配网自动化及职能终端解决方案

配网自动化及职能终端解决方案
1.配网自动化的组成
配网配电网的构建是以服务生产全过程为需求，为电网运行和管理人员提供全面、完整和精细的配电网运营状态信息，并提供相应的辅助决策支持，以及控制实施方案和应对预案，最大程度地实现更为精细、准确、及时、绩优的配电网运行和管理。

其主要目的是实现对配电网的实时监控及配电业务的深化应用，实现故障自动定位、隔离、恢复和提高供电可靠性，实现配电调控一体化管理。

1.1 配电主站
配电主站是配电自动化系统的核心部分，主要实现配电网数据采集与监控等基本功能和电网分析应用等扩展功能。

1.2 配电终端
配电终端安装于中压配电网现场的各种远方监测、控制单元的总称，主要包括配电开关监控终端（即FTU，馈线终端）、配电变压器监测终端（即TTU，配变终端）、开关站和公用及用户配电所的监控终端（即 DTU,站所终端）等。

1.3 配电子站
配电子站是为优化系统结构层次、提高信息传输效率、便于配电通信系统组网而设置的中间层，实现所辖范围内的信息汇集、处理或配电网区域故障处理、通信监视等功能，根据实际需要选择配置。

1.4 通信通道
通信通道是配网自动化的最重要的支撑系统之一，是配电网各类信息传输的载体，分骨干层通信和接入层通信。

2.配电自动化建设的基本原则
2.1 制订合理的供电可靠性规划目标，因地制宜、分阶段开展；
2.2 以提高供电可靠性和改善供电质量为目的，避免仅为实施配电自动化而对配电一次网架进行大规模改造；
2.3 合理规划设计实施区域的配电一次设备、通信方式、主站、子站及终端的功能和配置要求；
2.4 合理选择简易型、实用型、标准型、集成型和智能型等不同类型的配电自动化实现
方式；
2.5 配电网规划应考虑配电自动化建设和改造需求，实施馈线自动化的线路应具备负荷转供路径和足够的备用容量；
2.6 分步实现配电自动化系统的主要应用功能，充分利用原有一次设备、配电主站、配电终端、配电子站和通信通道等资源；
2.7 满足开放性、兼容性、可靠性和扩展性要求；
2.8 合理选择监控对象；
2.9 根据实施区域具体情况选择适宜的通信方式。

3.配电自动化终端
3.1 配电自动化终端关注要点
1）适用性。

与配电网规模及应用需求相符合，与配电网调度运行管理体制相适应。

2）标准化设计，灵活配置，良好的可维护性、可扩展性.
3）功能方面的灵活配置、可扩展性
4）容量方面的灵活配置、可扩展性
5）功能上，配电自动化终端是监控和保护的综合
6）结构设计满足特殊性和多样性要求
7）电源系统满足特殊要求
8）支持光纤、载波、GPRS等各种通信方式,并满足GPRS通信的对终端的特殊要求9）运行稳定、质量可靠
3.2 配电自动化终端分类
1）站所终端（DTU）：应用于配电室、环网柜、箱式变电站
2）馈线终端（FTU）：应用于柱上开关
3）配变终端（TTU）：应用于配电变压器监测
4）故障指示器：检测故障电流形成虚拟遥信，应用于架空线路或不能安装电流互感器的电缆线路。

3.3 配电自动化终端基本技术要求
1）采用模块化、可扩展、低功耗的产品
2）电源可采用系统供电和蓄电池相结合的供电模式
3）结构形式应满足现场安装的规范性和安全性要求
4）支持以太网或标准串行接口
3.4 配电终端的适用性以及配置的灵活性
1）结构上采用模块/插件式设计
主要包括电源模块、主控模块（CPU板）、遥信模块（数字输入接口YX板）、交流采样模块 (交采YC板）、遥控模块(遥控YK板）、通信模块等。

2）可以根据用户的实际需要配置各种通信设备
具有RS232、RS485、ETHNERNET、USB等通信接口，支持光纤、载波、GPRS等通信方式。

3）配置方式灵活，在基本配置的基础上，能够根据实际需要扩展监测功能及监测容量。

功能上：一遥、二遥、三遥
容量上：1条线路、2条线路、4条线路、6条线路、8条线路……等。

4.配电线路自动化终端配置模式
4.1就地故障处理模式
适用于安装了电压型开关的配电线路，通过变电站出线开关两次重合闸实现线路故障区段的隔离。

配电自动化终端不配置通信设备，配电自动化主站系统可以通过计算变电站出口开关的重合闸时间推算故障区段，提供给配电调度人员参考。

详见图1。

图1 多级重合器自动化方案
4.2 一遥功能处理模式
1）适用于采用故障指示器进行故障检测的配电线路；
2）发生故障时，配电主站系统接收现场配电终端发送的故障指示器故障指示信息；
3）配置3个单相线路故障指示器和一套故障信号采集回传配电终端；
4）故障指示器除具有当地故障指示外，具备无线通信模块，能够通过无线通道将故障信号发送给配电终端。

详见图2。

图2 一遥自动化方案
4.3 二遥功能处理模式
1）适用于配置了遥测(YC）和遥信(YX）功能的配电线路
2）进行故障隔离和恢复供电时，需要采用工作票的方式，派维修人员到现场进行开关分合操作。

详见图3。

图3 二遥自动化方案
4.4 三遥功能处理模式
1）负荷开关配置了三遥功能，带CT和辅助触点,安装配电终端（DTU/FTU），能够实时采集开关电流、开关状态，有电动操作机构，能够进行远方遥控
2）主站故障处理程序自动确定故障类型和故障发生的位置
3）主站根据线路负荷状况列出所有故障隔离和恢复方案，故障处理和恢复供电操作可人工监督执行，也可在线自动执行。

详见图4
图4 三遥自动化方案
4.5 故障处理模式
1）馈线自动化FA系统的故障检测、定位、隔离与恢复控制分为三个层次，一是以配电终端为基础的故障检测，二是以配电子站为辐射中心的低层区域控制，三是以主站为管理中心的高层全局控制。

站端、子站、主站分别承担不同的任务。

2）在配网发生故障时，配电终端监测到故障电流或线路失压过压信息，形成故障信息报告，上传配电子站或主站；
3）配电子站或主站根据一定时间段内多个故障信息报告与网络拓扑分析结合，对故障发生的位置进行定位；
4）配电主站或子站根据故障定位结果，对故障两侧的开关进行分闸操作把故障区域与非故障区域隔离开来；
5）配电主站根据故障隔离的情况和各种恢复方式下潮流计算的结果，给出各种恢复方案供调度员参考或自动根据一定约束目标下的最优方式进行自动遥控操作完成对非故障区域的供电恢复。

5.配电线路自动化实施方案
5.1 对配电网一次设备的要求
1）需要实现遥信(YX）功能的开关设备，应至少具备一组辅助触点；需要实现遥测(YC）
功能的一次设备，应至少具备电流互感器；需要实现遥控(YK）功能的开关设备，应具备电动操动机构；
2）一次设备的建设与改造应考虑预留安装配电终端所需要的位置、空间、工作电源、端子及接口等；
3）需要就地获取配电终端的供电电源时，应配置电压互感器或电流互感器，且容量满足配电终端运行和开关操作等需求；
4）配电网站所内应配置配电终端用后备电源，保证在主电源失电的情况下能够维持配电终端运行一定时间和开关分合闸一次。

5.2 配电自动化基本目标单元
1）柱上开关目标单元主要设备构成：柱上配电终端（FTU），柱上开关本体， CT，辅助触点，配电终端工作电源，电动操作机构，后备电源等。

2）环网柜、开闭所（配电所）目标单元主要设备构成：配电终端（DTU），开关本体， CT，辅助触点，配电终端工作电源，电动操作机构，后备电源等。

3）配电变压器目标单元主要设备构成：配变监测终端（TTU），配电变压器，CT，无功补偿电容器组(根据需要加装）等。

5.3 两条架空线路构成的基本目标网架
5.4 两条电缆线路构成的基本目标网架
6.YES-10/20系列优势汇总
1）支持常规FTU，能灵活配置适应电流型DA和电压型DA；
2）支持网络保护或（面保护、对等通信），在没有主站情况下迅速查找和隔离故障；
3）支持看门狗控制器功能，迅速切除用户分支线故障；
4）带重合功能FTU安装在变电站出口第一个开关替代出口开关，避免出口开关频繁跳闸;
5）全工业级设计,可以支持-40℃～+85℃正常工作,严酷等级达到户外Ⅳ级；
6）以高性能32位微处理器为硬件开发平台，以VxWorks嵌入式实时操作为软件开发平台；
7）产品在设计上保证稳定可靠、高性能、高精密、低成本、易安装；
8）结构上可提供前插拔接线及后插拔接线选择，提供液晶及键盘选择，便于安装、维护；
9）主处理器插件配置以太网交换机功能，多台设备可通过以太网总线实现高速通信，有效解决了海量数据的通信瓶颈；
10）内置工业交换机，多台装置可通过以太网总线级联，支持GPRS、载波、光纤以太网、光纤串口、无线电台等多种通信介质，支持有线及手持无线维护等功能；
11）通信规约丰富，支持目前流行的所有规约（如GB101、GB104、CDT、MODBUS），可以支持国网、南网等地方局自己的规约要求；
12）具有各种类型的开关接口模块，支持交流100/220V、直流100/220V、直流24V及直流48V等各种电操接口，可实现各种类型开关的监控；
13）交流采样：电流、电压、直流兼容组态设计，用户配置灵活；
14）遥控：采用严密的三级电子锁设计，确保控制的可靠性和抗干扰能力；
15）遥控、遥信及交流采样分别采用独立的供电电源，提高整机高可靠性；
16）交流电压电流采样精度：0.2级/0.5级；直流电压、频率采样精度：0.1级；
17）有功功率、无功功率、功率因数采样精度：0.5级/1.0级；
18）支持谐波采集功能。

最大可以支持到19次谐波分析；
19）具备完善实用的FA故障检测功能，可以实现远方、就地复归故障信号；
20）采用模块化及灵活的硬件组态及软件组态设计，无需改造产品即可各种特殊工程的特殊需求。

支持用户编程，用户可通过维护软件根据工程需要实现复杂的逻辑组合编程；
21）维护及应用软件更新方便，所有维护软件均为绿色版安装，简单易懂，操作方便；
22）电磁兼容性良好；
23）大汉显液晶，操作方便，提供了良好的人机交互界面（选配功能）。

7.典型应用介绍
7.1 项目工程描述
河北省廊坊市供电局需要对配网进行改造，工程主要要求如下：
功能容量说明
交流采样3条线路全电量乡湖线、乡牧线以及乡煤线三相电压采集及三相电流采集，电压、电流取自电表计量箱
遥信（开关量）32路每路配置4个，即刀闸位置、开关合位、开关分位、开关储能状态，5个功能遥信位，共计25个，其他7个备用，
信号取自相关开关内接线端子排
遥控7路5路开关、1路蓄电池远方活化控制、1路远方复归控制主站通信可配置101/104 实现规约正常通信，并且预留光纤接口
无功补偿8路电容控制控制1#开关外围无功补偿装置
7.2 项目解析
根据上述介绍，可以计算出需要的容量配置：
1）采集3条线路的全电量，则共需要3回线电压3回线电流，同时无功补偿也需要采集1回线电压以及1回线电流；
2）需要采集32路遥信量；
3）需要控制7路遥控；
4）与主站通信需要预留光纤的接口。

5）无功补偿装置需要配置。

综上可知一台DTU终端就可以满足此工程的需求。

7.3 项目解决方法
计算好配置之后，则需要进行以下的过程：
1）需要现场考察DTU终端，确定DTU机柜的安装方式，可以参见工程安装部分；
2）确定DTU机柜的取电方式：
建议考虑PT供电。

这样并不增加成本。

PT容量采用一个双绕组PT 一组输出220V/150W 3级；一组输出单相或三相100V/10-50W 0.2级；若还有不同母线只需增加单绕组三相或双相PT100V/10-50W 0.2级。

另外可以采用太阳能供电模式，只采集电流，但缺点电池坏了，装置就不能运行了，功率不能计算，失压也不能判断。

还可以从变压器出线侧直接进交流220V进来供电，这种方法只能解决供电，不能解决功率计算，失压也没法计算。

3）生产相应配置的DTU机柜，并且在出厂前配置完毕相关参数，主要过程：
生产并组装DTU机柜，生产结束后，调试、老化，投入现场；
通过维护软件配置相关参数，满足相关要求，详见后续介绍；
送交用户使用。

4）现场接线：
交流采样接线：按照用户的需求，依据两表法或者三表法接线，下面以三表法介绍：3#、4#、5#的电压、电流分别从电表计量箱接至DTU机柜的内部端子排，注意对应的位置不能出错，“电压不能短路，电流不能开路”。

电表计量箱的ABC三相电压以及N相电压分别约机柜内部端子排的三相电压及N相电压相并接。

电表计量箱的ABC三相电流以及零序电流分别与。