配网自动化终端功能及应用

1、配网自动化终端功能及应用 配网自动化终端功能及应用 2011.7.22 配网自动化终端功能及应用 纲要 n概述 n配电自动化系统架构 n配电终端功能及性能指标 n几种主要的通信方式介绍 n实际应用方案 n新的技术 配网自动化终端功能及应用 什么是配网自动化 n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。 配网自动化终端功能及应用 配网自动化的实践意义 n提高供电可靠性 n改善电能质量 n节能降损，优化运

2、行，提高系统经济运 行水平 n提高配网现代化管理水平 n提高服务水平，改善用户形象合理规划， 科学决策 配网自动化终端功能及应用 配电自动化系统的体系结构 n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 n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 配网自动化终端功能及应用 配网自动化结构 配网自动化终端功能及应用 主站系统 n一个平台 n实时信息系统平台 n四个应用系统 nEMS nDMS n广域测量系统 n公共信息平台 配网自动化终端功能及应用 主站系统（组件） 告警服务 SCADA 新应

3、用新应用 PASDTSDMS AGC 集集 成成 总总 线线 报表工具图形工具历史数据服务 配网自动化终端功能及应用 平台为应用提供的服务 n系统管理 n历史(商用)数据服务 n告警服务 n权限及责任区服务 n实时数据库服务 n图形工具包 n数据库界面 n报表工具包 n公式计算服务 n 配网自动化终端功能及应用 配电主站的业务范围 配网自动化终端功能及应用 深圳EMS系统配置图 配网自动化终端功能及应用 子站设备 n通信子站通信子站 n配电子站：配电子站： 区域区域DA； 区域性区域性SCADA； 通信；通信； 站内当地功能；站内当地功能； 远程诊断维护；远程诊断维护； 参数设置；参数设置；

4、远方读表；远方读表； 数据管理；数据管理； 配网自动化终端功能及应用 终端设备 n一次设备 n二次设备 配网自动化终端功能及应用 一次设备 n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。 配网自动化终端功能及应用 二次设备 n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)。

5、 配网自动化终端功能及应用 什么是配电终端 nDTU nFTU nRTU nTTU 配网自动化终端功能及应用 馈线终端设备（FTU） nFTU 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。 配网自动化终端功能及应用 开闭所终端设备（DTU） nDTU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

6、、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。 配网自动化终端功能及应用 配变终端设备（TTU） nTTU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12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

7、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。 n 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。 配网自动化终端功能及应用 远程终端设备（RT

8、U） n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。 配网自动化终端功能及应用 FTU&DTU功能及性能 n高性能的软、硬件平台高性能的软、硬件平台 n全面高效通信管理功能全面高效通信管理功能 n极强的的抗干扰性能极强的的抗干扰性能 n智能电源功能智能电源功能 n先进的馈线自动化功能（先进的馈线自动化功能（FAFA） n配电自动化功能（配电自动化功能（DA)DA) n基础功能基础功能测控测控 配网自动化终端功能

9、及应用 硬件原理图 配网自动化终端功能及应用 VxWorks操作系统 nVxWorks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

10、使用到了VxWorks。 配网自动化终端功能及应用 通信接口及通信规约 n通信接口通信接口： 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 n通信规约通信规约-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 n常用前置规约简介（CDT、DISA、XT9702、IEC60870- 5-101、IEC60870-5-104、DNP、 SC1801 、S5、4F) 配网自动化终端功能及应用 抗干扰的能力 绝缘性能绝缘性能 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100M。 介质强度:装置所有电路与外壳的介

11、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。 抗干扰能力抗干扰能力 装置能承受GB/T14598.131998规定的严酷等级为级的振荡波干扰试验； 装置能承受GB/T14598.141998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/T14598.92002规定的严酷等级为级的射频电磁场辐射干扰试验； 装置能承受GB/ T14598.101996规定

12、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/T17626.51999规定的严酷等级为IV级的浪涌干扰试验； 装置能承受GB/T17626.61998规定的严酷等级为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/T17626.81998规定的严酷等级为级的工频磁场干扰试验； 装置能承受GB/T17626.91998规定的严酷等级为级的脉冲磁场干扰试验； 装置能承受GB/T17626.101998规定的严酷等级为级的阻尼振荡磁场干扰试验； 装置能满足GB/T14598.162002规定的传导发射限值

13、要求； 装置能满足GB/T14598.162002规定的辐射发射限值要求。 机械性能机械性能 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。 配网自动化终端功能及应用 智能电源模块 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。 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

14、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。 配网自动化终端功能及应用 FA馈线自动化功能 n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。 配网自动化终端功能及应用 配电自动化（DA） nDTU对所辖区域进行配网故障诊断、隔 离和恢复供电 n部分代替子站的功能

15、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E DTU_A FTU_BFTU_CFTU_DFTU_E 图1 试验线路示意图 配网自动化终端功能及应用 FTU&DTU主要功能-测控 配网自动化终端功能及应用 性能指标 n电压测量范围：0300 V，测量准确度不超过0.5%； n电流测量范围：050 A，测量准确度不超过0.5%； n有功功率、无功功率、功率因数测量准确度不超过1.0%； n频率测量准确度不超过0.2%； n采集容量可扩展，最大支持48路模拟量； n状态量输入：单板20个无源接点，可扩展 nSOE分辨率：不大于2ms n控制输出：接点

16、容量：AC250V,5A；DC30V,5A；单板容量12路， 可根据需要扩展。 n故障电流最大为10IN（IN为额定输入电流） n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。 配网自动化终端功能及应用 环境条件 n环境温度:工作：-4085； n大气压力：86106kPa（相当于海拔高 度2km及以下）； n相对湿度：不大于95%，无凝露； n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。 n外壳防护等级IP

17、54，IP67，IPXX（防 尘、防水） 配网自动化终端功能及应用 配电领域的通信方式 配网自动化终端功能及应用 SDH数据网 主站主站 网络交换机网络交换机 以太网以太网/EI口口 EI口口/以太网以太网 子站子站1子站子站2子站子站3 SDHSDH SDHSDHSDHSDHSDHSDH 10M 1 配网自动化终端功能及应用 DTU TTU 配网主站 TTU 10MRS485 SDH/PCM 10M 配网自动化终端功能及应用 EPON 传统：点到点网络光纤直连或星型连接；传统：点到点网络光纤直连或星型连接； EPONEPON：点到多点：点到多点 传统：分光需有电源；传统：分光需有电源； EP

18、ONEPON：分光器（无需电源）：分光器（无需电源） 传统：通常需要两根光纤远距离传输；传统：通常需要两根光纤远距离传输； EPONEPON：单纤传输：单纤传输 配网自动化终端功能及应用 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464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。在下行方向，因为以太网具有广播特性，与EPON结结 构

19、和匹配：构和匹配：OLT广播数据包，目的广播数据包，目的ONU有选择的提取有选择的提取。 上行方向上行方向：由于无源光合路器的方向特性，任何一个任何一个ONU发出的数据包只能到发出的数据包只能到 达达OLT，而不能到达其他的，而不能到达其他的ONU。EPON在上行方向上的行为特点与点到点网络相同。 但是，不同于一个真正的点到点网络，在EPON中，所有的ONU都属于同一个冲突域 来自不同的ONU的数据包如果同时传输依然可能会冲突。因此在上行方向， EPON需要采用某种仲裁机制来避免数据冲突。 配网自动化终端功能及应用 EPON组网常见拓扑形式组网常见拓扑形式 配网自动化终端功能及应用 EPON配网接线图节选 配网自动化终端功能及应用 配网自动化终端功能及应用 EPON“手拉手”形网络应用 配网自动化终端功能及应用 EPON链形网络应用 配网自动化终端功能及应用 配网自动化终端功能及应用 混合线路的中压载波通信主备混合线路的中压载波通信主备 组网方案组网方案 主载波 PLC-075 从载波 RTU RS232 莘闵变电站 闵17 沿海 ： 混合线路 松 江 配 电 自 动 化 主 站 DS-100A通信管理机