配电自动化2-终端设备与开关设备.ppt
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1、20112011年年2 2月月配电自动化系统配电自动化系统输配电系统研究所输配电系统研究所刘春明刘春明 博士博士第第2讲:终端设备与开关设备讲:终端设备与开关设备2.1 终端设备终端设备(1)配电变电站的微机远动终端装置()配电变电站的微机远动终端装置(RTU)(2)馈线远方终端()馈线远方终端(FTU)(3)配电变压器远方终端()配电变压器远方终端(TTU)2.2 开关设备开关设备(1)重合器)重合器(2)熔断器)熔断器(3)分段器)分段器2配电自动化的远动终端装置配电自动化的远动终端装置配电变电站和配电变电站和10kV开闭所是配电网的重要组成部开闭所是配电网的重要组成部分,因此配电变电站和
2、开闭所的自动化程度的高分,因此配电变电站和开闭所的自动化程度的高低,直接反映了配电自动化的水平。低,直接反映了配电自动化的水平。配电变电站和配电变电站和10kV开闭所内的自动化和输电网中开闭所内的自动化和输电网中变电站自动化采用的设备类似,即:要在站内安变电站自动化采用的设备类似,即:要在站内安装微机远动装置装微机远动装置(RTU)。3远动装置(远动装置(RTU)的发展)的发展触点式远动装置触点式远动装置是第一代远动装置,它的精是第一代远动装置,它的精度低,速度度低,速度慢,可靠性差。慢,可靠性差。数字式远动装置数字式远动装置的精度和速度较触点式远动装置有了很的精度和速度较触点式远动装置有了很
3、大的提高,但它的可靠性及灵活性差,而且功能有限,难大的提高,但它的可靠性及灵活性差,而且功能有限,难以满足现代化高度集中的实时监控的需要。以满足现代化高度集中的实时监控的需要。微处理机具有速度快、功能强、应用灵活微处理机具有速度快、功能强、应用灵活等特点,自七等特点,自七十年代起基于微处理机的远动装置有了迅速发展,十年代起基于微处理机的远动装置有了迅速发展,Z80,i8086,80286,8098,MCS-51等高性能微处理机广泛地等高性能微处理机广泛地应用于应用于RTU中。中。仅有一个含仅有一个含CPU的智能模块微机远动装置;的智能模块微机远动装置;多多CPU结构的分布式微机远动装置。结构的
4、分布式微机远动装置。4微机远动装置的基本功能微机远动装置的基本功能1.四遥功能:四遥功能:遥信遥信:要求采用无源接点方式,即某一路遥信量的输入应:要求采用无源接点方式,即某一路遥信量的输入应是一对继电器的触点,或者是闭合,或者是断开。是一对继电器的触点,或者是闭合,或者是断开。遥测遥测:遥测往往又分为重要遥测、次要遥测、一般遥测和:遥测往往又分为重要遥测、次要遥测、一般遥测和总加遥测等。总加遥测等。遥控遥控:采用无源接点方式采用无源接点方式,要求其正确动作率不少于,要求其正确动作率不少于99.99%。遥调遥调:采用无源接点方式采用无源接点方式,要求其正确率大于,要求其正确率大于99.99%。5
5、微机远动装置的基本功能微机远动装置的基本功能2.事件顺序记录(事件顺序记录(SOE)事件顺序记录的一项重要指标是时间分辩率。分辩率可分事件顺序记录的一项重要指标是时间分辩率。分辩率可分为为RTU内内(即站内即站内)与与RTU之间(即站间)两种。之间(即站间)两种。1)SOE的站内分辩率的站内分辩率,是指在同一,是指在同一RTU内,顺序发生一串内,顺序发生一串事件后,两事件间能够辩认的最小时间,在调度自动化中,事件后,两事件间能够辩认的最小时间,在调度自动化中,SOE的站内分辩率一般要求小于的站内分辩率一般要求小于5ms。2)SOE的站间分辩率的站间分辩率,是指各,是指各RTU之间顺序发生一串事
6、件之间顺序发生一串事件后,两事件间能够辩认的最小时间后,两事件间能够辩认的最小时间,SOE的站间分辩率一般的站间分辩率一般要求小于要求小于10ms。63.系统对时系统对时:RTU站间站间SOE分辩率是一项系统指分辩率是一项系统指标,它要求各标,它要求各RTU的时钟与调度中心的时钟严格的时钟与调度中心的时钟严格同步。目前,采用措施有:同步。目前,采用措施有:1)利用全球定位系统利用全球定位系统GPS提供的时间频率同步对提供的时间频率同步对时,有效地确保时,有效地确保SOE站间分辨率指标。站间分辨率指标。2)采用软件对时,采用软件对时,SC1801、CDT、DNP和和Modbus等规约均提供了软件
7、对时手段。等规约均提供了软件对时手段。4.电能采集电能采集:采集变电站各条进线和出线以及主变:采集变电站各条进线和出线以及主变两侧的电度值。两侧的电度值。75.自恢复和自检测功能自恢复和自检测功能:由于由于RTU处于一个具有强大电磁干扰的工作环境中,使用处于一个具有强大电磁干扰的工作环境中,使用中难免发生程序受干扰中难免发生程序受干扰“跑飞跑飞”、或通信瞬时中断等异常、或通信瞬时中断等异常情况,甚至有时电源也会瞬时掉电。情况,甚至有时电源也会瞬时掉电。在上述情形下,若不加特殊处理,均有可能造成在上述情形下,若不加特殊处理,均有可能造成RTU死机,死机,SCADA系统将因此无法收到变电站信息。系
8、统将因此无法收到变电站信息。要求要求RTU在遇到上述情形时,要能在较短的时间内自动恢在遇到上述情形时,要能在较短的时间内自动恢复,重新从头开始执行程序。复,重新从头开始执行程序。86.和和SCADA系统通信系统通信RTU的六项基本性能:的六项基本性能:应至少支持的一种通信规约;应至少支持的一种通信规约;具有通讯速率的选择功具有通讯速率的选择功能;能;支持光端机;支持光端机;支持微波;支持微波;支持载波;支持载波;支持无支持无线电台。线电台。除此之外,还希望除此之外,还希望RTU具有下列功能:具有下列功能:1)当地显示与参数整定输入,即在当地显示与参数整定输入,即在RTU上安装一个当地键上安装一
9、个当地键盘和盘和LED或液晶显示器,使得或液晶显示器,使得RTU的采集量在当地就可以的采集量在当地就可以显示到显示器上。显示到显示器上。2)CRT显示,打印制表。显示,打印制表。9变电站内的变电站内的RTU分类分类10集中式集中式RTU的主要特征为:单的主要特征为:单RTU、并行总线和、并行总线和集中组屏。集中组屏。分布式分布式RTU的主要特征为:多的主要特征为:多CPU、串行总线、串行总线、智能模板,既可以柜中组屏,又可以分散布置。智能模板,既可以柜中组屏,又可以分散布置。根据结构上的不同,分布式微机远动装置又可分根据结构上的不同,分布式微机远动装置又可分为为功能分布式功能分布式和和结构分布
10、式结构分布式两大类。两大类。11功能分布式微机远动装置功能分布式微机远动装置功能分布式微机远动装置是按功能划分各模块功能分布式微机远动装置是按功能划分各模块,RTU可由可由智能遥信模块智能遥信模块(IYX)、智能遥测模块(、智能遥测模块(IYC)、智能电度模)、智能电度模块(块(IPA)、智能遥控模块()、智能遥控模块(ISOC)、智能遥调模块)、智能遥调模块(ISOR)和)和CPU模块构成,如下图所示。模块构成,如下图所示。122)结构分布式微机远动装置结构分布式微机远动装置此体系结构的优点:此体系结构的优点:a)RTU单元模块分散地布置在开关柜等当中,而不必单独单元模块分散地布置在开关柜等
11、当中,而不必单独组屏,从而不仅节省了空间,也使二次连线大大减少。组屏,从而不仅节省了空间,也使二次连线大大减少。b)很容易将微机保护和监控功能合二为一,成为集成化的很容易将微机保护和监控功能合二为一,成为集成化的产品,甚至连防误闭锁功能也可以包含进去。这样非常有产品,甚至连防误闭锁功能也可以包含进去。这样非常有利于实现变电站综合自动化。利于实现变电站综合自动化。13结构分布式微机远动装置在一个结构分布式微机远动装置在一个35kV配电变电站配电变电站中的典型应用如下图所示。中的典型应用如下图所示。143)采用智能电能表简化微机远动装置的结构智能采用智能电能表简化微机远动装置的结构智能化多功能电能
12、表化多功能电能表是一类功能性很强的智能电子设备是一类功能性很强的智能电子设备(IED),它不但能采集分,它不但能采集分时段有功电能和无功电能,还可以获得电压、电流、有功时段有功电能和无功电能,还可以获得电压、电流、有功功率、无功功率以及功率因数等参数,并通过功率、无功功率以及功率因数等参数,并通过RS-485接口接口和其它设备相连。采用此结构如下图所示。和其它设备相连。采用此结构如下图所示。15微机远动装置的选择微机远动装置的选择1617直流直流采样和交流采用采样和交流采用直流采样直流采样:将采用变送器进行的采样称为直流采样将采用变送器进行的采样称为直流采样。变变送器送器的的作用作用是将是将强
13、信号转化为适合计算机和仪表适用强信号转化为适合计算机和仪表适用的弱信号;将交流信号转换为直流信号;从瞬时信号的弱信号;将交流信号转换为直流信号;从瞬时信号获得有效值;确保输出直流量和输入测量量之间满足获得有效值;确保输出直流量和输入测量量之间满足线性关系;实现输入与输出隔离。线性关系;实现输入与输出隔离。缺点:缺点:数据的准确性受变送器稳定性的影响数据的实时性数据的准确性受变送器稳定性的影响数据的实时性受变送器响应速度的影响变送器的维护工作量较大受变送器响应速度的影响变送器的维护工作量较大需要大量的变送器,加大投资和占地面积。需要大量的变送器,加大投资和占地面积。18交流采样:交流采样:不经过
14、变送器,按一定规律直接采集交流量并不经过变送器,按一定规律直接采集交流量并加以处理,计算出电压、电流有效值以及有功、无功功加以处理,计算出电压、电流有效值以及有功、无功功率的方法就是交流采样。率的方法就是交流采样。实际上就是用微机取代了传统的变送器,克服了变送器实际上就是用微机取代了传统的变送器,克服了变送器带来的不良影响,精度高,灵活可靠,使用方便带来的不良影响,精度高,灵活可靠,使用方便。配电网自动化远方终端配电网自动化远方终端一般分为两类:一般分为两类:馈线远方终端馈线远方终端 (Feeder Terminal Unit-FTU);配电线路上的自动测量与控制装置配电线路上的自动测量与控制
15、装置配电变压器远方终端配电变压器远方终端 (Transformer Terminal Unit-TTU)。19配电网自动化远方终端配电网自动化远方终端用于现场的用于现场的FTU有三种类型:有三种类型:1)只具有运行参数采集功能(监测)只具有运行参数采集功能(监测)采采集集馈馈线线的的电电流流、电电压压、有有功功、无无功功、电电量量、停停电电时时间间等等,通过通信网络传送到相关变电站。通过通信网络传送到相关变电站。2)在采集单元的功能上加上控制在采集单元的功能上加上控制(监控)(监控)3)将馈线的微机保护集成到监控单元中将馈线的微机保护集成到监控单元中 (综合的保护、监控)(综合的保护、监控)2
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- 配电 自动化 终端设备 开关设备
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