适合安装于开关柜等环境条件较为恶劣的现场运行。第三十页，共50页。环境条件环境温度:工作：-40℃～85℃；大气压力：86～106kPa（相当于海拔高度2km及以下）；相对湿度：不大于95%，无凝露；其它条件：装置周围的空气中不应含有带酸、碱、腐蚀或爆炸性的物质。外壳防护等级—IP54，IP67，IPXX（防尘、防水）第三十一页，共50页。配电领域的通信方式光纤通信无线公网GPRS通信配电线载波通信工业总线（RS485、CAN）第三十二页，共50页。SDH数据网主站网络交换机以太网/EI口EI口/以太网子站1子站2子站3SDHSDHSDHSDH10M1第三十三页，共50页。光纤自愈环、光纤以太网、无源光网络DTUTTU配网主站TTU10MRS485SDH/PCM10M第三十四页，共50页。EPON以太网无源光网络，是一种采用点到多点（P2MP）结构的单纤双向光接入网络，是一种光纤通信技术。传统：点到点网络光纤直连或星型连接；EPON：点到多点传统：分光需有电源；EPON：分光器（无需电源）传统：通常需要两根光纤远距离传输；EPON：单纤传输第三十五页，共50页。EPON媒质的性质是共享媒质和点到点网络的结合。在下行方向，拥有共享媒质的连接性，而在上行方向其行为特性就如同点到点网络。

下行方向：olt发出的以太网数据报经过一个1:n的无源光分路器或几级分路器传送到每一个ONU。N的典型取值在4～64之间（由可用的光功率预算所限制）。这种行为特征与共享媒质网络相同。在下行方向，因为以太网具有广播特性，与EPON结构和匹配：OLT广播数据包，目的ONU有选择的提取。

上行方向：由于无源光合路器的方向特性，任何一个ONU发出的数据包只能到达OLT，而不能到达其他的ONU。EPON在上行方向上的行为特点与点到点网络相同。但是，不同于一个真正的点到点网络，在EPON中，所有的ONU都属于同一个冲突域――来自不同的ONU的数据包如果同时传输依然可能会冲突。因此在上行方向，EPON需要采用某种仲裁机制来避免数据冲突。分光器第三十六页，共50页。EPON组网常见拓扑形式第三十七页，共50页。EPON配网接线图节选第三十八页，共50页。EPON环形网络应用第三十九页，共50页。EPON“手拉手”形网络应用第四十页，共50页。EPON链形网络应用第四十一页，共50页。中压载波第四十二页，共50页。混合线路的中压载波通信主备组网方案主载波PLC-075从载波RTURS232莘闵变电站闵17沿海：混合线路松江配电自动化主站DS-100A通信管理机光端机等EthernetRS232PLC-075B主载波PLC-075从载波RTURS232阳光1号配电站丽水开关站光纤闵24阳光：混合线路阻抗匹配器阻抗匹配器阻抗匹配器第四十三页，共50页。GPRS第四十四页，共50页。其他无线专网微波通信卫星通信第四十五页，共50页。终端设备近来的一些新技术虚拟子站超级电容IEC61850的应用…第四十六页，共50页。新的技术-就地DA，虚拟子站变电站10kV母线变电站10kV出线开关开闭所A柱上开关B柱