配网自动化终端功能及应用(PPT50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
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
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。
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。
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IEC 60255-22-7:2003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。
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)。
什么是配电终端
DTU FTU RTU TTU
馈线终端设备（FTU）
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 DTU_A FTU_B 柱上开关B
FTU_C 柱上开关C
FTU_D 柱上开关D
FTU_E 柱上开关E
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。
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。
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。
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。
智能电源模块
双电源输入
AC/DC
DC24V/48V
DC/DC
DC5V
蓄电池充电管理
DC24V
主电源模块
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。
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、IEC608705-101、IEC60870-5-104、DNP、 SC1801 、S5、μ 4F)
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）
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）
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
层
主 站
配网自动化结构
主服务器
数据库服务器
GIS工作站
MIS工作站
层
子 站
前置机A
前置机B
配电子站B
层
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
终 端
通信设备 FTU
分段开关
联络开关
SCADA工作站
WEB服务器
打印机
变电站
主站系统
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。
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
性能指标
电压测量范围：0～300 V，测量准确度不超过±0.5%； 电流测量范围：0～50 A，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。
环境条件
环境温度:工作：-40℃～85℃； 大气压力：86～106kPa（相当于海拔高
... 环网
柱上
开闭
柜
开关
所
深圳EMS系统配置图
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；
终端设备
一次设备 二次设备
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。
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。
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。
配电主站的业务范围
上一级调 度自动化
系统
电网GIS 平台
生产管理 系统
... 95598
系统
营销管理 信息系统
信息交互总线
配电主站
配电自动化系统
通信网（骨干层）
配电子站
... 配电子站
通信网 （接入层）
通信网 （接入层）
FTU
TTU
FTU
柱上 开关
... 配变
柱上 开关
DTU
环网 柜
DTU
FTU
DTU
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
硬件原理图
时钟模块
AD转换模块
PT/CT模块
电压/电流输 入接口3U6I
IP101A
ARM模块
FPGA
SDH数据网 主站
1
10M
SDH
SDH
SDH
子站1
子站2
网络交换机 以太网/EI口
SDH
EI口/以太网
子站3
光纤自愈环、光纤以太网、无 源光网络
配网主站
10M SDH/PCM
光MODEM
光MODEM
主光MODEM
光MODEM
光MODEM
10M
RS485
TTU
一个平台
实时信息系统平台
四个应用系统
EMS DMS 广域测量系统 公共信息平台
主站系统（组件）
图形工具
报表工具
… 告警服务
历史数据服务
集成总线
SCADA
AGC
PAS
… DTS
DMS
新应用
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 ……
隔离电路
开入接口
以太网接口
串口通讯接 口
RS232/RS485
信号指示、 电源、RUN指
示
FTU站地址和 波特率设置
开出接口
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。
配网自动化终端功能及应用
2011.7.22
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
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。
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。