配电自动化终端（配电网自动化课件）

配电网馈线

监控终端引言配电自动化系统是通过配电自动化终端（FTU、DTU、故障指示器）、通讯设备（工业以太网交换机、EPON、载波、无线通讯）、采集10kV配电开关（柱上开关、环网柜、开闭所、配电变压器）的电流、电压及开关状态等几遥（一遥、两遥、三遥）信息，并上传到配电主站的完整系统。

终端通信主站2引言配电终端是安装于中压配电网现场的各种远方监测、控制单元的总称，用于完成配电网运行参数采集，设备运行状态监控和调度指令执行等遥测、遥信和遥控功能，按应用大类可分为站所终端DTU、馈线终端FTU、故障指示器。配电终端应用对象主要有：开闭所、环网柜、配电站房、柱上开关、配电变压器、配电线路等。站所终端DTU馈线终端FTU故障指示器馈线监控终端简介终端实例介绍故障指示器概述123基本概念馈线监控终端FTU(FeederTerminalUnit)装设在馈线开关旁的开关监控装置馈线开关指的是户外的柱上开关站所监控终端DTU(DistributionTerminalUnit)安装在开闭所、环网柜的数据采集与监控终端装置1功能及性能要求2馈线监控终端的构成3馈线监控终端的硬件4馈线监控终端的软件5环网柜和开闭所的馈线终端单元FTU功能及性能要求序号功能内容1信息采集和处理（1）采集开关正常电流和故障电流，实现电流量的测量和越限监测；（2）采集线路的电压，监视开关两侧馈线的供电状况；（3）采集状态量信息，应具有状态量变位上报及时间记录功能2接受和执行遥控指令接受和执行遥控指令，控制开关的分合及动作闭锁，并具有当地控制功能3设置电流整定值、电压整定值、继电保护动作时限（控制断路器）等参数远方召唤和修改；就地、远方操作设置；时间设置、远方对时遥测遥信遥控FTU功能及性能要求序号功能内容4事故记录（1）电流超整定值，应记录及上报越限值和发生的时间；（2）开关状态变化，记录并主动上报开关状态及发生时间；5统计记录及上报开关开断电流值和开断次数、时间6通信（1）能够与远方主站通信，将采集和处理的信息向上传送，并接受主站的命令（2）与周边通信设备或馈线终端相连，完成通信转发功能7自检和自恢复（1）馈线终端应有自检测功能，发现故障时及时报警（2）上电及软件自恢复功能8保护（选配功能）（1）故障录波（2）微机保护（3）电能采集FTU功能及性能要求其他性能要求抗恶劣环境：雷电、环境温度、防雨防湿、风沙、振动良好的维修性可靠的电源1功能及性能要求2馈线监控终端的构成3馈线监控终端的硬件4馈线监控终端的软件5环网柜和开闭所的馈线终端单元FTU的构成核心单元后备电源充电装置机箱及附件就地远方控制把手、分合闸按钮、跳合位置指示灯、接线端子排、航空接插件、空气开关、除湿和加热器等。FTU结构形式FTU与开关配合的组成框图1功能及性能要求2馈线监控终端的构成3馈线监控终端的硬件4馈线监控终端的软件5环网柜和开闭所的馈线终端单元FTU的硬件FTU硬件框图FTU的硬件数字量输入回路开关位置信号，弹簧储能信号，接地刀闸信号，工作电源的失电信号等，因而每馈线提供6~8个数字量输入已能满足要求组成：隔离电路去抖电路遥信自检FTU的硬件数字量输出回路提供返校通道能保证在错误的遥控命令已发出的情况下，通过返校回路还能及时发现错误命令并立即闭锁遥控出口，避免事故发生触点容量问题通信接口及人机界面CPUFTU的硬件交流量采集回路采样将现场连续不断变化的模拟量的某一瞬间值作为样本采集下来，供计算机系统计算、分析和控制之用。需要监视的交流通道数量交流输入的量程（0~50A）前置低通滤波器的选择A／D转换的速度、精度和范围1功能及性能要求2馈线监控终端的构成3馈线监控终端的硬件4馈线监控终端的软件5环网柜和开闭所的馈线终端单元FTU的软件测控功能馈线终端单元的测控功能包括交流电压、电流信号的高速实时采样和有效值计算，有功、无功、功率因数计算，各交流量的2~16次高次谐波分量及谐波总量计算；遥信量的采集及上送；遥控返校及执行等功能。FTU的软件故障检测功能相间短路故障检测故障检测通过监视交流输入相电流或零序电流是否超过整定值，来判别短路故障①相电流的整定值一般是选为大于线路的最大负荷电流值；②零序电流的整定值要躲过系统正常运行时的不平衡电流值。FTU的软件相间短路故障检测故障方向：判断故障前后电压和电流相位差故障测距：测出故障点和检测点之间的距离配电网的馈线上可能挂接多个配电变压器，线路合闸送电时，会发生励磁涌流现象，通常需要0.1~0.15s才衰减完毕。因此，需与变压器保护配合，避免误报故障信号FTU的软件单相接地故障检测单相接地选线和定位在配电网中是一个技术难点，单相接地故障占配电网总故障的70%以上。配电网自动化的通信系统使得小电流接地系统接地故障检测方案可综合考虑各处馈线终端单元的零序电流数据。对零序电流测量，有直接和间接两种测量方式。直接方式是馈线终端单元直接接入零序电流互感器的二次输出，直接采集零序电流；间接方式是馈线终端单元接入三相电流互感器的二次输出，软件将采集的三相电流相加，间接计算出零序电流值。FTU的软件报文转发功能馈线终端单元需要周边智能设备与远方系统之间的报文转发功能需要转发的周边设备主要有从馈线终端单元、配变监测终端、智能电能表、无线测温传感器等通过报文转发功能，可以大大减少通信网络的投资，提高主干通信网的数据吞吐效率为支持报文转发功能，往往需要馈线终端单元具备一定的通信规约库，以方便与各种不同的周边设备通信1功能及性能要求2馈线监控终端的构成3馈线监控终端的硬件4馈线监控终端的软件5环网柜和开闭所的馈线终端单元环网柜和开闭所的馈线终端单元包括环网柜DTU、配电房DTU、开闭所DTU站所终端DTU配电终端本体航空插头接地桩指示灯：就地、电源、电池故障预留通讯设备安装位置远方就地开关预控按钮合闸、分闸按钮遥控压板标签框配电终端核心单元(处理数据、和主站通讯)回路电流端子空气开关电压端子终端内部结构遥测插件网口1：一般设置和主站通讯口。网口2：一般设置为维护口遥信插件电源板终端核心单元航空插头定义站所终端安装现场终端面版户外环网柜内站所终端户外壁挂挂式终端户外壁挂站所终端户内壁挂站所终端户内立式终端户内立式站所终端户内组屏站所终端核心单元功能包括：交流采样、数据处理、通信管理、输入输出和电源部分。合分闸配置出口压板和压板名称标签框，确保合分闸无误操作，提高安全可靠性。操作面板区主要包括：交流电源空气开关（1、2）、后备电源空气开关、通讯电源空气开关、AC220V电源插座。通讯设备安装区域DTU备自投的实现DTU备自投的实现FTU外观结构模块化插件式易扩展就地远方控制把手分合闸按钮分合状态指示航空插头隔离电路断路器的状态取自它们的辅助触点，辅助触点位于高压配电装置的现场，现场电磁场很强，这些触点通常距离测量装置较远，连线较长，为了避免这些连线将干扰引入微机系统，一般信号输入时需要采取隔离措施隔离电路继电器隔离断路器在跳闸位置时，辅助触点闭合，继电器线圈带电，继电器对应触点J1闭合，数据采集电路将低电平0采入微机系统继电器线圈断路器在合闸位置时，辅助触点断开，继电器线圈失电，继电器对应触点J1打开，数据采集电路将高电平+5V即1采入微机系统续流，保护电路隔离电路光电隔离断路器在跳闸位置时，辅助触点闭合，二极管导通发光，从而光敏晶体管导通，数据采集电路将低电平0采入微机系统断路器在合闸位置时，辅助触点断开，二极管失电，从而使光敏晶体管不导通，数据采集电路将高电平+5V即1采入微机系统体积小，响应速度快去抖电路核心部件是具有双门槛触发特性的施密特触发器。两个阈值电压：输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路输出状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路输出状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压去抖电路锁存器遥信遥控接线原理图遥测接线原理图外部每一路开关柜的遥测电缆（套上号码管）依次接在相对应的每一路电流的A、B、C、N及零序电流上，母联开关没有遥测空着不用接线。外部每一路开关柜的遥信遥控电缆（套上号码管）依次接在DTU相对应的每一路的遥控遥信端子上。断路器的跳合闸接线配电网馈线

监控终端引言配电自动化系统是通过配电自动化终端（FTU、DTU、故障指示器）、通讯设备（工业以太网交换机、EPON、载波、无线通讯）、采集10kV配电开关（柱上开关、环网柜、开闭所、配电变压器）的电流、电压及开关状态等几遥（一遥、两遥、三遥）信息，并上传到配电主站的完整系统。

终端通信主站64引言配电终端是安装于中压配电网现场的各种远方监测、控制单元的总称，用于完成配电网运行参数采集，设备运行状态监控和调度指令执行等遥测、遥信和遥控功能，按应用大类可分为站所终端DTU、馈线终端FTU、故障指示器。配电终端应用对象主要有：开闭所、环网柜、配电站房、柱上开关、配电变压器、配电线路等。站所终端DTU馈线终端FTU故障指示器馈线监控终端简介终端实例介绍故障指示器概述123FD-F2010型馈线监控终端构成F2010B型馈线终端单元多功能电源模块现地操作模块通信接口设备蓄电池模拟量输入板开关量输入/输出板机箱终端的维护软件硬件结构F2010B馈线终端单元采用双CPU结构，除了应用通用微处理器来控制系统运行外，还增加了一个数字信号处理芯片DSP，来完成模拟输入量的处理计算，硬件结构FPGA完成的主要功能有主CPU和DSP之间的接口控制、模拟输入量的多路选择等。由16位高速A／D转换器转换为数字量，以串行数据流的形式送入DSP进行处理。硬件结构实现对状态量的取反处理和去颤处理，去颤时间可设数字量输出采用两级继电器设计。CPU通过返校寄存器，检查校对继电器输出控制过程中硬件控制电路及继电器驱动器状态是否正确，实现了继电器的状态返校。外部接口软件基本测量模块每个周波采样64个点，每个点A／D转换的精度为16位。采样速率可以自动调整以适应被测信号频率的变化。每路馈线的三相电压及零序电压、线电压、三相电流及零序电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、相角、频率、直流电压等。遥信量主要有：输入遥信、馈线电流过流、馈线电流方向、馈线电流倒送、零序过流、零序过压、开关动作、开关闭锁、中性点过流、接地故障、馈线终端单元运行状态等软件通信规约104规约故障检测故障检测类型相间短路故障中性点过电流小电流接地故障故障信息和故障记录配电网馈线

监控终端引言配电自动化系统是通过配电自动化终端（FTU、DTU、故障指示器）、通讯设备（工业以太网交换机、EPON、载波、无线通讯）、采集10kV配电开关（柱上开关、环网柜、开闭所、配电变压器）的电流、电压及开关状态等几遥（一遥、两遥、三遥）信息，并上传到配电主站的完整系统。

终端通信主站75引言配电终端是安装于中压配电网现场的各种远方监测、控制单元的总称，用于完成配电网运行参数采集，设备运行状态监控和调度指令执行等遥测、遥信和遥控功能，按应用大类可分为站所终端DTU、馈线终端FTU、故障指示器。配电终端应用对象主要有：开闭所、环网柜、配电站房、柱上开关、配电变压器、配电线路等。站所终端DTU馈线终端FTU故障指示器馈线监控终端简介终端实例介绍故障指示器概述123概述

1故障指示器的组成2故障指示器的类型和原理3概述二遥故障指示器是一种安装在配电线路上，用于检测线路短路故障和接地故障、并发出报警信息的装置。概述通过检测故障电流通路，定位故障区域和故障点跳闸点到故障点故障指示器的组成无线射频网络数据采集器故障指示器的组成汇集单元故障指示器的组成1箱体2电池箱3电池盖4机箱合页5箱门6PG7防水接头7铭牌8主控模块底壳9内板10太阳能板转轴11机箱锁12机箱横支架13天线罩14抱箍15固定螺母16平垫片17弹簧垫片18主控模块上壳19太阳能板装配20横支架汇集单元总体设计部件组件安装位置故障指示器的组成太阳能板应朝南安装。安装时，应选择未被遮挡的杆塔安装。安装杆点不应为弱信号区域。故障指示器探头应安装牢固，避免滑动。信号传输路径图概述

1故障指示器的组成2故障指示器的类型和原理3故障指示器的类型和原理按工作电源分类电场型。利用配电线路空间电场的电位梯度给指示器的电源回路充电。电流型。利用配电线路的工作电流给电源回路充电。综合型。在电流型的基础上增加后备锂电池，平时靠电流工作，在线路电流很低、空载或停电情况下，备用电池自动投入工作。故障指示器的类型和原理按指示方式分类旋转式翻牌显示。平时红色显示体藏匿在遮挡体下方，观察不到，故显示为正常的白色状态，动作时显示体旋转60°或90°，从遮挡体下方旋转出来，显示为红色动作状态发光指示。一般使用高亮度发光二极管，正常状态时不亮，动作时以一定频率闪烁。由于指示器闪光期间一直耗电，因此一般指示器的闪光持续时间是有限制的分离指示。将检测探头和指示部分分离，指示部分一般通过光纤或短距离无线通信的方式与探头相连，指示部分可以安装在容易观察的地方。故障指示器的类型和原理短路故障指示器故障指示器通常包括电流和电压检测、故障判别、故障指示器驱动、故障状态指示及信号输出和自动延时复位控制等部分。故障指示器的类型和原理当系统发生短路故障时，线路上流过短路故障电流的故障指示器检测到该信号后自动动作，如由白色指示变为红色翻牌指示，或给出发光指示。故障判别功能主要是通过检测电流和电压的变化，来识别故障特征，从而判断是否给出故障指示。故障指示器的类型和原理过电流型故障指示器运行过程中当检测到流过指示器的线路电流大于设定值、故障电流持续时间大于设定值则判断为故障，自动给出故障指示。需仔细审核安装点正常运行时和故障状态下的电流，适当选择动作值，否则会造成拒动或误动；当系统运行状态改变时，需更换不同动作值的指示器，否则不能保证指示器正确动作。自适应型故障指示器原理和特点配电线路故障时，线路电流有如下变化规律:从运行电流突增到故障电流，即有一个正的变化上级断路器的电流保护装置驱动断路器跳闸或熔断器的熔丝熔断，其故障电流维持时间是断路器的故障清除时间（故障清除时间=保护装置动作时间+开关动作时间+故障电流熄弧时间），或熔断器的熔断及燃弧时间。线路停电，电流和电压下降为零。短路故障检测判据当线路上的电流突然发生一个正的突变，且其变化量大于一个设定值，然后在一个很短的时间内电流和电压又下降为零，则判定这个线路电流为故障电流。永久性短路故障波形线路正常运行。取电电流值I1，持续时间t1。线路故障。突变量ΔI，时间Δt1。线路停电。I3=0。故障判据动作短路故障检测判据当线路上的电流突然发生一个正的突变，且其变化量大于一个设定值，然后在一个很短的时间内电流和电压又下降为零，则判定这个线路电流为故障电流。瞬时短路故障波形不动作线路正常运行。取电电流值I1，持续时间t1。线路故障。突变量ΔI，时间Δt1。线路停电。I3=0，时间Δt1=0.2s。4）线路重合闸。时间Δt2＞0。短路故障检测判据当线路上的电流突然发生一个正的突变，且其变化量大于一个设定值，然后在一个很短的时间内电流和电压又下降为零，则判定这个线路电流为故障电流。人工投切大负荷防误动