配网自动化终端功能及应用（PPT50页)

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SCADA工作站WEB服务器前置机A前置机B打印机配电子站B通信设备FTU分段开关联络开关变电站主站层子站层终端层主站系统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）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…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……配电主站的业务范围柱上开关配变柱上开关FTUFTUTTU通信网（接入层）环网柜环网柜柱上开关DTUFTUDTU通信网（接入层）配电子站通信网（骨干层）配电主站开闭所DTU......配电自动化系统电网GIS平台生产管理系统95598系统...上一级调度自动化系统信息交互总线营销管理信息系统配电子站...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。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）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。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。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。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ARM模块AD转换模块开入接口开出接口FPGA串口通讯接口RS232/RS485以太网接口电压/电流输入接口3U6IPT/CT模块IP101A时钟模块隔离电路信号指示、电源、RUN指示FTU站地址和波特率设置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。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)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。智能电源模块主电源模块AC/DC双电源输入蓄电池充电管理DC/DCDC24V/48VDC5VDC24V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。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。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。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）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）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光纤自愈环、光纤以太网、无源光网络DTUTTU配网主站TTU10MRS485SDH/PCM10M光MODEM光MODEM光MODEM光MODEM主光MODEMEPON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：O