配电自动化终端DTU
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•引言•配电终端DTU概述•配电终端FTU概述•DTU与FTU技术比较目录•DTU与FTU在配电网中的应用•课程总结与展望01引言课程目的与意义01020304课程内容与结构课程结构包括理论讲授、案例分析、实验操作等多个环节,旨在通过系统性的学习,使学员全面掌握配电终端DTU和FTU的相关知识。
010204学习方法与建议认真听讲,做好笔记,及时复习巩固所学知识多做案例分析,加深对理论知识的理解积极参与实验操作,提高动手能力和解决问题的能力多阅读相关文献资料,拓宽知识面,加深对课程内容的理解0302配电终端DTU概述DTU (Distribution Terminal U…配电终端DTU 是安装在配电网馈线回路的柱上开关、环网柜、配电室或箱式变电站处的自动化监控终端,用于实现馈线自动化的各项功能。
要点一要点二DTU 功能遥测、遥信、遥控、对时、定值管理、故障检测、故障定位、隔离和非故障区段的恢复供电等。
DTU 定义及功能DTU组成与原理DTU组成工作原理DTU应用领域及发展趋势应用领域发展趋势03配电终端FTU概述FTU定义及功能FTU定义FTU功能FTU组成与原理FTU组成FTU原理FTU应用领域FTU作为配电自动化的重要组成部分,广泛应用于城市配电网、农村电网以及工业企业的配电网中。
它可以提高配电网的供电可靠性、运行效率和自动化水平,减少停电时间和范围,提高用户满意度。
FTU发展趋势随着智能电网和物联网技术的不断发展,FTU将呈现出以下发展趋势:一是智能化水平不断提高,实现更高级别的自动化和智能化功能;二是与云计算、大数据等技术的融合,实现配电网数据的集中管理和分析;三是通信技术的升级,采用更高速率、更低时延的通信技术,提高数据传输效率和实时性;四是安全防护能力的增强,采用先进的加密技术和安全防护措施,确保配电网的安全稳定运行。
FTU应用领域及发展趋势04DTU与FTU技术比较内存处理器DTU的内存配置较大,能够处理更复杂的任务和数据;对较小,主要用于基本的数据处理和存储。
分布式DTU与集中式DTU有什么区别一、集中式DTU集中式DTU采用了高性能MCU处理器、高速工业网络通信技术、多CPU集成技术、嵌入式工业芯片组和Linux操作系统,产品稳定性强、可靠性高、实时性好、环境适应性强、功能强大。
主要应用于配电网中的环网柜、开闭所、箱式变电站等,结合配电主站可以快速可靠的实现配电网故障定位、隔离以及非故障区段的恢复供电,是一种集遥测、遥信、遥控、保护和通信等功能于一体的新一代配电自动化远方终端装置。
产品特点1、核心单元采用大容量、资源冗余设计,板卡支持热插拔,搭配灵活,可按需组合2、单装置最大支持16回路:每回路含3路遥测、6路遥信、2路遥控3、硬件采用32位高性能处理器,软件采用Linux嵌入式实时操作系统,具备开放的接口和扩张裕度,方便功能扩展4.、支持故障检测及故障判别功能,发生故障时能快速判别并隔离故障,支持单相接地故障的检测、告警及动作功能5、具备强大的自诊断、自恢复能力6.、完善的保护功能:可配置速断、过流、零序等电流保护7、具有强大的历史数据存储功能,包括事件顺序记录(SOE)、遥信变位记录(COS)、远方和本地操作记录、装置异常记录、遥测历史数据记录等8、支持工业以太网交换机、配电载波、EPON、GPRS/CDMA 等各种通讯方式,可以自由选配通讯方式,支持支持Modbus、IEC60870-5-101、IEC60870-5-104通信规约9、可扩展液晶显示功能,方便调试和维护10、内置安全加密功能,满足国网、南网对信息安全的要求11、支持SNTP等对时方式,接收主站或其它时间同步装置的对时命令,与主站时钟保持同步二、分布式DTU分布式DTU配电终端适用于10kV及以下电压等级环网柜间隔单元的保护、测控、通信。
具备完善的保护、测量、控制及通信监视等功能,与断路器、负荷开关等开关配合为10kV 及以下等级的线路及馈出线提供保护,利用完善的保护功能,快速切除隔离故障区域,缩小停电范围,快速恢复供电,有力的保障配电网系统的安全稳定运行。
FTU、DTU及TTU介绍DTU(开闭所、环网柜智能终端)开闭所终端设备(DTU)distribution terminal unitDTU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。
配变终端设备(TTU)distribution Transformer supervisory Terminal Unit,配电变压器监测终端)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。
馈线终端设备(FTU)feeder terminal unitFTU 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。
我公司开发型FTU, 选用国际著名的高质量元器件,电磁兼容性能和抗干扰能力突出。
综合考虑了各种环网柜、柱上开关的监控需求,可以和国内外各型开关接口。
配网自动化终端设备(DTU、FTU、TTU、RTU)的定义、特点、功能及区别配网自动化系统一般由下列层次组成:配电主站、配电子站(常设在变电站内,可选配)、配电远方终端(FTU、DTU、TTU等)和通信网络。
配电主站位于城市调度中心,配电子站部署于110kV/35kV变电站,子站负责与所辖区域DTU/TTU/FTU 等电力终端设备通信,主站负责与各个子站之间通信。
1、开闭所终端设备(DTU)1.1 定义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。
1.2 特点1) 机箱结构采用标准4U半(全)机箱,增强型设计;2)采用后插拔接线方式,整体面板,全封闭设计;3)率先采用基于CANBUS总线的智能插件方案,极大地减少了插件间接线,完全避免了插件接触不良的隐患,装置运行可靠性高;4)智能插件方案的采用,使机箱母板标准化,便于生产及现场维护;5)装置不同类插件在结构设计时保证不能互插,提高整体安全性;6)采用32位D浮点型SP,系统性能先进;7)采用16位A/D转换芯片,采样精度高;8)采用大规模可编程逻辑芯片,减少外围电路,提高可靠性;9)大容量存储器设计,使得报文及事故录波完全现场需求;10)采用多层印制板电路和SMT表面贴装技术,装置的抗干扰性能强;11)测量回路精度软件自动校准,免调试,减小现场定检等维护时间;12)超强的电磁兼容能力,能适应恶劣的工作环境;13)功能强大的PC支持工具,具有完善灵活的分析软件,便于事故分析;14)简单可靠的保护处理系统(DSP)与成熟的实时多任务操作系统相结合,既保证功能可靠性,又能满足网络通讯、人机界面的实时性;15)支持RS232/RS485、Enthernet等多种通讯接口,内置Enthernet使得工程应用简单、可靠;16)支持IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104等标准规约;17)各装置独立的掉电保持时钟系统及带对时脉冲的GPS对时系统。
DTU、FTU、TTU、RTU电力终端设备通信的区别配网自动化系统一般由下列层次组成:配电主站、配电子站(常设在变电站内,可选配\配电远方终端(FTU、DTU.TTU等)和通信网络。
配电主站位于城市调度中心,配电子站部署于110kV∕35kV变电站,子站负责与所辖区域DT∪∕TT∪∕FT∪等电力终端设备通信,主站负责与各个子站之间通信。
1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。
1.1定义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。
1.2特点D机箱结构采用标准4U半(全)机箱,增强型设计;2)采用后插拔接线方式,整体面板,全封闭设计;3)率先采用基于CANBUS总线的智能插件方案,极大地减少了插件间接线,完全避免了插件接触不良的隐患,装置运行可靠性高;4)智能插件方案的采用,使机箱母板标准化,便于生产及现场维护;5)装置不同类插件在结构设计时保证不能互插,提高整体安全性;6)采用32位D浮点型SP1系统性能先进;7)采用16位A/D转换芯片,采样精度高;8)采用大规模可编程逻辑芯片,减少外围电路,提高可靠性;9 )大容量存储器设计,使得报文及事故录波完全现场需求;10 )采用多层印制板电路和SMT表面贴装技术,装置的抗干扰性能强;11)测量回路精度软件自动校准,免调试,减小现场定检等维护时间;12 )超强的电磁兼容能力,能适应恶劣的工作环境;13 )功能强大的PC支持工具,具有完善灵活的分析软件,便于事故分析;14 )简单可靠的保护处理系统(DSP)与成熟的实时多任务操作系统相结合,既保证功能可靠性,又能满足网络通讯、人机界面的实时性;15)支持RS232∕RS485s Enthernet等多种通讯接口,内置Enthernet 使得工程应用简单、可靠;16)支持正C60870-5-101、正C60870-5-103、正C60870-5-104等标准规约;17)各装置独立的掉电保持时钟系统及带对时脉冲的GPS对时系统。
FTU、DTU及TTU介绍DTU(开闭所、环网柜智能终端)开闭所终端设备(DTU)distribution terminal unitDTU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。
配变终端设备(TTU)distribution Transformer supervisory Terminal Unit,配电变压器监测终端)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。
馈线终端设备(FTU)feeder terminal unitFTU 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。
我公司开发型FTU, 选用国际著名的高质量元器件,电磁兼容性能和抗干扰能力突出。
综合考虑了各种环网柜、柱上开关的监控需求,可以和国内外各型开关接口。
目录一、简介 (3)1.1功能说明 (3)1.2型号及含义 (3)一、使用条件 (3)二、配电终端总装 (4)三、主控单元功能板 (5)4.1主控单元外形尺寸 (5)4.2主控单元组成 (5)4.2.1 主控板(MCU) (6)4.2.2 遥测板(YC,交流直流采样) (8)4.2.3 遥信板(YX,开入) (12)4.2.4 遥控板(YK,开出) (14)4.2.5 电源板(PWR) (16)四、终端外形尺寸图 (19)五、搬运及安装 (20)6.1运输及装卸 (20)6.2安装方案 (20)六、现场配线 (22)7.1交流电源配线 (24)7.2通信接口配线 (25)7.3遥信回路配线 (26)7.4遥测回路配线 (27)7.5遥控回路配线 (30)七、现场操作 (31)8.1空气开关操作 (31)8.2远方/闭锁旋钮操作 (32)8.4合分闸出口操作面 (33)8.5电池的更换 (34)八、调试维护 (35)9.1注意事项 (35)9.2调试设备 (35)9.3终端与开关柜联调 (35)9.3.1通电前后检查 (35)9.3.2参数设置 (35)9.3.3 DTU三遥功能调试 (38)9.4终端与主站联调 (40)9.4.1确认配电终端相关通信参数设置 (40)9.4.2主站联调 (40)九、投运说明及注意事项 (41)11.1投运前配电终端的设置、检查 (41)11.2配电终端的运行 (41)11.2.1配电终端正常运行信号 (41)11.2.2配电终端故障 (41)11.3配电终端的退出 (41)十、测试软件操作说明 (41)一、简介1.1功能说明DAF-830配电自动化远方终端(以下简称配电终端)是基于DAF-830配电自动化远方终端技术基础上研发出的全新一代配电终端。
继承了原有DAF-800终端的技术特点并增加了灵活组态配置功能、WEB发布功能、独立保护插件功能,是集成DTU、线路保护及通信设备管理于一体的新型配电网自动化终端。
配电终端内DTU功能通过软件组态配置既可实现灵活组合,DTU功能模块实时监测10kV线路电压、线路电流、零序电流、设备状态等运行及故障信息,完成遥信、遥测、遥控功能,实现配网自动化的实时监控;保护功能实现线路故障就地检测、切除功能;通信管理模块具备多种方式的通信接口和多种标准通信规约,除具备终端内部数据管理功能,对外还可转发配电室或开闭站内电能表、PLC 及直流屏数据,通过一个标准统一接口与主站系统通信完成数据传输等功能。
配电终端采用集散式设计模式,强大的软、硬件组态配置功能既满足了DTU实时性要求,也实现了数据存储记录功能,同时又可实现线路微机保护独立配置功能,成功解决了测控、保护、通讯兼容共存问题,达到了简化站端设备种类的目的。
1.2型号及含义DAF-830为我公司配电终端系列产品专门型号,型号定义如下:一、使用条件装置类型:10—柱上开关20—环网柜系列序号产品代码1) 环境温度:-40℃ ~ +85℃最大日温差25℃2) 相对湿度:≤90%(25℃)3) 抗震能力:地面水平加速度0.3g地面垂直加速度0.15g同时作用持续三个正弦波安全系数 1.674) 最大日温差:25℃5) 日照强度(风速0.5m/s时):0.1W/cm26) 最大风速:≤35m/s7) 最大覆冰厚度:10mm8) 安装位置:户内外开闭站、配电室、刀闸室、箱变、开闭器二、配电终端总装配电终端按功能划分为核心测控单元区、操作面板区和接线端子区,电池内置内操作面板区。
如需要安装熔纤盒、载波机等通信设备,配电终端可选配通信箱。
功能区划分见下表所述。
根据用户要求,我们可以提供包括箱体结构和接线方式不同的配电终端,可用于户外、户内落地方式安装,也可用于户内壁挂方式安装。
三、主控单元功能板4.1主控单元外形尺寸4U/19英寸主控单元4.2主控单元组成YC YC YC YC MCU YX YX YX YX YK PWR4.2.1 主控板(MCU)MCU1)功能描述数据处理单元采用高速数字信号处理器DSP为主处理器,负责10kV线路电压电流交流采样、计算和故障判定,每块数据处理单元可处理60个交流模拟量输入,4个直流模拟量输入。
负责配电终端与主站系统的通信,完成遥信、遥测、遥控及遥调的转发功能。
提供3个RS232口、2个RS485口、2个100/10 BASE-T以太网口、1个GPS接口、1个CAN接口,可通过外挂Modem或以太网与主站通信,可以与控制中心或分站通信,上传配电终端采集的信息,接受遥控命令。
2)指示灯说明3)端口说明4)端子定义4.2.2 遥测板(YC,交流直流采样)YC YC YC1)功能描述每块模拟量遥测板可采集15个交流模拟量,其中1个直流电压采集。
交流模拟量经电压/电流互感器隔离后转换为电压信号,经滤波、AD采样后,送MCU处理。
通过调试软件对三遥采样信息进行灵活组态配置,实现对高压侧环网柜或低压侧配变的数据计算处理与监测功能。
6)端子定义之(3)(板类:15I1V)4.2.3 遥信板(YX,开入)YX1)功能描述每块YX板有32个开入量经过光电隔离及过压保护措施,再经数据缓冲器输入给CPLD,消除了开关量状态误报、避免雷击损坏装置,提高了装置的可靠性。
2)指示灯与端子定义4.2.4 遥控板(YK,开出)YK1)功能描述每块YK板有8个开出量经光电隔离输出,提高了输出控制的可靠性和抗干扰性。
每路数字量输出均由输出使能和相应的数字输出控制位控制,只有当输出使能和数字输出控制位同时有效时,数字量输出才有效,多级校验,提高了操作的正确性,输出接点容量为:DC24V\16A或者AC250\16A。
2)端子定义4.2.5 电源板(PWR)PWR1)功能描述配电终端的工作电源取自10kV线路,经过电源变压器降压变换后给装置提供工作电源(AC220V/110V)。
内部通过电源模块及DC/DC直流转换器产生+5 V、±12 V、+24 V电压、以及操作电源(+48V或+24V)电压。
配电终端也可选用DC220V/110V直流电源为装置提供工作电源。
配电终端可根据需要选配电池和通信电源,以保证线路掉电时装置能正常工作和通信回路的正常通信。
2)指示灯说明3)端子定义四、 终端外形尺寸图箱体外形尺寸图 箱体底座安装孔尺寸图外形尺寸表箱体容量配置表五、 搬运及安装6.1运输及装卸配电终端不可侧放、倒放运输;不可倒置、平放装卸。
配电终端箱体顶部有起吊吊环,箱体的左右两侧有隐藏式手抬提手,可用于机器起吊搬运或人工手抬搬运,操作方法见下表所述。
6.2安装方案落地式终端安装示意图技术要求(见下页)✧电缆沟深度等由用户根据现场情况自定,至少应大于300mm;✧接地体及其布置方式由客户根据现场情况自定,接地电阻R≤4欧母;✧用户也可以采用焊接的方式将机箱与基础槽钢焊牢;✧进入机箱内的光纤尾缆长度不小于2m。
◆壁挂终端安装示意图技术要求✧箱体直接挂靠在墙体的固定角铁上;✧角铁的实际尺寸可以根据实际情况厂家以方便原则选定,但是角铁安装的相对位置及角铁上的挂钩开孔位置不能改变;✧两角铁安装时要跟地面保持绝对平行,误差不得大于2mm;✧箱体距地面高度h由厂家自行确定。
六、 现场配线终端电缆走线示意图终端配线操作步骤配线操作步骤如下表所述。
7.1交流电源配线通信电源输出系统电源输出遥信电源输出电源遥信交流电源输入电池电源输入电源回路接线原理图配电终端采用交直流220V/110V供电方式,电池在交直流停电情况下可供电,电池供电有DC48V和DC24V两种,用户在订货时均需指明。
电源端子实物图7.2通信接口配线对上通信设备DTU通信接口回路对下转发数据设备通信接口接线原理图配电终端提供了4个RS232/485串口、2个100/10 BASE-T以太网口、1个CAN接口。
通过CONSOLE和NTH1/NTH2口可调试配电终端,接线如上图所示,以太网接口为自适应型。
当通过RS232/485通讯时,接线如上图所示。
实际应用中可参考上图通信连接方式。
通信端子实物图7.3遥信回路配线开关柜辅助触点回路DTU遥信回路Array遥信回路接线原理图配电终端默认配置接60个遥信量(配置两块遥信插件,每块插件30个遥信),遥信量从开关柜接入,接入遥信点定义与开关柜侧遥信所对应,如201#开关柜的开关合位置接YX1,则YX1表示201#开关合位遥信。
实际接线过程中可以参照此种接线方式。
每回路按4个遥信配置,可灵活扩展。
遥信端子实物图7.4遥测回路配线开关柜4#母线电压DTU遥测电压回路变压器柜遥测回路DTU配变遥测回路采样电压接线原理图DAF-830配电终端DTU具有多线路测控功能,DTU标配采样电压为2个线电压(Uab、Ucb),采样电压接线如上图所示。
遥测(电压)端子实物图采样电流接线原理图DAF-830配电终端DTU具有多线路测控功能,采样电流为Ia、Ib(I0)、Ic,可采8路电流(24个),上图给出了一路交流采样的接线示意图,在实际接线过程中可参考上图的接线方式。
遥测(电流)端子实物图7.5遥控回路配线XL1:8X5:1开关柜合分闸回路DTU遥控回路合闸出口1XL1:9X5:2分闸出口1开关柜 1开关柜 2H1T112XL1:7LP1X5:3合分+KMXL2:8X5:4合闸出口2XL2:9X5:5分闸出口2H2T212XL2:7LP2X5:6合分线路2合分闸控出线路1合分闸控出-KM短接线遥控回路接线原理图配电终端默认配置24路遥控量(可配置三块遥控插件,每块插件8路遥控)合分闸控制输出,对开关柜进行合分闸控制。
合分闸是空接点输出,配电终端在出厂时已经把合分闸电源公共端+KM1、+KM2、…、+KMn 和操作电源(DC48V/24V )+KM 短接,配电终端提供操作电源时,虚线部分不需要接线。
当从开关柜提供操作电源时,需要把合分闸电源公共端的短接拆掉,虚线部分需要接线。
上图给出了控制输出接线示意图,实际接线可以参照此种接线方式。
遥控端子实物图七、现场操作8.1空气开关操作主交流电源备交流电源蓄电池电源通讯电源操作电源电源插座空气开关和电源插座图根据用户要求,我们可以提供不同的空气开关配置,对电源进行分类控制。
8.2远方/闭锁旋钮操作远方/闭锁指示灯和旋钮图8.4合分闸出口操作面合分闸出口操作面图8.5电池的更换配电终端的电池仓可安装四节(DC48V)或二节(DC24V)电池,不需更改箱体结构,电池的安装、拆卸可徒手操作而不需借助工具,更换、维护方便。
电池仓结构特点见下表所述。
八、调试维护9.1注意事项本调试方法作为配电终端装置的现场调试的指导方法。
调试前,首先应阅读DAF-830配电终端的《安装、操作、维护说明书》、随机的《外部接线图》和《端子定义图》。