配网自动化ppt下载

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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） 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 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 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/T17626.8－1998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 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 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：0～300 V，测量准确度不超过±0.5%； 电流测量范围：0～50 A，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 光纤自愈环、光纤以太网、无源光网络 EPON 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。 EPON组网常见拓扑形式 EPON配网接线图节选 EPON环形网络应用 EPON“手拉手”形网络应用 EPON链形网络应用 中压载波 混合线路的中压载波通信主备组网方案 GPRS 其他 无线专网 微波通信 卫星通信 终端设备近来的一些新技术 虚拟子站 超级电容 IEC61850的应用 … 新的技术-就地DA，虚拟子站 新的技术-超级电容（钒电池）代替蓄电池 目前传统的配电终端FTU的后备电源主要采用铅酸蓄电池和铁锂电池技术，该技术在使用温度环境范围及安全性上存在局限性，目前平均寿命一般在1~3年，而且需要对电池进行特殊的管理维护，整个后备电源达不到工业级产品的性能指标，无法实现免维护及长使用寿命的要求。 超级电容器具有以下显著特点： a.功率密度高于现有各类蓄电池（铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池及燃料电池）； b.能量密度是电解电容器的30~100倍； c.充电时间仅需数十秒至数分钟； d.在100%深度充放电循环的条件下，使用寿命可达1~10万次； e.性能稳定、安全性高，可终身免维护； f.生产、使用、储存和拆解均不产生污染，是理想的绿色环保电源。 新的技术-IEC61850在配电自动化领域的应用 IEC61850是针对变电站定义的，目前的配电自动化领域已有利用GOOSE报文来实现装置间快速通讯，实现就地故障隔离的功能，这在技术上是可行的。 若采用61850的语义来给配电终端建模，并以61850标准上送遥测遥信值到配电主站，需要解决下面几个问题： 1）IEC61850的建模对象要从变电站内设备延伸到开闭所； 2）配电主站需要支持IEC61850标准的定义； 新的技术-电能质量分析 电压不平衡是指三相电压的幅值或相位不对称。 过电压是指持续时间大于1分钟，幅值大于标称值的电压。　　 欠电压是指持续时间大于1分钟，幅值小于标称值的电压。 电压骤降是指在工频下，电压的有效值短时间内下降。 电压骤升是指在工频下，电压的有效值短时间内上升。 供电中断是指在一段时间内，系统的一相或多相电压低于0.1倍标称值。 电压瞬变又称为瞬时脉冲或突波，是指两个连续的稳态之间的电压值发生快速的变化，其持续时间很短。 电压切痕是一种持续时间小于10ms的周期性电压扰动。srt红软基地

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