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          配网自动化终端设备(DTU、FTU、TTU、RTU)的定义、特点、功能及区别
          作者: 西安三泽电子有限公司 发布日期:2020-05-19

          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。


          1.3 功能

          遥测

          (1)交流电气测量

          Ia、Ib 、Ic、In、Uab、Ucb、Ua、Ub、Uc,Un等任意组合,一般Uab和Ucb分别取开关两侧,监视馈线两端的供电情况。

          (2)两表法或三表法,软件计算出P、Q、Pa、Pb、Pc、f、cos∮等,根据主站需要上传;

          (3)保护Ia、Ic的记录上传;

          (4)直流模拟量:两路,电池电压、温度等。

          遥信 

          (1)开关状态信号, SOE;

          (2)开关储能信号、操作电源;

          (3)压力信号等;

          (4)电池低电压告警;

          (5)保护动作和异常信号;

          (6)其他状态信号。

          遥控

          (1)开关的分合,失电后可进行2次以上分合操作;

          (2)电池的维护;

          (3)保护信号远方复归;

          (4)其他遥控。

          数据传输功能

          能与上级站进行通信,将采集和处理信息向上发送并接受上级站的控制命令。

          和上级的校时。

          其他终端的信息向上转发。

          电能量信息向上转发。

          主动上传事故信息(可选功能)。

          具有当地维护通信接口。

          通信规约:支持DL/T 634.5101-2002(IEC60870-5-101)、DL/T634.5104-2002(IEC60870-5-104)、DL/T 451-91循环式远动规约、DNP3.0、SC1801、MODBUS等多种通信规约,并可按需要进行扩充。

          通信接口:RS-232/485、工业以太网、CAN。

          通信信道:可支持光纤、载波、无线扩频、无线数传电台、CDMA、GPRS以及ADSL等多种通讯形式,由用户任选。

          故障识别、隔离隔离恢复供电及保护

          有速断、延时过电流(复合低电压)保护、重合闸功能 ,根据馈线自动化方案选配。

          监测故障电流,记录过电流时间、过电流最大值,上报配电子站、配电主站。

          配电子站、配电主站根据各开关DTU上报过电流故障信息和开关跳闸信息,按照配电网变结构耗散拓扑模型,进行故障区域判断,指出故障区域,生成故障隔离命令序列和非故障区域恢复供电命令序列。自动或人机交互下发执行。

          就地操作

          DTU内有分、合闸按钮,实现就地操作。

          有就地/遥控选择开关,维护放电按钮等。

          环网功能

          当DTU设置为联络开关时,根据一侧或二侧PT受电状态,按整定值自动控制开关合分。在开关双侧有电时,禁止联络开关合闸。需要联网运行的,主站要进行专门设置和确认。当一侧失电时,根据FA方案和主站的设置,允许自动合闸的,自动控制合闸,以迅速地恢复供电。

          定值下装、上传功能

          速断定值、使能;

          过电流定值,时间常数、使能;

          重合闸时间、使能;

          环网功能设置、取消。

          当地维护功能

          通过DTU上的标准通信维护接口,利用专用维护软件进行调试及维护。

          包括参数定值配置、检查;遥测、遥信、遥控、对时测试召测;数据上传、通信等。

          自诊断、自恢复功能

          具有自诊断功能,当发现DTU的内存、时钟、I/O等异常,马上记录并上报。

          具有上电自恢复功能。

          电源UPS和电池维护功能

          满足操作机构、终端设备和通信装置用电。

          DTU双电源供电,一侧电源失电后仍可持续工作。

          平时由主电源给DTU供电,同时给电池浮充。双侧电源失电后由电池供电,DTU可继续工作24小时(电台除外)。

          电池低电压告警保护功能。

          电池自动维护:在规定的时间内由调度员下发电池维护命令,电池开始放电,电池低电压时自动停止放电,自动切换由主电源供电,并给蓄电池充电。电池充电采用恒压限流充电,确保安全。


          2、馈线终端设备(FTU)


          2.1 定义

          FTU 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。


          2.2 特点

          FTU采用了先进的DSP 数字信号处理技术、多CPU集成技术、高速工业网络通信技术,采用嵌入式实时多任务操作系统,稳定性强、可靠性高、实时性好、适应环境广、功能强大,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馈线自动化远方终端装置。适用于城市、农村、企业配电网的自动化工程,完成环网柜、柱上开关的监视、控制和保护以及通信等自动化功能。配合配电子站、主站实现配电线路的正常监控和故障识别、隔离和非故障区段恢复供电。


          2.3 功能

          遥测

          (1)交流电气测量

          Ia、Ib 、Ic、In、Uab、Ucb、Ua、Ub、Uc,Un等任意组合,一般Uab和Ucb分别取开关两侧,监视馈线两端的供电情况。

          (2)两表法或三表法,软件计算出P、Q、Pa、Pb、Pc、f、cos∮等,根据主站需要上传;

          (3)保护Ia、Ic的记录上传;

          (4)直流模拟量:两路,电池电压、温度等。

          遥信 

          (1)开关状态信号, SOE;

          (2)开关储能信号、操作电源;

          (3)压力信号等;

          (4)电池低电压告警;

          (5)保护动作和异常信号;

          (6)其他状态信号。

          遥控

          (1)开关的分合,失电后可进行2次以上分合操作;

          (2)电池的维护;

          (3)保护信号远方复归;

          (4)其他遥控。

          数据传输功能

          能与上级站进行通信,将采集和处理信息向上发送并接受上级站的控制命令。

          和上级的校时。

          其他终端的信息向上转发。

          电能量信息向上转发。

          主动上传事故信息(可选功能)。

          具有当地维护通信接口。

          通信规约:支持DL/T 634.5101-2002(IEC60870-5-101)、DL/T634.5104-2002(IEC60870-5-104)、DL/T 451-91循环式远动规约、DNP3.0、SC1801、MODBUS等多种通信规约,并可按需要进行扩充。

          通信接口:RS-232/485、工业以太网、CAN。

          通信信道:可支持光纤、载波、无线扩频、无线数传电台、CDMA、GPRS以及ADSL等多种通讯形式,由用户任选。

          故障识别、隔离、恢复供电及保护

          具有速断、延时过电流(复合低电压)保护、重合闸功能,根据馈线自动化方案选配。

          监测故障电流,记录过电流时间、过电流最大值,上报配电子站、配电主站。

          配电子站、配电主站根据各开关FTU上报过电流故障信息和开关跳闸信息,按照配电网变结构耗散拓扑模型,进行故障区域判断,指出故障区域,生成故障隔离命令序列和非故障区域恢复供电命令序列。自动或人机交互下发执行。

          就地操作

          FTU内有分、合闸按钮,实现就地操作。

          有就地/遥控选择开关,维护放电按钮等。

          环网功能

          当FTU设置为联络开关时,根据一侧或二侧PT受电状态,按整定值自动控制开关合分。在开关双侧有电时,禁止联络开关合闸。需要联网运行的,主站要进行专门设置和确认。当一侧失电时,根据FA方案和主站的设置,允许自动合闸的,自动控制合闸,以迅速地恢复供电。

          定值下装、上传功能

          速断定值、使能;

          过电流定值,时间常数、使能;

          重合闸时间、使能;

          环网功能设置、取消。

          当地维护功能

          通过FTU上的标准通信维护接口,利用专用维护软件进行调试及维护。

          包括参数定值配置、检查;遥测、遥信、遥控、对时测试召测;数据上传、通信等。

          自诊断、自恢复功能

          具有自诊断功能,当发现FTU的内存、时钟、I/O等异常,马上记录并上报。

          具有上电自恢复功能。

          电源UPS和电池维护功能

          满足操作机构、终端设备和通信装置用电。

          FTU双电源供电,一侧电源失电后仍可持续工作。

          平时由主电源给FTU供电,同时给电池浮充。双侧电源失电后由电池供电,FTU可继续工作24小时(电台除外)。

          电池低电压告警保护功能。

          电池自动维护:在规定的时间内由调度员下发电池维护命令,电池开始放电,电池低电压时自动停止放电,自动切换由主电源供电,并给蓄电池充电。电池充电采用恒压限流充电,确保安全。


          3、配变终端设备(TTU)


          3.1 定义

          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。TTU构成与FTU类似,由于只有数据采集、记录与通信功能,而无控制功能,结构要简单得多。为简化设计及减少成本,TTU由配变低压侧直接变压整流供电,不配备蓄电池。在就地有无功补偿电容器组时,为避免重复投资,TTU要增加电容器投切控制功能。


          3.2 特点

          适用于供电公司、县级电力公司、发电厂、工矿企业、部队院校、农村乡电管站、100-500KVA配电变压器台变的监测与电能计量,配合用电监察进行线损考核,还能通过GPRS通信网络将所有数据送到用电管理中心,为低压配电网络优化进行提供最真实最准确的决策依据。


          3.3 功能

          ■ “四合一”综合功能

          集计量、电能质量监测、配变工况监测、无功补偿四项功能于一体。

          ■ 智能无功补偿

          智能式电容器可自成系统,电容器自动投切,实现自动无功补偿

          ■ 组网灵活

          遵循国家电网公司与南网公司现行配变监测系统 规约,方便接入电力企业现有的负荷管理系统与配电管理系统,提供完整的电压无功实时信息,亦可独立组成无功实时信息系统

          ■ 工程简便

          装置 结构简洁,内部接线少而清晰,电容器积木式组合,便于安装、维护,更方便优化调整补偿容量


          4、远程终端设备(RTU)


          4.1 定义

          RTU(Remote Terminal Unit)是一种远端测控单元装置,负责对现场信号、工业设备的监测和控制。与常用的可编程控制器PLC相比,RTU通常要具有优良的通讯能力和更大的存储容量,适用于更恶劣的温度和湿度环境,提供更多的计算功能。正是由于RTU完善的功能,使得RTU产品在SCADA系统中得到了大量的应用。

          远程终端设备(RTU)是安装在远程现场的电子设备,用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备。RTU将测得的状态或信号转换成可在通信媒体上发送的数据格式。它还将从中央计算机发送来数据转换成命令,实现对设备的功能控制。 


          4.2 特点

          (1)通讯距离较长;(2)用于各种环境恶劣的工业现场;(3)模块结构化设计,便于扩展 ;(4)在具有遥信、遥测、遥控领域的水利,电力调度,市政调度等行业广泛使用。 


          4.3 功能

          (1)    采集状态量并向远方发送,带有光电隔离,遥信变位优先传送;   

          (2)    采集数据量并向远方发送,带有光电隔离;

          (3)    直接采集系统工频电量,实现对电压、电流、有功、无功的测量并向远方发送 ,可计算正反向电度;

          (4)    采集脉冲电度量并向远方发送,带有光电隔离;

          (5)    接收并执行遥控及返校;

          (6)    程序自恢复;

          (7)    设备自诊断(故障诊断到插件级);

          (8)    设备自调;

          (9)    通道监视;

          (10) 接收并执行遥调;

          (11) 接收并执行校时命令(包括GPS对时功能 选配);

          (12) 与两个及两个以上的主站通讯;

          (13) 采集事件顺序记录并向远方发送;

          (14) 提供多个数字接口及多个模拟接口;

          (15) 可对每个接口特性进行远方/当地设置;

          (16) 提供若干种通信规约,每个接口可以根据远方/当地设置传输不同规约的数据;

          (17)  接受远方命令,选择发送各类信息;

          (18)  可转发多个子站远动信息;

          (19) 当地显示功能,当地接口有隔离器;

          (20) 支持与扩频、微波、卫星、载波等设备的通讯;

          (21) 选配及多规约同时运行,如DL451-91 CDT规约,同进应支持POLLING规约和其他国际标准规约(如DNP3.0、SC1801、101规约);

          (22) 可通过电信网和电力系统通道进行远方设置。


          主要区别


          DTU是SOCKET连接的客户端。因此只有DTU是不能完成数据的无线传输的,还需要有后台软件的配合一起使用。

          FTU体积小、数量多,可安置在户外馈线上,设有变送器,直接交流采样,抗高温,耐严寒,适应户外恶劣的环境;而RTU安装在户内,对环境要求高;FTU采集的数据量小,通信速率要求较低,可靠性要求较高;而RTU采集的数据量大,通信速率较高,可靠性要求高,有专用通道。TTU则是单一功能单元,仅对配电变压器的信息采集和控制。



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