配电自动化终端在配电自动化体系中的位置和效果ag88环亚国际
来源:http://www.zwytcg.com 责任编辑:环亚娱乐国际 更新日期:2018-06-26 16:28

  配电自动化终端在配电自动化体系中的位置和效果

摘要: 论述了配电主动化终端在配电主动化体系中的方位和效果, 配电主动化终端与其他终端的比较及其在毛病检测、不间断电源、运用环境、电磁兼容性、通讯接口及长途保护等方面所具有的特色和分类; 总述了我国配电主动化终端在硬件规划、终端功用归纳化、多种通讯办法集成、终端与一次设备开关接口多元化等方面的现状及开展远景。

关键词: 配电主动化; 配电终端; 配电网

0导言
近几年, 国家投入几千亿资金, 有方案、有步骤地对城市电网(含配电网) 及乡村电网进行改造和建造, 对配电网10 kV 网络结构按N - 1 供电牢靠性原则, 逐渐由辐射型供电网络改造为“手拉手”环网供电开环运转形式。一起, 对10 kV 馈电线路、分段开关、联络开关、环网柜等配电设备进行改造更新,为施行城市配电主动化(DA ) 打下了杰出的根底。
配电终端是DA 体系的重要组成部分, 坐落根底层。DA 体系的实时数据、毛病主动处理的判据、开关设备的运转工况等数据都来源于配电终端, 毛病阻隔、负荷搬运、康复非毛病区段的供电、对馈线上开关的分/合操作都是经过配电终端去履行, 配电终端作业的牢靠性、实时性直接影响整个DA 体系的牢靠性和实时性。1 个配电体系只能有1 个主站,而配电终端少则有几十台, 多则几百台乃至上千台。配电终端广阔的商场招引了许多厂商投入配电终端产品的开发。为促进DA 的开展, 本文将对配电终端的特色、分类、关键技能、用户需求及开展现状和远景进行剖析和总结。

1配电终端的特色和分类
1.1特色[ 1, 2 ]
1. 1. 1具有毛病主动检测与辨认功用[ 3, 4 ]
配电终端不只能够在体系正常情况下监测配电网馈线运转工况, 更首要的是在馈线毛病情况下能够快速、牢靠地捕捉毛病信号, 判别发作毛病的类型(是单相接地毛病仍是相间毛病) , 为DA 体系进行毛病处理供给精确、牢靠的判据。不同的配电体系,或同一配电体系的不同馈线, 其毛病的电流门槛值不尽相同, 要求终端毛病电流的门槛值能灵敏整定。毛病持续时刻Δt 要与首端开关保护时刻相配合, 为避免搅扰, Δt 应依据现场实践情况而整定。要求精确、实时地捕捉馈线毛病信号, 这是配电终端不同于其他终端(如RTU)的显着特色。
1. 1. 2供给牢靠的不间断电源
配电终端运用场合特别, 尤其在架空线柱上或野外环网柜上设备, 装备不间断电源十分重要。DA体系在毛病主动处理过程中,湖北省方案近年推行机插秧面积200万亩..., 当馈线环路呈现永久性毛病时, 环路出线开关保护动作跳闸, 导致馈线全线停电, 这时配电终端、通讯设备、一次设备开关的操作都要求不间断电源供电。因而, 供给牢靠的不间断电源是配电终端开发规划中首要考虑的问题。
1. 1. 3满意野外作业环境的要求
架空线柱上或环网柜的配电终端(FTU ) 大多是野外设备, 作业环境较恶劣, 野外温度规模为- 40 ℃~ 85 ℃, 因而, 要求终端功耗小、外壳强度大、体积小, 具有防水、防潮、防震、防腐蚀的功用。对配电终端的元器件挑选、软硬件规划、制造工艺, 都要习惯野外环境的作业条件。
1. 1. 4满意电磁兼容性(EMC) 的要求
配电终端和高压一次设备在一起, 强电和弱电同处一个环境, 因而, 为确保终端作业的牢靠性, 在规划中有必要考虑电磁兼容性。具体要求如下:
a. 避免周围环境的电磁搅扰源对终端的影响,如雷电搅扰、电弧放电高频辐射搅扰、开关设备动作时的搅扰、开关设备操作时发作过电压的搅扰、开关电源和静电放电等搅扰源的电磁波影响[ 3 ]。
b. 避免终端设备自身发作的电磁波对其他设备和人体的影响。
配电终端设备有必要经过专业的EMC 试验室严厉测验并契合相应的EMC 国标要求。
1. 1. 5支撑多种通讯办法和通讯协议
配电终端是DA 体系的根本操控单元。配电终端对上与配电子站或主站进行通讯, 将终端收集的实时信息上报, 一起接纳子站/主站下达的各种操控指令; 对下要求与邻近的配电变压器配变终端(TTU ) 通讯, TTU 的信息经过配电终端传送到子站或主站; 配电终端内部的通讯, 例如环网柜或开闭所的配电终端选用涣散式规划, 涣散的监控单元与通讯操控单元间需求通讯, 配电终端与站内或开关设备等其他智能操控单元间也需求通讯。因而, 对配电终端通讯功用要求比较严厉, 不管通讯办法、通讯协议、通讯接口都要满意DA 的要求, 首要包含:
a. 硬件规划要求终端具有多种类型的通讯接口。①串行接口: RS-232, RS-485; ②工业现场总线接口: CANBU S 或Lonworks; ③以太网接口。
b. 支撑多种通讯办法。光纤自愈环或光纤以太网、配电载波DLC、无线、音频电缆等通讯办法。
c. 支撑多种通讯协议[ 1, 4 ]。现在国内常用的有IEC 60870-5-101,DNP 3.0,MODBUS,中的位置和效果ag88环亚国际JBUS,CAN 2.0B,TCP/IP,IEC 1334 等通讯协议。
1. 1. 6具有长途保护、确诊和自确诊功用
配电终端设备在柱上或野外这一特定环境, 并且数量大, 不可能靠人工保护, 要求终端自身具有齐备的自确诊、自康复才能, 一起具有远方保护功用,包含远方参数整定、远方下载、远方确诊。
1. 2分类
1. 2. 1按运用场合分类
a. 架空线柱上配电终端(FTU),用于架空馈线的配电终端, 单路/多路测控装备。
b. 环网柜配电终端(FTU),用于电缆供电的环路配电终端。
c. 开闭所配电终端(DTU),用于配电网10 kV开闭所(开关站)。
d. 变压器配变终端(TTU),用于配电变压器监测和无功操控。
1. 2. 2按结构体系分类
a. 涣散式配电终端。相似变电站主动化监控单元, 以一次开关设备为目标进行规划, 配电监控单元可涣散在线路开关柜上设备, 亦可会集组屏。每个监控单元独立作业, 单元之间经过工业现场总线CANBUS与通讯办理单元衔接,通讯办理单元完结通讯协议变换、远动及配电SCADA功用。涣散式配电终端用于开闭所和大容量环网柜。
b. 会集式配电终端。硬件规划按功用区分不同模件,酝酿机械工业开展变局的4..., 每个模件能够会集丈量或操控几条线路: ①遥测模件:每个模件可沟通采样4 条线路; ②遥信模件: 每个模件有16 路遥信信号输入; ③遥控模件:每个模件有8 路遥控输出。加上主CPU 板和通讯接口、电源板、机箱等组成一个配电终端, 依据客户容量巨细装备相应数量的模件板。会集式配电终端首要用于开闭所或大型环网柜。
1. 2. 3按功用分类
a. 电流型配电终端。DA 毛病处理的判据是毛病电流, 配电终端首要检测的目标是电流, 一起, 终端驻留有相应电流型DA 毛病主动处理软件。
b. 电压型配电终端。这种终端与电压型一次设备开关配套运用。所谓电压型, 即毛病处理的首要判据是馈线是否有电压。当馈线失压时, 分段开关顺次断开; 当馈线来电时, 分段开关顺次延时闭合。若开封闭合后, 在毛病勘探时刻Δt内, 馈线又失电, 该分段开关就闭锁。电压型配电终端驻留有相应电压型DA 软件, 与电压型分段开关组合完结DA 功用。
c. 电压/电流兼容型配电终端。这种终端软件规划满意电流型或电压型DA 功用的需求, 既可用于电压型分段开关, 亦可用于电流型DA。
因为各个配电网的网络结构、一次设备开关、选用的通讯办法千差万别, 对配电终端的要求不管从功用上仍是结构上亦有所不同。因而, 开发研发不同类别的配电终端满意用户不同的需求, 这是DA 开展的必然结果。

2配电终端技能的现状
我国DA 技能开展前史比较短, 从20 世纪80年代末才开端讨论和研讨DA 范畴的新技能, 1996年, 国内第1 套DA 体系在上海浦东投运。前期的配电终端根本从国外引入(例如法国的Talus-200FTU 和美国的DART)。跟着DA 技能的不断开展,国内相关厂家和研讨单位在消化国外先进技能的根底上, 先后推出国产化的不同类型的配电终端[ 1,2,4 ]。尤其是近几年DA 商场逐渐扩展,配电终端技能逐渐完善和成熟。国产化的配电终端在功用和结构上更适用, 更契合国情。
2.1硬件规划
配电终端硬件规划从前期的单CPU结构到多CPU结构, 开展到现在的CPU + DSP + EPLD 技
术。CPU 芯片从8 位到16 位(80C188/196), 乃至32 位(68332)。为了确保配电终端硬件规划的高牢靠性、毛病检测的实时性以及谐波检测剖析的需求,数字信号处理器(DSP) 的高速采样和数据处理技能以及冗余规划、自确诊、自检等是现在遍及选用的硬件规划技能。其终端硬件规划有3 种根本类型:
a. 芯片级规划[ 7 ]。以各种类型单片机为主CPU的多CPU 规划, 即CPU + DSP+ EPLD 技能, CPU大多选用Intel 80C188/196系列16 位单片机。
b. 嵌入式微机(PC104)。以PC104 为主CPU ,存储容量大, 开发周期短, 程序能够用高档言语编写, 调试便利, 但自启动时刻长, 一般要几秒, 简略引起毛病检测信号丢掉。
c. 主板引入国外单板模件。国内拼装, 配上运用软件。
2.2功用规划
现在, 配电终端的功用已由单一毛病检测与辨认开展到功用多样化和集成化, 首要有:
a. 小电流接地毛病信号检测功用。小电流接地毛病信号检测3Uo、3Io、零序电流3 次/5 次谐波、3Io 突变量、I2 负序电流等信息, 为体系确诊和定位小电流接地毛病供给牢靠判据。
b. 数据记载与处理功用。欠压、过压、开关跳/合次数、电量计算、毛病录波、毛病电流信号、谐波、终端工况等数据在终端存储, 完结电能质量剖析、事端后毛病剖析、终端毛病剖析、一次设备开关寿数剖析。
c. 保护功用。①惯例功用: 过流、速断、重合闸、电流越限告警、合闸后加快等; ②特别保护: 毛病状况差动保护, 比较相邻开关毛病状况是否相同, 若不同, 则差动保护动作, 两边终端各自跳开自己的开关, 完结毛病主动阻隔功用。这种保护要求相邻开关之间具有专用信道。
d. 终端就地DA 功用。在具有站间通讯、简略双电源环路网络中, 配电终端具有DA 就地处理功用, 终端不只能够主动检测辨认毛病, 一起能完结毛病主动定位和阻隔, 并主动重构。
e. 集成功用。终端与开关在线监测智能单元和站内其他智能设备的集成。
2.3通讯接口
2.3.1串行接口
要求具有多个规范的RS-232 和RS-485 串行接口, 用于与邻近的TTU 通讯, 或与站内测控单元、站内其他主动化设备通讯。
2.3.2工业现场总线
现场总线是一种网络通讯形式, 与惯例串口通讯相比较, 在通讯速率、体系开放性、不同厂家设备之间互操作性、通讯牢靠性等方面都有优势。工业现场总线已成为配电终端的一种重要通讯形式。常用的现场总线首要有CANBUS 和Lonworks。
CANBUS通讯接口在配电终端的运用比Lonworks更遍及。其原因是: ①CANBUS支撑ISO/OSI开放体系, 通讯协议规范化; ②通讯牢靠性高, 当总线某一节点毛病时主动封闭该节点通讯功用, 不影响总线其他节点的通讯; ③速率高, 最高达1M bit/s; ④总线衔接通讯节点可达110个; ⑤通讯协议支撑短帧结构; ⑥支撑多主办法, 具有总线总裁功用。
2.3.3以太网接口
跟着计算机网络通讯技能的遍及, 选用以太网办法构成DA 体系通讯网, 引起广阔用户的重视, 尤其是光纤以太网形式, 具有速率高、通讯牢靠、网络节点之间能够通讯等特色, 为配电终端就地完结DA 功用发明了条件。因而, 要求配电终端有必要具有以太网网络通讯接口。国内配电终端以太网接口装备一般有以下两种类型。
a. 总线型以太网接口。网络接口设备经过总线办法与终端沟通数据, 相似于计算机网卡。通讯速率可达10M bit/s。
b. 串口变换型以太网接口。经过以太网/RS-232 接口变换板完结通讯接口变换, 完结网络通讯
功用, 对外相同具有以太网接口(实践对终端设备仍是串口通讯) , 通讯速率和串口通讯相同。
2.4与一次设备开关接口多元化
配电终端数据收集与操控是经过一次设备开关完结的, 配电终端与一次设备之间接口是DA 工程中现场问题最多的环节之一。尤其是参加W TO 往后, 国外一次设备进入国内商场, 配电终端有必要满意不同类型开关设备不同接口的要求, 即配电终端与一次设备接口多元化。
2.4.1不同类型丈量回路接口
a. 电压丈量。除惯例电压互感器100 V 接口外, 还具有电容分压式或电阻分压式丈量电压的接口电路。PT 作为沟通电源, 容量要求为50W~ 100W。
b. 电流丈量。电流互感器5A 或1A 接口电路都能习惯。10 kV 馈线选用全线路采样, 要求三相均装电流互感器。
2.4.2遥信量接口
开关方位信号有单方位和双方位信号输入, 配电终端遥信容量和软件规划要满意现场要求。
2.4.3开关操作电源接口
开关操作电源是直流操作24 V 或48 V。配电终端供给的不间断电源要满意现场开关操作电源的要求。沟通输入220 V 或电压互感器100 V 都能习惯。

3配电终端技能的开展
3.1配电终端与一次设备一体化规划
配电终端与一次设备开关是分不开的, 配电终端实时数据收集和操控要求与一次设备开关的接口相匹配。假如二次体系即配电终端和一次设备开关一致考虑, 完结一体化规划, 这将使体系全体结构更紧凑、体积更小, 并简化内部二次接线, 节约操控和信号电缆, 削减设备调试作业量, 进步体系性价比。智能化开关首先是功用智能化, 除原有配电终端功用外, 还要与开关本体在线监测和开关本体的智能化模块如开关导电功用监测、操作组织、机械功用监测、绝缘功用监测、漏电、温度、压力、非电量监测等功用集成一体[ 3, 8 ]。集成的通讯办法能够是工业现场总线CANBUS 或串口RS-485总线或以太网。
此外, 结构规划也有必要机电一体化一致考虑。智能化开关设备是配电终端往后开展的趋势。
3.2小电流接地信号检测
国内10 kV 体系大多是小电流接地体系, 当发作单相接地毛病时,配电自动化终端在配电自动化体系 保护不跳闸, 体系答应运转2 h~ 3 h。配电网体系毛病90% 是由架空线引起的, 而架空线单相接地毛病概率最大, 因而, 小电流接地体系单相接地毛病定位是DA 很重要的功用。DA 单相接地毛病的定位是建立在变电站精确的接地选线根底上的。作为配电终端, 应尽可能供给更多的单相接地信号, 例如3Uo、3Io、零序电流3 次/5 次谐波、3Io 突变量、负序I2 电流等相关信息, 为体系单相接地选线和定位供给牢靠的信息源。现在小电流接地选线设备产品许多, 判别办法各异, 经实践运用其精确度并不抱负, 因而, 进步DA 体系单相接地毛病定位的精确性有待进一步研讨。
3.3终端不间断电源
现在配电终端电源均选用蓄电池组+ 浮充办法来处理。电源牢靠性首要取决于蓄电池, 最好的电池是德国阳光电池, 最长寿数8 年~ 10 年。但现场野外环境恶劣(- 45 ℃~ 85 ℃) , 高温或低温直接影响蓄电池寿数和可用容量。因而,酿酒机械设备职业国际化的“国家队”之路...。 寻求和探究长寿数、免保护的动力作为配电终端的不间断电源, 是一个重要课题。

4 结语
配电终端是DA 体系最根本的测控单元, 因为配电现场运用的特别性, 它与调度终端(RTU ) 相比较, 配电终端具有自己独有的特色, 绝不能简略地用RTU 替代。总结这几年的开展, 我国配电终端从无到有逐渐完善。为习惯DA 不断开展的需求, 配电终端将进一步朝功用完善化、技能智能化、通讯集成化、结构模块化、规划规范化、体积小型化、ag88环亚国际。产品系列化的方向开展。(林功平/徐石明/罗剑波)