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配网自动化系统介绍20100129-积成电子-徐士华


积成电子配网自动化技术交流
徐士华 13375318568 0531-88018000-6150 95-8247666-6150 xushihua@ieslab.com.cn 积成电子股份有限公司

?25年从事电力自动化系统研发生产的经验,产品涵盖调度 自动化、配网自动化、变电站自动化、电量与营销自动化、 发电厂自动化多个领域。 ?国家软件产业基地“齐鲁软件园”骨干企业,信息系统集 成一级资质企业,通过了CMMIII认证。

?配网自动化产品在山东、福建、山西、四川、广东、河南、 湖南等各地得到广泛应用,并通过OEM的方式在国际市场得到 推广应用。

iES配网自动化解决方案
? 全系列的产品
? ? ? ? ? iES-DMS1000配电主站系统 iES-DAS1000配电子站 iES-OM3光调制解调器 iES-F30系列监控终端单元(FTU) iES-T20系列配变远方终端(TTU)

? 整体解决方案
? 一次系统规划与改造的方案规划设计 ? 自动化系统的设计与实施、通信系统规划 ? 主站、终端、通信的总体集成实施方案

主要内容
? ? ? ? ? ? 配电系统自动化概念及面向对象 系统结构及实施意义 系统实施的前提 系统功能 配电系统故障处理模式 积成的配电自动化产品及一体化解决方案

配电系统自动化的概念
利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络 技术,将配电网实时信息、离线信息、用户信息、

电网结构参数、地理信息进行集成,构成完整的自
动化管理系统,实现配电系统正常运行及事故情况 下的监测、保护、控制和配电管理。它是实时的配 电自动化与配电管理系统集成为一体的系统
摘自:中电联供电专业委员会起草的《配电自动化及管理系统功能规范》

配电自动化面向对象
? 配电系统自动化涉及范围主要 是指10kV中压系统,一般是从 变电站的主变低压侧和低压母 线开始,直至电力用户为止。 配电自动化主要处理此中压网 的一次设备(开闭所、环网柜、 柱上开关、变压器)的监测与 控制 ,以及基于地理信息系统 (GIS)的设备管理。
主变 主变侧刀闸 主变低压侧开关 10KV母线 母线侧刀闸 出线开关 出线刀闸 分段开关 母线侧刀闸

馈线段

馈线

系统结构
? 系统一般由下列层次组成: –配网主站 –配电子站(常设在变电 站内,可选配。) –配电远方终端(FTU、 DTU、TTU等) –通信网络

配网自动化结构图
配网主站

子站
DTU FTU

子站
DTU FTU

FTU/DTU

TTU

TTU

TTU

系统主要功能:
?SCADA监控 ?FA馈线自动化 ?GIS与管理功能 ?操作模拟仿真 ?配调防误操作功能

?与其它系统接口

系统图形化应用
绘图填库

应用层









带 电 分 析

故 障 分 析

故 障 恢 复

拓 扑 查 询

负 荷 管 理

设 备 管 理

操 作 模 拟

操 作 防 误

GIS图库

中间层

通讯 服务器

事项 服务器

数据处理 服务器

GIS 服务器

数据库 管理

通讯平台软总线

数据库

平台层
操作系统(Unix/Windows),TCP\IP通讯协议

实施配电系统自动化的意义
? 提高供电可靠性,缩短故障判别、隔离及非故障段恢复 供电时间;减少了因电网故障造成的巨大损失。 ? 改善电能质量,把最优质的电能提供给用户。 ? 改善用户服务水平 ? 提高配电网运行的经济性,提高设备利用率(减少备 用容量);降低配电网运行维护费用,降低线损,最大 限度地提高企业经济效益。 ? 配电系统自动化技术的飞速发展,推动了配电网一次设 施的科学合理规划,保证了配电系统的长期最优可持续 发展。

配电系统自动化实施前提
? 需要强壮的配电网结构 – 合理分配负荷,按照线路供电半径合理规划供电区 域,避免供电区域重叠; – 线路留有适当的备用容量,满足故障情况下负荷转 移的要求。 – 根据配电系统自动化的要求,对配电网进行改造, 并根据负荷转移的要求,规划设计新线路。 – 良好的一次设备。

配电系统自动化实施前提
? 需要强壮的配电网结构 – 合理分配负荷,按照线路供电半径合理规划供电区 域,避免供电区域重叠; – 线路留有适当的备用容量,满足故障情况下负荷转 移的要求。 – 根据配电系统自动化的要求,对配电网进行改造, 并根据负荷转移的要求,规划设计新线路。 – 良好的一次设备。

配电系统自动化实施前提(续)
? 基础数据的收集和整理

? 需收集较详细的一次设备属性。 ? 统计配电线路内负荷,预测用户用电需求。
? 收集配电线路相关数据(电压、电流、保护配置及定 值等)。 ? 较完善的配电网一次线路图(现状)。

配电网改造的原则和基本要求
在配网自动化实施的前提中最主要的一条就是具有强壮 的一次配电网架结构。这个具体要求可以参考《城市 中低压配电网改造技术导则》,但主要要求有以下几 个方面: – 首先应合理分配负荷,按照线路供电半径合理规划供 电区域,避免供电区域重叠; – 线路留有适当的备用容量,满足故障情况下负荷转移 的要求; – 根据配电系统自动化的要求,对配电网进行改造,并 根据负荷转移的要求,规划设计新线路; – 良好的一次设备;

配电网改造的原则和基本要求(续)
– – – – – 实现环网供电、开环运行; .线路供电半径小于3公里; 导线截面选择满足10年负荷发展需要; 线路容载比满足负荷转移的要求,具体要求如下: 线路装接总容量不超过13000kva中,这个数值根据变 电站出线开关容量的不同而不同; – 每段装接容量不超过2500kva; – 实施无功就地补偿。实施此功能是降低网损,提高线 路供电能力,及提高电能质量的有效措施。

开关类型(包含开闭所与环网内的开关)
? 1、电流型就地保护功能(断路器) 能检测故障电流、具有灭弧能力,可以拉开、重合故 障电流,造价很高 2、电压型(重合器) 具有重合故障电流的能力。 3、普通负荷开关 不具有拉弧能力(不具有开断故障电流的能力, 但允许特殊情况下开断负荷电流)

?

?

对10kV开关的基本要求
1. 具有自动化接口,能够采集电压、电流及开关 状态 2. 电动操作机构为直流24V,以保证在线路停电时 能由备用电池供电完成对开关的遥控操作,开 闭所(环网柜)内可以由220VAC供电,但要保 证有备用电源点提供双电源输入。 3. 优先选用负荷开关,不要选用重合器

故障处理模式
1、就地控制的馈线自动化 电压型就地隔离故障(重合器) 电流型就地故障隔离(断路器) 2、具有通信集中控制的配电自动化 配电主站参与的故障处理(普通负荷开关)

DA功能实现演示及功能说明
? DA基本功能说明
– 故障定位 以现场终端采集的故障信号(一般为过流)为启动信 号,来确定故障位置 – 故障隔离 通过遥控操作将故障段两侧的负荷开关接开 – 非故障段恢复供电 将非故障区域恢复供电

故障隔离与恢复方 案具体内容

故障前区域 仍由10KV出 线开关供电

故障区域

故障点后由对侧 胜利线供电

DA功能实现演示及功能说明
? 积成特色DA功能说明
– 基于配电网的实时拓扑关系,不受电网运行方式的限制, 只要遥信正确 – 对多重故障的处理(杨家坪局已经实现) – 恢复供电时考虑了备用电源的容量(历史统计最大值、 此断面前24小时运行最大值或断面实时数据) – 方案遥控时允许人工干预 – 方案执行或放弃后在人机界面中保留历史方案 – DA遥控失败时允许重复遥控 – 在人机会话中查询DA方案涉及的过流元件与分析过程

DA故障隔离的充分考虑
? 基于主站拓扑分析,适应各种电网结构与各种运行方 式 ? 环网柜母线故障切除时,可外推一级,隔离掉整个环 网柜 ? 恢复方案的容量考虑(在线电流计算,历史运行数据 参考) ? 全线失电情况下的负荷转供电方案 ? 正常过负荷的特殊要求处理 ? 瞬时故障,故障区域的判断与提示 ? 经受了实际现场运行的考验

GIS与配网实时系统关系 ? 完全独立,图形与模型无关,接口通信
– 双方独立实现各自的功能,两者之间的交互仅限于实时数据 – 目前配电自动化系统建设采用的最通用模式

? 分开建设,松耦合,模型唯一
– SCADA系统模型、图形来自GIS系统 – SCADA向GIS系统提供实时数据 – GIS向SCADA提供设备信息 – 目前已经在福建省采用这种模式,与吉奥GIS实现一体化接口功能, 并由SCADA系统采用增量变更的方式处理后期图形和模型的改变

? 基于GIS平台的SCADA
– 整个系统基于GIS设计,SCADA只是GIS系统的一个子功能

配网调度操作防误功能
? ? ? ? ? 完全基于电网当前的拓扑状态 支持丰富的防误规则库 可对用户置入标签(挂牌)进行判断防误 提示信息丰富(操作将会造成的后果) 提供操作票记录功能

在线故障模拟仿真
? 直接在系统中对当前电网运行状态下的任何区段进 行任意故障模拟,不受网络拓扑结构和运行方式的 影响 ? 与实时在线完全一致的故障处理方案 ? 方便的调试与实验方法 ? 对电网事故处理的研究与模拟

多地理平台设计、GIS一体化
? 上层接口统一设计 ? 电力设备、图形抽象化 ? GIS平台无关性
? MapInfo、ArcInfo、Grow、GeoStar等

? GIS图上的实时监控 ? GIS图与电气接线图对应与切换

与MIS网的安全隔离设计
? 基于WEB方式的实时信息发布 ? 符合国家经贸委30号令要求 ? 电监会5号令 ? 电力系统二次安全防护方案 ? 严格的物理隔离 ? 防止非法袭击

iES-DAS1000子站系统
? 基本结构及功能 ? 可采用普通工业工控机、嵌入式低功耗工控机(低功 耗免风扇CPU、电子盘、免电源风扇、嵌入式XPE操作 系统) ? 具备完善的SCADA/DA功能 ? 支持完善前置数据接入和数据转发能力 ? 可独立主站之外运行,完成本区域的DA功能

配电终端产品
– iES-F30 系列FTU

iES-F30系列馈线监控终端
? FTU主测控单元通过CAN总线连接,可配置

成适用于不同应用场合配电终端产品,有
效减少产品维护种类。

柱上FTU

环网柜FTU

开闭所FTU

F30适用范围
?一个主单元设计满足1-8回线路的监测和 控制要求。适用于柱上开关、八回线路 的环网柜。

?一个主单元通过现场总线网络连接1-7个 子单元的方式可监测 1-192个交流量, 适用于开闭所、配电室进出线密集的场 所。

iES-F30结构及组成
通讯组件 多功能电源 免维护 电池组

F30系统主要有以下功 能模块组成 ?测控单元模块 ?多功能电源模块 ?本地操作模块 ?通讯功能模块等

接 线 端 子 排

F301 CAN 网接口 单元

F302
CAN 网接口

F304
CAN 网接口

F305
CAN 网接口

CAN 网线

单元类别
F30系列单元类别
为使FTU馈线自动化终端适用于柱上、环网柜、 开闭所等不同环境,F30监控终端设计了5种主处理 单元即F301、F302、F303、F304、F305,各单元的 硬件配置有一定的差别,软件功能基本一致,以适 用于不同的应用场所,满足不同性能价格比的需求。

F301-F304单元
功 能 指 标 单 元 类 别
F301 电流个数 5A/50A 9 F302 12 F303 6 F304 3

电压个数
直流输入

120VAC
±30VDC

6
4

3
4

3
2

6
2

遥信输入

24VDC
10A@240VA C

24
4分4合

24
4分4合

16
2分2合

16
2分2合

遥控输出 10A@28VDC/ 基本通道 扩展通道

2-232/2-422 4-232/2-422

通讯规约

DNP3、101、104

F305单元类别

F305单元参数配置
功 能 电流个数 电压个数 指 标 5A/50A 120VAC 功能点数量 15/18 6

直流输入
遥信输入 遥控输出 串口通道 网络通道 通讯规约

±30VDC
24VDC 10A@28VDC/ 10A@240VAC RS232/422/485 10M/100M DNP3.0、101、104

1-8
32/64 12/16 2 1

F301单元

F303单元

F305单元

F305单元遥信组件

F305单元遥控组件

F305单元电压组件

F305单元电流组件

iES-F30系列馈线监控终端

系统类别

配电终端装置类别
根据配电系统馈线自动化终端的应用环境及监 控对象的差别,积成电子针对不同应用场所推出了 以下三种馈线监控系统: iES-F30A开闭所馈线监控系统 ?iES-F30B环网柜馈线监控系统 ?iES-F30C柱上开关馈线监控系统

馈线监控终端类型表
产品类别 组成单元 F301、F302、F303、F304、 F305的一个或几个 适用场合 备注

F30A

开闭所

根据开闭所规模确定单元数量

F30B

主要是F301、F302或F305

环网柜

一般情况下一个单元足够,在监控 路数多的情况下可增加单元数量

F30C

F303或F304

柱上开关

通常由一个单元组成

以上各系统的组合非常灵活,可以根据监控对象的规模来配 置相应的监控单元,最大可能地减少系统的浪费。

iES-F30C柱 上开关馈线 监控装置

柱上开关 FTU机柜内 部示意图

柱上开关FTU 机柜内部照 片

柱上开关FTU机柜内部操作箱示意图

iES-F30B环网柜馈线监控装置

环网柜FTU机柜 内部示意图

环网柜FTU机柜内部照片

iES-F30A开 闭所馈线监 控系统

开闭所FTU内 部示意图

开闭所FTU内部照片

iES-F30系列FTU功能

装置功能

SCADA功能 故障检测功能 智能电源功能 当地操作功能 通信管理功能

SCADA功能

SCADA功能
模拟输入量(YC) 状态输入量(YX、YM) 控制输出量(YK)

SCADA功能

单元模拟量输入 交流模拟量(9-24路) 电压范围:220V/ 100V 过载能力: 2Un 电流范围: 5A、1A 过载能力:10In 测量精度0.2% 交流模拟量的计算值 有功、无功功率、视在功率、有功电度、无功电度、功率因数、相角、 频率等 可以根据现场实际情况,由软件来设置具体接线方式。 直流模拟量(2-8路) 输入范围:±30V;测量精度:0.2%

SCADA功能

单元状态量输入(YX、YM) 路数:16、24、32、64路 SOE分辨率:2ms 遥信电压: 24 VDC(可内部提供) 利用配套提供的配置软件,可对每一路状态量输入 配置成SOE(顺序事件记录)及COS(状态变位)或 配置成脉冲累加器。

SCADA功能

单元控制量输出(YK) 路数:2、4、6、8 输出继电器容量: 28VDC/10A、240VAC/10A

SCADA功能

控制量输出(YK)—SBO 特殊设计的ASIC逻辑,使微处理器按照一定的逻辑 顺序选通硬件控制电路及继电器驱动器,保证操作 的可靠性。并通过返校,检查状态是否正确。 具有硬件设计保证的单点故障保护。只允许同时一 路控制量输出。 当地/远方开关选择。

故障检测功能
F30可以检测和区分出三个等级故障: 负荷过流、瞬时性故障、永久性故 障。 负荷过流:当线路过负荷,但尚不太影响线路安全运行的情况,F30检测 到电流超过“过流启动”预置值,只产生过流遥信告警信号。 瞬时性故障:当出现瞬时性故障时, F30检测并按预置程序判断变电站 断路器跳闸,断路器一次或多次重合成功后,切除故障恢复供电。F30发 出过流遥信、断路器动作两种告警信号。 永久性故障:当出现永久性故障时,F30检测并按预置程序判断变电站断 路器跳闸,断路器一次或多次重合失败后,断路器跳闸闭锁切除故障。 这时F30发出过流遥信、断路器动作、断路器闭锁三种告警信号。

智能电源功能

智能电源功能
一次电源 输入额定值:220VAC ,110VAC 输入范围:220VAC ±20%,110VAC ±20% 输出电压:24VDC ±10%,48VDC±10% 双交流输入:一组失电,可自动切换。 功率:正常输出90W,瞬间可达360W。

智能电源功能
蓄电池 蓄电池:12V /12Ah×2(4) 监测点(遥信):交流电源投入退出、充电器 故障、蓄电池报警(蓄电池电压过低、电池过 充电等) 具有温度补偿漂移浮充和过放电、过流等保护 功能

本地操作功能

本地操作功能
本地显示: 运行方式:当地/远方转换(遥信)、开关位置、AC 投入退出、电池故障等 本地控制: 可靠断开远方遥控回路、运行方式选择、操作开关 分合

通讯功能

通讯功能
CAN网接口 CAN主节点:作为CAN网主节点下发参数、操作命令、 接受从节点的实时数据;与主站通信,接受主站命 令,上报实时数据;转发其他智能设备的数据。 CAN从节点:CAN网从节点接收主节点下发的参数、 操作命令,上报本节点的实时数据。

通讯功能

串口 串口数:2-6 波特率:300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 类 型:RS232 ×6 、RS485/232 ×4 规 约:101,DNP3.0,DL451-91

通讯功能

以太网口: 标准以太网接口,符合IEEE802.3标准 速率10M/100M自适用 部颁104规约、DNP over Lan

iES-F30系列FTU特点

主要特点

装置模块化设计,系统组态灵活。采用分布式网络 结构(CAN网),以基本测控单元为节点,通过控制 局域网互联构成系统。 测量精确:实时计算电压、电流、零序电流、相角、 功率因数等参数,测量误差<0.2%,计算误差<0.5%。 丰富灵活的通讯手段,可通过控制局域网和RS232、 RS485等方式同时收发或转发数据信息。

主要特点
将DSP技术应用到交流采样和电力系统故障检测中, 优化的自动校准、自动跟踪交流采样技术,实现了 交流测量的免调节、免维护、免校准,保证了系统 的准确度和稳定性。 双重掉电保护功能,实现蓄电池自动无扰切换和无 供电、无蓄电池条件下的数据保护。配合主站系统 电池巡检、电池活化功能. 具有远程维护功能。用户能简单方便的对各种参数 进行整定。大大减少了现场的维护工作量。

主要特点

自主版权的大规模专用集成电路(ASIC),多层 板和表面贴装工艺,使系统集成度大为提高,更加 安全可靠; 高等级防护外壳,抗干扰能力强,能经受高压、 雷电、及高频信号干扰,电磁兼容性符合严酷级行 业标准。工作温度范围宽,可工作于-40℃~ +70℃ 之间。

资质文件

资质文件

配电通讯产品
? iES-OM3系列光Modem

iES-OM3光M的功能特点
主站系统

主光M

光M

光M

光M

备光M

FTU

TTU

抄表数据

FTU

TTU

抄表数据

? 每条光路传输速率高达66Mbps,同时支持 8 路数据(RS232/RS485可 配,速率300bps-115.2Kbps自适应)。 ? 配置灵活:可组成单环、双环及链状光纤网络。 ? 链状结构组网时,配置主备节点实现自愈功能 ? 同一信道的上行数据和下行数据用不同的通道传输,避免数据冲突, 实现串口传输全双工。 ? 可以提供多种电源输入,适用于不同的现场条件。

配电通讯系统层次图
主 站 局 域 网(双网)

10M/100M

数据采集子网

以太网口

终端服务器

网桥
2M(E1) 2M(E1)
2M E1口 SDH光节点

PCM设备

SDH光节点 2M E1口

一层光纤环网

SDH光节点

网桥
10M/100M

2M E1口

子站/通讯集控站
光M
光M

终端层(FTU)光纤环网
光M 光M 光M 光M 光M

FTU 光M 光M

FTU

FTU

配电终端(FTU)光纤环网
光M

光M

FTU

FTU

配变终端(TTU)光纤环 网
光M

光M

配变终端(TTU)RS485总线

FTU

TTU

TTU TTU

TTU

TTU

产品荣誉
? iES-DMS1000,国家重点新产品 ? iES-DMS1000,国家高技术产业发展项目 (国家发改委专项奖励) ? iES-DMS1000,山东省优秀软件产品 ? iES-DMS1000,济南市科学技术进步奖 ? iES-DDS2000,国家火炬计划项目 ? iES-F30,国家重点新产品 ? iES-F30,国家企业技术进步与产业升级专项 (国家发改委专项奖励) ? iES-F30,济南市科学技术进步奖

产品主要业绩
? ? ? ? ? 广东电网公司深圳供电局(主站、终端) 广东电网公司广州供电局(主站、终端) 五粮液集团(主站、终端) 重庆城区供电局配网自动化主站 新加坡、泰国、越南等东南亚地区 (调配一体化主站、终端) ? 福建省电力培训中心(主站、终端、通讯及模拟 设备) ? 福建永安水电学院配网仿真培训系统(主站、终 端、通讯及模拟设备) ? 福建省福州电业局(主站、终端)

产品主要业绩
? ? ? ? ? ? ? ? 厦门海沧供电公司(调配一体化) 厦门集美供电公司(调配一体化) 厦门湖里供电公司(调配一体化) 广东中山供电局(终端) 重庆杨家坪供电局(主站) 福建晋江电力公司(主站、终端) 山西阳泉电业局(主站、终端) 山西长治电业局(主站、终端)

产品主要业绩
? ? ? ? ? ? ? ? 福建泉州电业局(主站、终端) 福建南平电业局(主站、终端) 福建厦门电业局(主站、终端) 福建漳州电业局(主站、终端) 福建龙岩电业局(主站、终端) 福建三明电业局(主站、终端) 临沂供电公司(主站、终端) 威海供电公司(主站、终端)

产品主要业绩
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 济南供电公司(主站、终端) 烟台供电公司(主站、终端) 日照供电公司(主站、终端) 东营供电公司(主站、终端) 菏泽供电公司(主站、终端) 德州供电公司(主站、终端) 聊城供电公司(主站、终端) 山东临邑电业局(调配一体化) 山东阳信电业局(调配一体化) 湖南汉寿电业局(调配一体化) 四川成都电业局(终端) 河南辉县电业局(主站、终端)

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