配电自动化3终端设备与开关设备(2012).

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1、20132013年年2 2月月配电自动化配电自动化输配电系统研究所输配电系统研究所刘念刘念 副教授副教授/博士博士 第第3讲：终端设备与开关设备讲：终端设备与开关设备 3.1 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） 3.2 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 3.3 组合设备组合设备（1）环网开关柜）环网开关柜（2）箱式变电站）箱式变电站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

2、配电变电站和和10kV开闭所开闭所是配电网的重要组成部是配电网的重要组成部分，因此配电变电站和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：要在站内安装装微机远动装置微机远动装置(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，它的精度低，速度是第一代远动装置，它的精度低，速度慢，可靠性差。慢，可靠

3、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

4、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：远程信号。采集并传送各种保护和开关量信息：远程信号。采集并传送各种保护和开关量信息 。 遥测遥测：远程测量。采集并传送运行参数，包括各种电气量：远程测量。采集并传送运行参数，包括各种电气量和负荷潮流等。和负荷潮流等。 遥控遥控：远程控制。接受并执行遥控命令，主要是分合闸，：远程控制。接受并执行遥控命令，主要是分合闸，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

5、调：远程调节。接受并执行遥调命令，主要是变压器分：远程调节。接受并执行遥调命令，主要是变压器分接头、投切电容器组等无功调节，正确率大于接头、投切电容器组等无功调节，正确率大于99.99% 。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） 在电网发生事故时，以比较高的时间精度记录的下列一些在电网发生事故时，以比较高的时间精度记录的下列一些数据：发生位置变化的各断路器的编号数据：发生位置变化的各断路器的编号(包括变电站名包括变电站名)、变位时刻，动作保护名称，故障参数、保护动作时刻等。变位时刻，动作保护名称，故障参数、保护动作时刻等。 事件顺序记录的一项

6、重要指标是时间分辨率。分辨率可分事件顺序记录的一项重要指标是时间分辨率。分辨率可分为为RTU内（即站内）与内（即站内）与RTU之间（即站间）两种。之间（即站间）两种。 1) SOE的站内分辨率的站内分辨率，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，两事件间能够辨认的最小时间，在调度自动化中事件后，两事件间能够辨认的最小时间，在调度自动化中，SOE的站内分辨率一般要求小于的站内分辨率一般要求小于5ms。 2) SOE的站间分辨率的站间分辨率，是指各，是指各RTU之间顺序发生一串事件之间顺序发生一串事件后，两事件间能够辨认的最小时间，后，两事件间能够辨认的最小时间，SOE

7、的站间分辨率一的站间分辨率一般要求小于般要求小于10ms。6 3.系统对时系统对时：RTU站间站间SOE分辨率是一项系统指分辨率是一项系统指标，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

8、和出线以及主：采集变电站各条进线和出线以及主变两侧的电度值。变两侧的电度值。7 5.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、或通信瞬时中断等异常情况，甚中难免发生程序受干扰、或通信瞬时中断等异常情况，甚至有时电源也会瞬时掉电。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

9、在遇到上述情形时，要能在较短的时间内自动恢复，重新开始执行程序。复，重新开始执行程序。8 6.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： 应至少支持一种通信规约；应至少支持一种通信规约； 具有通信速率的选择功能具有通信速率的选择功能；支持光端机；支持微波；支持载波；支持无线；支持光端机；支持微波；支持载波；支持无线电台。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

10、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) 一发多收。一发多收。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CPU、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

11、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。12 2) 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