配電自動化終端（配電網(wǎng)自動化課件）

配電網(wǎng)饋線

監(jiān)控終端引言配電自動化系統(tǒng)是通過配電自動化終端（FTU、DTU、故障指示器）、通訊設(shè)備（工業(yè)以太網(wǎng)交換機、EPON、載波、無線通訊）、采集10kV配電開關(guān)（柱上開關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜、開閉所、配電變壓器）的電流、電壓及開關(guān)狀態(tài)等幾遙（一遙、兩遙、三遙）信息，并上傳到配電主站的完整系統(tǒng)。

終端通信主站2引言配電終端是安裝于中壓配電網(wǎng)現(xiàn)場的各種遠方監(jiān)測、控制單元的總稱，用于完成配電網(wǎng)運行參數(shù)采集，設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控和調(diào)度指令執(zhí)行等遙測、遙信和遙控功能，按應(yīng)用大類可分為站所終端DTU、饋線終端FTU、故障指示器。配電終端應(yīng)用對象主要有：開閉所、環(huán)網(wǎng)柜、配電站房、柱上開關(guān)、配電變壓器、配電線路等。站所終端DTU饋線終端FTU故障指示器饋線監(jiān)控終端簡介終端實例介紹故障指示器概述123基本概念饋線監(jiān)控終端FTU(FeederTerminalUnit)裝設(shè)在饋線開關(guān)旁的開關(guān)監(jiān)控裝置饋線開關(guān)指的是戶外的柱上開關(guān)站所監(jiān)控終端DTU(DistributionTerminalUnit)安裝在開閉所、環(huán)網(wǎng)柜的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控終端裝置1功能及性能要求2饋線監(jiān)控終端的構(gòu)成3饋線監(jiān)控終端的硬件4饋線監(jiān)控終端的軟件5環(huán)網(wǎng)柜和開閉所的饋線終端單元FTU功能及性能要求序號功能內(nèi)容1信息采集和處理（1）采集開關(guān)正常電流和故障電流，實現(xiàn)電流量的測量和越限監(jiān)測；（2）采集線路的電壓，監(jiān)視開關(guān)兩側(cè)饋線的供電狀況；（3）采集狀態(tài)量信息，應(yīng)具有狀態(tài)量變位上報及時間記錄功能2接受和執(zhí)行遙控指令接受和執(zhí)行遙控指令，控制開關(guān)的分合及動作閉鎖，并具有當?shù)乜刂乒δ?設(shè)置電流整定值、電壓整定值、繼電保護動作時限（控制斷路器）等參數(shù)遠方召喚和修改；就地、遠方操作設(shè)置；時間設(shè)置、遠方對時遙測遙信遙控FTU功能及性能要求序號功能內(nèi)容4事故記錄（1）電流超整定值，應(yīng)記錄及上報越限值和發(fā)生的時間；（2）開關(guān)狀態(tài)變化，記錄并主動上報開關(guān)狀態(tài)及發(fā)生時間；5統(tǒng)計記錄及上報開關(guān)開斷電流值和開斷次數(shù)、時間6通信（1）能夠與遠方主站通信，將采集和處理的信息向上傳送，并接受主站的命令（2）與周邊通信設(shè)備或饋線終端相連，完成通信轉(zhuǎn)發(fā)功能7自檢和自恢復(fù)（1）饋線終端應(yīng)有自檢測功能，發(fā)現(xiàn)故障時及時報警（2）上電及軟件自恢復(fù)功能8保護（選配功能）（1）故障錄波（2）微機保護（3）電能采集FTU功能及性能要求其他性能要求抗惡劣環(huán)境：雷電、環(huán)境溫度、防雨防濕、風(fēng)沙、振動良好的維修性可靠的電源1功能及性能要求2饋線監(jiān)控終端的構(gòu)成3饋線監(jiān)控終端的硬件4饋線監(jiān)控終端的軟件5環(huán)網(wǎng)柜和開閉所的饋線終端單元FTU的構(gòu)成核心單元后備電源充電裝置機箱及附件就地遠方控制把手、分合閘按鈕、跳合位置指示燈、接線端子排、航空接插件、空氣開關(guān)、除濕和加熱器等。FTU結(jié)構(gòu)形式FTU與開關(guān)配合的組成框圖1功能及性能要求2饋線監(jiān)控終端的構(gòu)成3饋線監(jiān)控終端的硬件4饋線監(jiān)控終端的軟件5環(huán)網(wǎng)柜和開閉所的饋線終端單元FTU的硬件FTU硬件框圖FTU的硬件數(shù)字量輸入回路開關(guān)位置信號，彈簧儲能信號，接地刀閘信號，工作電源的失電信號等，因而每饋線提供6~8個數(shù)字量輸入已能滿足要求組成：隔離電路去抖電路遙信自檢FTU的硬件數(shù)字量輸出回路提供返校通道能保證在錯誤的遙控命令已發(fā)出的情況下，通過返?；芈愤€能及時發(fā)現(xiàn)錯誤命令并立即閉鎖遙控出口，避免事故發(fā)生觸點容量問題通信接口及人機界面CPUFTU的硬件交流量采集回路采樣將現(xiàn)場連續(xù)不斷變化的模擬量的某一瞬間值作為樣本采集下來，供計算機系統(tǒng)計算、分析和控制之用。需要監(jiān)視的交流通道數(shù)量交流輸入的量程（0~50A）前置低通濾波器的選擇A／D轉(zhuǎn)換的速度、精度和范圍1功能及性能要求2饋線監(jiān)控終端的構(gòu)成3饋線監(jiān)控終端的硬件4饋線監(jiān)控終端的軟件5環(huán)網(wǎng)柜和開閉所的饋線終端單元FTU的軟件測控功能饋線終端單元的測控功能包括交流電壓、電流信號的高速實時采樣和有效值計算，有功、無功、功率因數(shù)計算，各交流量的2~16次高次諧波分量及諧波總量計算；遙信量的采集及上送；遙控返校及執(zhí)行等功能。FTU的軟件故障檢測功能相間短路故障檢測故障檢測通過監(jiān)視交流輸入相電流或零序電流是否超過整定值，來判別短路故障①相電流的整定值一般是選為大于線路的最大負荷電流值；②零序電流的整定值要躲過系統(tǒng)正常運行時的不平衡電流值。FTU的軟件相間短路故障檢測故障方向：判斷故障前后電壓和電流相位差故障測距：測出故障點和檢測點之間的距離配電網(wǎng)的饋線上可能掛接多個配電變壓器，線路合閘送電時，會發(fā)生勵磁涌流現(xiàn)象，通常需要0.1~0.15s才衰減完畢。因此，需與變壓器保護配合，避免誤報故障信號FTU的軟件單相接地故障檢測單相接地選線和定位在配電網(wǎng)中是一個技術(shù)難點，單相接地故障占配電網(wǎng)總故障的70%以上。配電網(wǎng)自動化的通信系統(tǒng)使得小電流接地系統(tǒng)接地故障檢測方案可綜合考慮各處饋線終端單元的零序電流數(shù)據(jù)。對零序電流測量，有直接和間接兩種測量方式。直接方式是饋線終端單元直接接入零序電流互感器的二次輸出，直接采集零序電流；間接方式是饋線終端單元接入三相電流互感器的二次輸出，軟件將采集的三相電流相加，間接計算出零序電流值。FTU的軟件報文轉(zhuǎn)發(fā)功能饋線終端單元需要周邊智能設(shè)備與遠方系統(tǒng)之間的報文轉(zhuǎn)發(fā)功能需要轉(zhuǎn)發(fā)的周邊設(shè)備主要有從饋線終端單元、配變監(jiān)測終端、智能電能表、無線測溫傳感器等通過報文轉(zhuǎn)發(fā)功能，可以大大減少通信網(wǎng)絡(luò)的投資，提高主干通信網(wǎng)的數(shù)據(jù)吞吐效率為支持報文轉(zhuǎn)發(fā)功能，往往需要饋線終端單元具備一定的通信規(guī)約庫，以方便與各種不同的周邊設(shè)備通信1功能及性能要求2饋線監(jiān)控終端的構(gòu)成3饋線監(jiān)控終端的硬件4饋線監(jiān)控終端的軟件5環(huán)網(wǎng)柜和開閉所的饋線終端單元環(huán)網(wǎng)柜和開閉所的饋線終端單元包括環(huán)網(wǎng)柜DTU、配電房DTU、開閉所DTU站所終端DTU配電終端本體航空插頭接地樁指示燈：就地、電源、電池故障預(yù)留通訊設(shè)備安裝位置遠方就地開關(guān)預(yù)控按鈕合閘、分閘按鈕遙控壓板標簽框配電終端核心單元(處理數(shù)據(jù)、和主站通訊)回路電流端子空氣開關(guān)電壓端子終端內(nèi)部結(jié)構(gòu)遙測插件網(wǎng)口1：一般設(shè)置和主站通訊口。網(wǎng)口2：一般設(shè)置為維護口遙信插件電源板終端核心單元航空插頭定義站所終端安裝現(xiàn)場終端面版戶外環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)站所終端戶外壁掛掛式終端戶外壁掛站所終端戶內(nèi)壁掛站所終端戶內(nèi)立式終端戶內(nèi)立式站所終端戶內(nèi)組屏站所終端核心單元功能包括：交流采樣、數(shù)據(jù)處理、通信管理、輸入輸出和電源部分。合分閘配置出口壓板和壓板名稱標簽框，確保合分閘無誤操作，提高安全可靠性。操作面板區(qū)主要包括：交流電源空氣開關(guān)（1、2）、后備電源空氣開關(guān)、通訊電源空氣開關(guān)、AC220V電源插座。通訊設(shè)備安裝區(qū)域DTU備自投的實現(xiàn)DTU備自投的實現(xiàn)FTU外觀結(jié)構(gòu)模塊化插件式易擴展就地遠方控制把手分合閘按鈕分合狀態(tài)指示航空插頭隔離電路斷路器的狀態(tài)取自它們的輔助觸點，輔助觸點位于高壓配電裝置的現(xiàn)場，現(xiàn)場電磁場很強，這些觸點通常距離測量裝置較遠，連線較長，為了避免這些連線將干擾引入微機系統(tǒng)，一般信號輸入時需要采取隔離措施隔離電路繼電器隔離斷路器在跳閘位置時，輔助觸點閉合，繼電器線圈帶電，繼電器對應(yīng)觸點J1閉合，數(shù)據(jù)采集電路將低電平0采入微機系統(tǒng)繼電器線圈斷路器在合閘位置時，輔助觸點斷開，繼電器線圈失電，繼電器對應(yīng)觸點J1打開，數(shù)據(jù)采集電路將高電平+5V即1采入微機系統(tǒng)續(xù)流，保護電路隔離電路光電隔離斷路器在跳閘位置時，輔助觸點閉合，二極管導(dǎo)通發(fā)光，從而光敏晶體管導(dǎo)通，數(shù)據(jù)采集電路將低電平0采入微機系統(tǒng)斷路器在合閘位置時，輔助觸點斷開，二極管失電，從而使光敏晶體管不導(dǎo)通，數(shù)據(jù)采集電路將高電平+5V即1采入微機系統(tǒng)體積小，響應(yīng)速度快去抖電路核心部件是具有雙門檻觸發(fā)特性的施密特觸發(fā)器。兩個閾值電壓：輸入信號從低電平上升到高電平的過程中使電路輸出狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為正向閾值電壓輸入信號從高電平下降到低電平的過程中使電路輸出狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為負向閾值電壓去抖電路鎖存器遙信遙控接線原理圖遙測接線原理圖外部每一路開關(guān)柜的遙測電纜（套上號碼管）依次接在相對應(yīng)的每一路電流的A、B、C、N及零序電流上，母聯(lián)開關(guān)沒有遙測空著不用接線。外部每一路開關(guān)柜的遙信遙控電纜（套上號碼管）依次接在DTU相對應(yīng)的每一路的遙控遙信端子上。斷路器的跳合閘接線配電網(wǎng)饋線

監(jiān)控終端引言配電自動化系統(tǒng)是通過配電自動化終端（FTU、DTU、故障指示器）、通訊設(shè)備（工業(yè)以太網(wǎng)交換機、EPON、載波、無線通訊）、采集10kV配電開關(guān)（柱上開關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜、開閉所、配電變壓器）的電流、電壓及開關(guān)狀態(tài)等幾遙（一遙、兩遙、三遙）信息，并上傳到配電主站的完整系統(tǒng)。

終端通信主站64引言配電終端是安裝于中壓配電網(wǎng)現(xiàn)場的各種遠方監(jiān)測、控制單元的總稱，用于完成配電網(wǎng)運行參數(shù)采集，設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控和調(diào)度指令執(zhí)行等遙測、遙信和遙控功能，按應(yīng)用大類可分為站所終端DTU、饋線終端FTU、故障指示器。配電終端應(yīng)用對象主要有：開閉所、環(huán)網(wǎng)柜、配電站房、柱上開關(guān)、配電變壓器、配電線路等。站所終端DTU饋線終端FTU故障指示器饋線監(jiān)控終端簡介終端實例介紹故障指示器概述123FD-F2010型饋線監(jiān)控終端構(gòu)成F2010B型饋線終端單元多功能電源模塊現(xiàn)地操作模塊通信接口設(shè)備蓄電池模擬量輸入板開關(guān)量輸入/輸出板機箱終端的維護軟件硬件結(jié)構(gòu)F2010B饋線終端單元采用雙CPU結(jié)構(gòu)，除了應(yīng)用通用微處理器來控制系統(tǒng)運行外，還增加了一個數(shù)字信號處理芯片DSP，來完成模擬輸入量的處理計算，硬件結(jié)構(gòu)FPGA完成的主要功能有主CPU和DSP之間的接口控制、模擬輸入量的多路選擇等。由16位高速A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，以串行數(shù)據(jù)流的形式送入DSP進行處理。硬件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對狀態(tài)量的取反處理和去顫處理，去顫時間可設(shè)數(shù)字量輸出采用兩級繼電器設(shè)計。CPU通過返校寄存器，檢查校對繼電器輸出控制過程中硬件控制電路及繼電器驅(qū)動器狀態(tài)是否正確，實現(xiàn)了繼電器的狀態(tài)返校。外部接口軟件基本測量模塊每個周波采樣64個點，每個點A／D轉(zhuǎn)換的精度為16位。采樣速率可以自動調(diào)整以適應(yīng)被測信號頻率的變化。每路饋線的三相電壓及零序電壓、線電壓、三相電流及零序電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、相角、頻率、直流電壓等。遙信量主要有：輸入遙信、饋線電流過流、饋線電流方向、饋線電流倒送、零序過流、零序過壓、開關(guān)動作、開關(guān)閉鎖、中性點過流、接地故障、饋線終端單元運行狀態(tài)等軟件通信規(guī)約104規(guī)約故障檢測故障檢測類型相間短路故障中性點過電流小電流接地故障故障信息和故障記錄配電網(wǎng)饋線

監(jiān)控終端引言配電自動化系統(tǒng)是通過配電自動化終端（FTU、DTU、故障指示器）、通訊設(shè)備（工業(yè)以太網(wǎng)交換機、EPON、載波、無線通訊）、采集10kV配電開關(guān)（柱上開關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜、開閉所、配電變壓器）的電流、電壓及開關(guān)狀態(tài)等幾遙（一遙、兩遙、三遙）信息，并上傳到配電主站的完整系統(tǒng)。

終端通信主站75引言配電終端是安裝于中壓配電網(wǎng)現(xiàn)場的各種遠方監(jiān)測、控制單元的總稱，用于完成配電網(wǎng)運行參數(shù)采集，設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控和調(diào)度指令執(zhí)行等遙測、遙信和遙控功能，按應(yīng)用大類可分為站所終端DTU、饋線終端FTU、故障指示器。配電終端應(yīng)用對象主要有：開閉所、環(huán)網(wǎng)柜、配電站房、柱上開關(guān)、配電變壓器、配電線路等。站所終端DTU饋線終端FTU故障指示器饋線監(jiān)控終端簡介終端實例介紹故障指示器概述123概述

1故障指示器的組成2故障指示器的類型和原理3概述二遙故障指示器是一種安裝在配電線路上，用于檢測線路短路故障和接地故障、并發(fā)出報警信息的裝置。概述通過檢測故障電流通路，定位故障區(qū)域和故障點跳閘點到故障點故障指示器的組成無線射頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集器故障指示器的組成匯集單元故障指示器的組成1箱體2電池箱3電池蓋4機箱合頁5箱門6PG7防水接頭7銘牌8主控模塊底殼9內(nèi)板10太陽能板轉(zhuǎn)軸11機箱鎖12機箱橫支架13天線罩14抱箍15固定螺母16平墊片17彈簧墊片18主控模塊上殼19太陽能板裝配20橫支架匯集單元總體設(shè)計部件組件安裝位置故障指示器的組成太陽能板應(yīng)朝南安裝。安裝時，應(yīng)選擇未被遮擋的桿塔安裝。安裝桿點不應(yīng)為弱信號區(qū)域。故障指示器探頭應(yīng)安裝牢固，避免滑動。信號傳輸路徑圖概述

1故障指示器的組成2故障指示器的類型和原理3故障指示器的類型和原理按工作電源分類電場型。利用配電線路空間電場的電位梯度給指示器的電源回路充電。電流型。利用配電線路的工作電流給電源回路充電。綜合型。在電流型的基礎(chǔ)上增加后備鋰電池，平時靠電流工作，在線路電流很低、空載或停電情況下，備用電池自動投入工作。故障指示器的類型和原理按指示方式分類旋轉(zhuǎn)式翻牌顯示。平時紅色顯示體藏匿在遮擋體下方，觀察不到，故顯示為正常的白色狀態(tài)，動作時顯示體旋轉(zhuǎn)60°或90°，從遮擋體下方旋轉(zhuǎn)出來，顯示為紅色動作狀態(tài)發(fā)光指示。一般使用高亮度發(fā)光二極管，正常狀態(tài)時不亮，動作時以一定頻率閃爍。由于指示器閃光期間一直耗電，因此一般指示器的閃光持續(xù)時間是有限制的分離指示。將檢測探頭和指示部分分離，指示部分一般通過光纖或短距離無線通信的方式與探頭相連，指示部分可以安裝在容易觀察的地方。故障指示器的類型和原理短路故障指示器故障指示器通常包括電流和電壓檢測、故障判別、故障指示器驅(qū)動、故障狀態(tài)指示及信號輸出和自動延時復(fù)位控制等部分。故障指示器的類型和原理當系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，線路上流過短路故障電流的故障指示器檢測到該信號后自動動作，如由白色指示變?yōu)榧t色翻牌指示，或給出發(fā)光指示。故障判別功能主要是通過檢測電流和電壓的變化，來識別故障特征，從而判斷是否給出故障指示。故障指示器的類型和原理過電流型故障指示器運行過程中當檢測到流過指示器的線路電流大于設(shè)定值、故障電流持續(xù)時間大于設(shè)定值則判斷為故障，自動給出故障指示。需仔細審核安裝點正常運行時和故障狀態(tài)下的電流，適當選擇動作值，否則會造成拒動或誤動；當系統(tǒng)運行狀態(tài)改變時，需更換不同動作值的指示器，否則不能保證指示器正確動作。自適應(yīng)型故障指示器原理和特點配電線路故障時，線路電流有如下變化規(guī)律:從運行電流突增到故障電流，即有一個正的變化上級斷路器的電流保護裝置驅(qū)動斷路器跳閘或熔斷器的熔絲熔斷，其故障電流維持時間是斷路器的故障清除時間（故障清除時間=保護裝置動作時間+開關(guān)動作時間+故障電流熄弧時間），或熔斷器的熔斷及燃弧時間。線路停電，電流和電壓下降為零。短路故障檢測判據(jù)當線路上的電流突然發(fā)生一個正的突變，且其變化量大于一個設(shè)定值，然后在一個很短的時間內(nèi)電流和電壓又下降為零，則判定這個線路電流為故障電流。永久性短路故障波形線路正常運行。取電電流值I1，持續(xù)時間t1。線路故障。突變量ΔI，時間Δt1。線路停電。I3=0。故障判據(jù)動作短路故障檢測判據(jù)當線路上的電流突然發(fā)生一個正的突變，且其變化量大于一個設(shè)定值，然后在一個很短的時間內(nèi)電流和電壓又下降為零，則判定這個線路電流為故障電流。瞬時短路故障波形不動作線路正常運行。取電電流值I1，持續(xù)時間t1。線路故障。突變量ΔI，時間Δt1。線路停電。I3=0，時間Δt1=0.2s。4）線路重合閘。時間Δt2＞0。短路故障檢測判據(jù)當線路上的電流突然發(fā)生一個正的突變，且其變化量大于一個設(shè)定值，然后在一個很短的時間內(nèi)電流和電壓又下降為零，則判定這個線路電流為故障電流。人工投切大負荷防誤動