FTU需求分析

FTU（馈电终端单元）研发需求分析Page2馈线自动化系统定义及功能要求IEEE给予的定义馈线自动化系统(FAS:FeederAutomationSystem)是对配电线路上的设备进行远方实时监视、协调及控制的一个集成系统应用范围目前在论述FA（馈线自动化）时是指中、高压馈线自动化，而且特别是指中压馈线自动化，在我国尤其是指10KV电压等级的馈线自动化。国家智能电网对20KV的中压建设作为参考功能要求运行监视：包括正常运行和故障状态下的馈线电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数；配电变压器的电压、电流、分接头状态、变压器油温以及各种开关设备的状态信息。控制：就地和远方控制。如果设备为电动负荷开关，并且有馈线远方终端和通信设备，可以通过配电自动化系统主站遥控进行远方操作。也包括正常运行时的电网优化控制。Page3故障诊断、隔离和恢复供电永久性故障：通过开关设备的顺序动作实现故障区段隔离；在环网运行或环网结构、开环运行的配电网中实现负荷转供，恢复供电。瞬时性故障：通常因切断故障电流后，故障自动消失，可以由开关自动重合而恢复对负荷的供电。负荷监控具体包括负荷实时监测、负荷越限报警、拉闸限电、负荷统计等功能。Page4馈线远方终端及技术要求馈线远方测控终端属于配电网自动化系统远方终端(DA-RTU：DistributionAutomationRemoteTerminalUnit)的一部分，由调度自动化或远动系统的RTU发展而来。馈线远方终端则以馈线为主要监测对象，完成数据采集、保护、通信、现地自动控制（如低周减载、备用电源自投等）功能。在数字化的配电综合自动化系统中，馈线远方测控终端应是光电数字网络层与设备层的接口，处于传统概念中的“二次系统”和自动化网络的终端位置。综合了保护、测量、控制以及传统RTU的“三遥”功能Page5馈线远方终端分类根据应用对象的不同，馈线自动化系统主要有两大类应用场合：一类主要用于户外架空线路，其监控终端安装于户外架空线路上，称为柱上型远方测控终端，简称FTU（FeederTerminalUnit）；另一类主要用于地下电缆，其监控终端设备安装于环网柜中，称为环网柜型远方测控终端，即RMU（RingMainUnit）/也称为DTU（DistributionTeminalUnit）；Page6与配网远方终端相关联的设备高压熔断器最便捷的电路保护设备，遭遇短路电流或者超过阈值的大电流时，熔断熔丝，保护电气设备。具有安装使用方便，价格低，限流性能好等特点，且高压限流熔断器可以在10ms内断开电流，较断路器动作时间（60ms内含继电保护动作时间）更短。一般和负荷开关配套使用，Page7断路器断路器也是一种能开断故障电流的设备，它采用开关结构，主要由灭弧室及操动机构组成，可以完成电路的分合闸功能。一般只接受保护信号动作分闸和控制室遥控命令分合闸。传统的断路器主要作为户内配电装置使用，安装在变电站馈线出口处Page8重合器重合器是一种自身具有控制和保护功能的开关设备。它可自动检测通过重合器主回路的电流，当确认是故障电流后，持续一定时间按反时限保护自动开断故障电流，并根据要求多次自动地重合，向线路恢复送电。如果故障是瞬时性的，重合器重合后线路恢复正常供电；如果故障是永久性故障，重合器将完成预先整定的重合闸次数（通常为三次）后，确认线路故障为永久性故障，则自动闭锁，不再对故障线路送电，直至人为排除故障后．重新将重合器合闸闭锁解除，恢复正常状态。能进行故障电流检测和按预先整定的分合操作次数完成分合操作，并在动作后能自动复位或闭锁。Page9负荷开关是在配电网络中应用最广泛的一种配电装置。能分合正常的负荷电流，包括一定范围内的过负荷电流。能耐受短路电流的短时热效应和机械力。但不能开断短路故障电流，所以必须和具有开断短路故障电流能力的配电设备（如熔断器、断路器等）配合使用。有的厂家还提出负荷开关具有关合一定短路电流的水平，这要根据该负荷开关在电气回路中的运行要求而定。同断路器相似，负荷开关也没有控制系统，一般只能接受远方或就地控制命令分合闸。Page10分段器分段器是一种智能化的负荷开关，它可以在不依赖通信线路的情况下与重合器（或断路器）配合完成就地故障自动隔离和恢复供电。在线路发生永久性故障时，它能记忆断路器或重合器的分合次数，当达到预定整定的次数后，分段器能在无故障电流的情况下自动分闸（滞后0.1～0.25s）并闭锁，保持分闸状态，起到隔离线路故障区段的作用。如为瞬时故障，因断路器或重合器未达到整定的分合次数，分段器能保持合闸状态不变，以保证断路器或重合器重合成功后线路恢复正常供电，并将计数清零。因此，也称为过流脉冲计数型分段器。分段器一般均安装在线路上，它与重合器的主要区别是分段器不能开断短路电流，但是能在线路短路时耐受短路电流的动、热效应。重合分段器的关键部件是故障检测继电器（FDR）。根据判断故障方式的不同，分段器可分为电压——时间型分段器和过流脉冲计数型分段器。Page11环网柜一组高压开关设备装在钢板金属柜体内或做成拼装间隔式环网供电单元的电气设备，其核心部分采用负荷开关和熔断器，具有结构简单、体积小、价格低、可提高供电参数和性能以及供电安全等优点广泛使用于城市住宅小区、高层建筑、大型公共建筑、工厂企业等负荷中心的配电站以及箱式变电站中从供配电的角度来看，以中，小型容量为大多数,其配电变压器一般不超过1250KVA，长期稳定供电，高压开关不频繁操作Page12目前典型的馈线网络接线方式同一变电站二馈线“手拉手”不同变电站二馈线“手拉手”二馈线“手拉手”加分段开关环网柜接线Page13FTU典型应用及功能、性能需求分析Page14典型应用场合及功能模块分析集测量、保护、监控为一体的综合型自动监控装置。主要用于馈线沿线的柱上分段开关、联络开关、断路器、负荷开关、环网柜、开闭所等的就地保护和远方监控，实现馈线自动化的各种功能。功能模块分析数据采集转换模块数据处理模块控制输出模块通信模块用户输入处理模块、数据显示模块Page15信息采集功能描述①遥测线路电压、电流和有功功率、无功功率、功率因数、频率等模拟量考虑到一般线路的故障电流远大于正常负荷电流，要采集故障信息必须要求则能提供较大的电流动态输入范围直流信号的测量：操作电源电压、蓄电池容量②遥信设备的运行状态信息（如开关当前位置、开关失灵信号、各种越限动作跳闸信号、重合闸动作信号、小电流接地故障信号等）特殊的遥信信息标志记录FTU运行状态信息：各类功能的闭锁信号，如大电流闭锁、远方跳闸及闭锁、监视跳闸及闭锁等远方/就地控制切换位置。③遥控和遥调信息接受并执行主站端发来的遥控和遥调命令。具体包括直接执行设备跳闸、合闸的操作信号和控制状态管理信号如重合闸投入/退出、小电流接地的投入/退出、事件记录的投入/退出等Page16故障检测与处理①继电保护功能根据馈线系统的特点，典型的继电保护功能应包括反时限过流、定时限过流故障检测，就地负荷管理与控制（负荷开关过载重合、低周减载）、失压跳闸、零序电流检测、接地选线、PT断线检测。②故障隔离与非故障区段恢复供电控制开关执行分合闸或闭锁操作永久故障时的分闸及闭锁命令供电恢复后的合闸命令。合闸后监测到故障时的分闸及闭锁命令能用新功能整定替换原来得整定。禁止联络断路器合闸。Page17通信功能FTU(RMU)与配电中心或二级主站通信①数据传输的完整性②时间响应的快速性③不同数据传输的优先级和不同响应时间FTU(RMU)与其他智能设备间的通信应有底层相互通信的接口，并将这些接口互连成网与其智能设备如变电站馈线出现保护、配变监测（控）终端通信，收集其相关信息并转发至上层监控系统。综合相关信息，为故障隔离和恢复供电就地动作提供参考Page18其他功能①事件记录开关状态量发生变化的时刻和先后顺序（SOE)；馈线发生短路/接地故障的时间；故障及开关动作过程中的关键电量信息；电源发生故障的时间；装置异常及故障②功能设置远方或就地设置终端运行的日历时钟，保护及自动控制整定值、保护投退、通信参数、电流电压通道比例系数、操作权限及密码等③电源管理主电源与备用蓄电池自动投切可至少维持FTU装置连续2小时工作，同时保证主开关能完成4次分、合操作对电源电压及蓄电池剩余容量进行监视、记录和报警；蓄电池充放电管理④自诊断与自恢复Page19以环网柜为实际模型提出对FTU(RMU)的功能性能需求Page20环网柜主要元件配置各种单元可组成不同方案母线单元负荷开关单元变压器保护单元电缆线路进线或出线单元计量单元主要元件负荷开关、接地开关、高压熔断器、避雷器电容器电压互感器、电流互感器、高压带电显示器Page21环网柜监控输入输出容量分析环网柜典型配置为2条10KV进线及若干出线开关共箱组成2条进线通过联络开关组成手拉手环网供电，通常采用一路10KV做主供，一路10KV做备用需采集（控制）的信息点：①每条进线配置3相PT，共2×3PT信号②每条进线配置2相CT，共2×2CT信号③按8路负荷开关计，16路开关输入量④按8路负荷开关计，8路开关输出量⑤2路直流输入（电源电压及蓄电池容量）Page22环网柜输入输出信号分析电压互感器额定电压比10KV/0.1KV,10/√3KV/0.1/√3KV精度0.2/0.5额定输出30/50VA绝缘水平12KV电流互感器额定二次电流5A/1A额定绝缘水平12KV精度0.2/0.5额定输出10/15VAPage23开关量输入开关分合开关手合、手跳开关气体压力状态开关储能状态开关机械闭锁状态干节点采集开关量输出开出信号总电源控制就地手开、合开出控制开关分合控制事故出口故障出口告警出口Page24FTU(RMU)功能性能描述信息采集遥测CT：3×4路，额定输入5A，测量范围2％～200％，测量值≤120%，0.5级;PT：3＋3路，额定输入100V，测量范围10％～200％，测量值≤120%，0.5级;4条回路的功率计算：P，Q，S，精度1级4条回路的电量计算：有功电量，精度1级；无功电量，精度2级4条回路的频率，功率因数，精度1级DC输入：2路，测量范围10～36V,精度1级刷新时间：模拟量200ms，计算量2s交流电流、交流电压、直流电压有越限报警功能遥控容量：8路输出触点容量：8A/250VAC,8A/30VDC继电器输出保持时间：0.2～99秒可选，缺省值2秒具有继电器输出闭锁功能遥信容量：16路（含备用4路）输入形式：无源节点输入，光电隔离开关量输入状态分辨率：2ms开关量输入状态去抖时间：60ms状态变化SOE容量：80个，掉电不丢失本地输出控制SOE容量：20个，掉电不丢失四路备用开关量输入：可设置为脉冲输入方式，脉宽20ms脉冲计数（Max）：65535×65535，掉电不丢失DI1～DI5可累计开关量状态变位次数可记录65535次Page25FTU(RMU)传输通讯功能性能描述通信功能①以太网接口10Base-T/100Base-Tx符合IEEE802.3/IEEE802.3u标准RJ45标准接口TCP/IP/UDP等协议IEC61850通信规约可通过光纤转RJ45实现数据远传②RS232/RS485接口本地功能与其他IED间的通信及信息交互速率1200～38400bps维护规约/IEC60870-101通信规约③GPRS/CDMA无线通信接口（适用于农网架空线路柱上式FTU）数据远传IEC60870-101通信规约/基于无线公网/专网的专用通信规约Page26FTU(RMU)控制管理功能性能描述故障隔离及供电恢复①通信正常情况接收控制中心主站/子站控制命令执行遥控操作接