配电网及其自动化课程设计

《配电网自动化技术》课程设计任务书

目录

一、前言

二、设计的意义及FTU简介 1

三、设计原理 4

四、详细设计 7

五、设计总结 15

六、参考文献 15

一、前言

电力系统由发电系统、输电系统、配电系统构成。它是由大量的发电机、变压器、电力线路和负荷等设备有机的构成，旨在生产、传输、分配、消费电能的各种电气设备按照一定方式连接的整体。

配电系统和输电系统，实际是按其实现的功能划分的。通常按输电系统的降压变电站中主变中压侧来划分，高压侧断路器及其连接的系统为输电系统，另一侧为配电系统。配电系统：是电力系统中从输电系统的变压点向电力用户传送电能的部分，也是将电能分配到各个用户的最终环节，包括不同电压等级的变电站、配电变压器、配电线路以及把不同用户连接起来的其他电气设施，常称为配电网。

配电网自动化，是一个涵盖面广、用于管理与运行配电网的综合自动化系统，包含了配电网中的变电站、馈线网络、及用户管理、监控、优化运行等功能的系统。

二、设计的意义及FTU简介

1.电力系统是一个动态大系统，系统的负荷随时都在变化，系统的各类故障，无论是自然的还是人为的都随时可能发生，系统中设备和运行状态有大量、多变的参数，这就要求运行人员时刻掌握系统的运行状态。根据实际情况调整运行方式，因此实时地获取系统运行的各种参数及运行状态，对运行人员及时准确地了解系统的运行状态，以及进一步的决策是至关重要的，而这一切的实现就依赖于电力系统测控装置对各种数据的采集与处理。

2.馈线终端装置简称FTU(Feeder Terminal Unit)，安装在10KV馈电线路上,对柱上开关进行监控，完成遥测、遥控、开关量测量，故障检测功能，并与配电自动化主站通信，提供配电系统运行情况和各种参数即监测控制所需信息，包括开关状态、电能参数、相间故障、接地故障以及故障时的参数,并执行配电主站下发的命令，对配电设备进行调节和控制，实现故障定位、故障隔离和非故障区域快速恢复供电功能。FTU是安装在配电室或馈线上的智能终端设备。它可以与远方的配电子站通信，将配电设备的运行数据发送到配电子站，还可以接受配电子站的控制命令，对配电设备进行控制和调节。

FTU与RTU有以下区别：FTU体积小、数量多，可安置在户外馈线上，设有变送

器，直接交流采样，抗高温，耐严寒，适应户外恶劣的环境；而RTU安装在户内，对环境要求高；FTU采集的数据量小，通信速率要求较低，可靠性要求较高；而RTU 采集的数据量大，通信速率较高，可靠性要求高，有专用通道。

柱上FTU 积成电子FTU

FTU可采用高性能单片机制造，为了适应恶劣的环境，应选择能工作在75℃的工业级芯片，并通过适当的结构设计使之防雷、防雨、防潮。

2-1、FTU的基本功能：

（1）开关测量量功能：FTU对柱上开关当前开合状态、通信是否正常、开关储能、柜门、电池是否正常、及保护动作等信号进行采集。

（2）遥测功能：线路电压、电流（零序电流）有功、无功、电源电压及蓄电池容量进行采集。

（3）遥控功能：FTU接受区域站转发的主站合闸或分闸命令。

（4）统计功能：对开关的动作次数和运行时间和过电流次数进行统计。

（5）对时功能：能接受区域站的对时命令。

（6）事件顺序记录SOE：记录状态量发生变化的时刻的先后顺序。

（7）事故记录：记录事故发生前和发生时的电流、电压及功率，便于分析事故，确定故障区段。

（8）定值远方整定和召唤。

（9）自检自恢复，看门狗。

（10）远方控制闭锁与手动操作功能。当进行线路开关检修时，相应的FTU有远方控制闭锁功能，以确保操作的安全性，避免发生误操作和恶性事故，同时提供当地手工合闸、分闸操作。

（11）通信：总线接口，以太网接口。

（12）扩展：电量采集，积分方式得到电量，用于管理。

（13）微机保护：具备保护功能。

（14）故障录波

2-2、FTU选配功能：

（1）采集交流电压，实现对电压、有功功率、无功功率的测量，并有互感器的异常报警。

（2）能够存储顶点的电流量并按照召唤向子站或主站传送。

（3）接受并执行对时命令。

（4）具有与两个及以上主站通信的功能

（5）采集事件顺序记录并向远方传送。

（6）具有设备自诊断或远方诊断。

（7）具有通道监视功能。

（8）具有当地显示功能。

（9）采集电能表脉冲或多功能表数据。

（10）可具有继电保护和重合闸功能。

3.开关量

现代IED的输入信息分为：模拟量和开关量，而开关采样通道是IED的重要组成部分。

开关量主要包括：由电力设备的的继电器触点提供的反映各种开关开合状态、设备的工作状态等。

（1）断路器、刀开关的开合状态；

（2）继电保护动作信息；

（3）设备的运行信息：断线、缺相、运行、停运、正常、故障等；

信号转换电路信号调

理电路

光电隔

离电路

与CPU接

口电路

（4）其他信息：门禁，动物进入等状态信息，压力超限，油温超限等。

以上信号均取自现场设备的继电器的辅助触点，提供给IED装置的辅助触点分为有源触点和无源触点两种。

三、设计原理

1.开关量采集通道的构成

(1)信号转换电路：将现场的开关量信号(无源、有源）转换成计算机可接受的逻辑电平信号。

(2)信号调理电路：将逻辑电平信号进行滤波和消抖处理。如RC滤波器。

(3)光电隔离电路：实现现场信号的微处理机或单片机的隔离。

(4)与CPU接口电路：实现现场信号和CPU处理信号之间的转换。

2.各个环节的电路

2-1信号转换环节：

有源触点:通过电压反映设备开关量信息。

无源触点：相当于一个开关，开入IED装置时，无论反映的是“合”还是“分”，触点两端均无电位差。断路器、隔离刀开关的信息，均为无源触点。

（a）无源转换电路（b）有源转换电路