1、2023-1-24配网自动化终端功能及应用配网自动化终端功能及配网自动化终端功能及应用应用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，优化运行，提高系统经济运行水平
2、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nEMSnDMSn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
3、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；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
4、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)。配网自动化终端功能及应用什么是配电终端nDTUnFTUnRTUnTTU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
5、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、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）nT
6、TU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
7、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（RTU）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
8、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
9、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。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-
10、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
11、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/
12、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；
13、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。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
14、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
15、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
16、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IP54，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3SDHSDHSDHSDHSDHSDHSDHSDH10M1配网自动化终端功能及应用DTUTTU配网主站TTU10MRS485SDH/PCM10M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
17、有电源；传统：分光需有电源；EPONEPON：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
18、EPON结结构和匹配：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
19、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RTURS232莘闵变电站闵 17沿海：混合线路松江配电自动化主站D S-1 0 0 A 通 信 管 理 机光 端 机 等E t h e r n e tR S 2 3 2P L C-0 7 5 B 主 载 波PLC-075从载波RTURS232阳光 1号配电站丽水开关站光纤闵 24阳光：混合线路阻 抗 匹 配 器阻抗匹配器阻抗匹
20、配器配网自动化终端功能及应用配网自动化终端功能及应用其他n无线专网n微波通信n卫星通信配网自动化终端功能及应用终端设备近来的一些新技术n虚拟子站n超级电容nIEC61850的应用n配网自动化终端功能及应用新的技术-就地DA，虚拟子站变电站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 试验线路示意图配网自动化终端功能及应用新的技术-超级电容（）代替蓄电池n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13
21、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。n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30100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110万次；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。配网自动化终端功能及应用新的技术-IEC61850在配电自动化领域的应用n 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。n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；2023-1-24配网自动化终端功能及应用
