配电自动化_3_终端设备与开关设备-华电

配电自动化输配电系统研究所

刘念讲师、博士

2011年2月

•第3讲：终端设备与开关设备• 3.1 终端设备

•（1）配电变电站的微机远动终端装置（RTU）•（2）馈线远方终端（FTU）

•（3）配电变压器远方终端（TTU）

• 3.2 开关设备

•（1）重合器

•（2）熔断器

•（3）分段器

• 3.3 组合设备

•（1）环网开关柜

•（2）箱式变电站

•配电自动化的远动终端装置

•配电变电站和10kV开闭所是配电网的重要组成部分，因此配电变电站和开闭所的自动化程度的高低，直接反映了配电自动化的水平。

•配电变电站和10kV开闭所内的自动化和输电网中变电站自动化采用的设备类似，即：要在站内安装微机远动装置(RTU)。

•远动装置（RTU）的发展

•⑴触点式远动装置是第一代远动装置，它的精度低，速度慢，可靠性差。

•⑵数字式远动装置的精度和速度较触点式远动装置有了很大的提高，但它的可靠性及灵活性差，而且功能有限，难以满足现代化高度集中的实时监控的需要。

•⑶微处理机具有速度快、功能强、应用灵活等特点，自七十年代起基于微处理机的远动装置有了迅速发展，Z80，i8086，80286，8098，MCS-51等高性能微处理机广泛地应用于RTU中。

ü①仅有一个含CPU的智能模块微机远动装置；

ü②多CPU结构的分布式微机远动装置。

• 1.四遥功能：

•遥信：远程信号。采集并传送各种保护和开关量信息。•遥测：远程测量。采集并传送运行参数，包括各种电气量和负荷潮流等。

•遥控：远程控制。接受并执行遥控命令，主要是分合闸，要求其正确动作率不少于99.99%。

•遥调：远程调节。接受并执行遥调命令，主要是变压器分接头、投切电容器组等无功调节，正确率大于99.99% 。

• 2.事件顺序记录（SOE）

•在电网发生事故时，以比较高的时间精度记录的下列一些数据：发生位置变化的各断路器的编号(包括变电站名)、变位时刻，动作保护名称，故障参数、保护动作时刻等。•事件顺序记录的一项重要指标是时间分辨率。分辨率可分为RTU内(即站内)与RTU之间（即站间）两种。

•1) SOE的站内分辩率，是指在同一RTU内，顺序发生一串事件后，两事件间能够辩认的最小时间，在调度自动化中，SOE的站内分辩率一般要求小于5ms。

•2) SOE的站间分辩率，是指各RTU之间顺序发生一串事件后，两事件间能够辩认的最小时间,SOE的站间分辩率一般要求小于10ms。

• 3.系统对时：RTU站间SOE分辩率是一项系统指标，它要求各RTU的时钟与调度中心的时钟严格同步。目前，采用措施有：

•1) 利用全球定位系统GPS提供的时间频率同步对时，有效地确保SOE站间分辨率指标。

•2) 采用软件对时，SC1801、CDT、DNP和Modbus等规约均提供了软件对时手段。

• 4.电能采集：采集变电站各条进线和出线以及主变两侧的电度值。

• 5.自恢复和自检测功能：

•由于RTU处于一个具有强大电磁干扰的工作环境中，使用中难免发生程序受干扰、或通信瞬时中断等异常情况，甚至有时电源也会瞬时掉电。

•在上述情形下，若不加特殊处理，均有可能造成RTU死机，SCADA系统将因此无法收到变电站信息。

•要求RTU在遇到上述情形时，要能在较短的时间内自动恢复，重新从头开始执行程序。

• 6.和SCADA系统通信

•RTU的六项基本性能：

•①应至少支持一种通信规约；②具有通讯速率的选择功能；③支持光端机；④支持微波；⑤支持载波；⑥支持无线电台。

•除此之外，还希望RTU具有下列功能：

•1) 当地显示与参数整定输入，即在RTU上安装一个当地键盘和LED或液晶显示器，使得RTU的采集量在当地就可以显示到显示器上。

•2)一发多收。

•变电站内的RTU分类

•集中式RTU的主要特征为：单CPU、并行总线和集中组屏。

•分布式RTU的主要特征为：多CPU、串行总线、智能模板，既可以柜中组屏，又可以分散布置。根据结构上的不同，分布式微机远动装置又可分为功能分布式和结构分布式两大类。

•功能分布式微机远动装置

•功能分布式微机远动装置是按功能划分各模块, RTU可由智能遥信模块(IYX)、智能遥测模块（IYC）、智能电度模块（IPA）、智能遥控模块（ISOC）、智能遥调模块（ISOR）和CPU模块构成，如下图所示。

•2) 结构分布式微机远动装置

•此体系结构的优点：

•a) RTU单元模块分散地布置在开关柜等当中，而不必单独组屏，从而不仅节省了空间，也使二次连线大大减少。•b) 很容易将微机保护和监控功能合二为一，成为集成化的产品，甚至连防误闭锁功能也可以包含进去。这样非常有利于实现变电站综合自动化。

•结构分布式微机远动装置在一个35kV配电变电站中的典型应用如下图所示。

•3) 采用智能电能表简化微机远动装置的结构智能化多功能电能表

•是一类功能性很强的智能电子设备(IED)，它不但能采集分时段有功电能和无功电能，还可以获得电压、电流、有功功率、无功功率以及功率因数等参数，并通过RS-485接口和其它设备相连。采用此结构如下图所示。

•微机远动装置的选择

直流采样和交流采用

•直流采样：将采用变送器进行的采样称为直流采样。•变送器的作用是：

ü将强信号转化为适合计算机和仪表适用的弱信号；

ü将交流信号转换为直流信号；

ü从瞬时信号获得有效值；

ü确保输出直流量和输入测量量之间满足线性关系；

ü实现输入与输出隔离。

•缺点：

•数据的准确性受变送器稳定性的影响

•数据的实时性受变送器响应速度的影响

•变送器的维护工作量较大

•需要大量的变送器，加大投资和占地面积。