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配电智能终端详解及技术发展方向

2024-07-18分类:CPEM推荐 / CPEM推荐来源:CPEM全国电力设备管理网
【CPEM全国电力设备管理网】

配网智能终端

介绍

配网智能终端包括:

1. 馈线终端(FTU, Feeder Terminal Unit): FTU通常安装在配电网的架空线路杆塔上,负责监测和控制架空线路的开关设备,如分段器、负荷开关等。它能够进行故障检测、定位、隔离,并支持非故障区域的快速复电。

2. 配电终端(DTU, Distribution Terminal Unit): DTU主要部署在开闭所、环网柜、小型变电站、箱式变电站等位置,负责采集和处理电压、电流、功率等电气参数,执行开关的分合操作,实现故障处理及区域的供电恢复。它对于提升中压配电网的自动化水平至关重要。

3. 配变终端(TTU, Transformer Terminal Unit): TTU专注于配电变压器的监控,安装在配电变压器现场,负责监测变压器的运行状态,包括电压、电流、有功/无功功率、功率因数以及电能量等,并能进行过载、低效运行等异常情况的预警。


关于FTU 

FTU(Feeder Terminal Unit),即馈线终端单元,是配电自动化系统中的关键组件之一,主要应用于中低压配电网的监控与管理。以下是关于配电FTU的详细介绍:

箱式FTU

罩式FTU

图片来源:长园深瑞继保自动化有限公司


基本概念: 

FTU安装在配电系统的馈线(通常指10kV及以下电压等级的线路)上,尤其是安装在柱上开关、环网柜等设备旁,用于实现对这些设备的远程监控与控制。它是连接配电自动化主站与现场配电设备的桥梁,能够实时采集和传输设备运行的各种数据,并执行主站下发的控制指令。

主要功能:

1. 遥测(Telemetry):测量并上报电压、电流、功率、电能量等电能参数,以及设备状态(如开关位置)等信息。

2. 遥控(Remote Control):接收并执行配电主站发送的控制命令,如分闸、合闸操作,实现对馈线的远程控制。

3. 遥信(Remote Signal):监测并报告设备状态变化(如开关跳闸、故障信号等),以及环境条件(如温度、湿度)。

4. 故障检测与处理:具备故障检测能力,如识别相间短路、接地故障等,并参与故障隔离和非故障区段的快速复电策略。

5. 保护功能:根据预设的逻辑和参数,执行保护动作,避免设备损坏或事故扩大。

6. 自诊断与维护:具有自我检测功能,可检测自身硬件(如内存、时钟、I/O接口)的异常,并向主站报告。

通信能力: 

FTU通常配备有多种通信接口,如光纤、无线(GPRS/3G/4G/5G、无线电等)或有线(以太网、串口等),以适应不同地区的通信需求,确保与配电主站或配电子站之间的稳定通讯。

应用意义:

1.提升供电可靠性:通过快速故障定位与隔离,减少停电范围和时间,提高用户供电质量。

2.运维效率:减少人工巡检负担,实现远程监控和管理,提高运维效率。

3.资产管理:提供详尽的设备运行数据,有助于资产的优化配置和维护计划的制定。

4.辅助决策:为主站提供实时数据支持,帮助决策者做出更精准的操作决策。


关于DTU 

DTU(Distribution Terminal Unit),全称为配电终端单元,是配电自动化系统中的关键设备之一,主要应用于中低压配电网络中,负责数据采集、处理、控制与通信任务,以实现对配电网的实时监控、高效管理与故障快速响应。下面是对配电DTU的详细介绍:


集中式DTU

图片来源:长园深瑞继保自动化有限公司


功能特点

1. 数据采集:配电DTU能够实时监测电力系统的各项参数,包括但不限于线路电压、电流、有功功率、无功功率、电能量、故障电流等,这些数据对于评估电网运行状态至关重要。

2. 控制功能:它支持遥控操作,如开关分合闸控制,能够在接到主站指令后迅速执行操作,对电网故障做出快速响应,实现故障隔离和非故障区域的恢复供电。

3. 保护功能:具备线路故障检测和保护逻辑,能在检测到线路异常(如短路、过载)时,及时采取措施如跳闸保护,防止事故扩大。

4. 通信能力:DTU配备了多种通信接口和通信规约,能够通过无线(如GPRS/3G/4G/5G、Wi-Fi)或有线(如以太网、光纤)方式与配电主站系统进行数据交换,确保数据的实时传输和命令的准确下达。

5. 软件组态配置:支持灵活的软件配置,可根据实际需要调整监控和控制策略,实现功能模块的自由组合,以适应不同的电网结构和管理需求。

6. 记录与存储:内置数据记录功能,能够存储历史数据和事件记录,便于后期分析和故障追溯。

7. 安全与可靠性:设计时强调高可靠性与安全性,确保在恶劣环境和电网故障情况下仍能稳定工作。

设计原则与应用

1.集散式设计:采用集散式设计模式,将控制与数据处理分散到各个终端,提高系统整体的灵活性和稳定性。

2.兼容性与标准化:遵循行业标准通信规约,确保与不同厂商的设备和系统之间的互操作性。

3.降低维护成本:通过实时监控和远程控制,减少人工巡检需求,有效降低配电网络的运维成本。

4.微机保护:集成线路微机保护功能,实现对配电线路的智能化保护,提高电网的安全性。

应用场景

配电DTU广泛应用于城市配电网、农村电网、工业区配电、重要负荷供电线路等领域,是实现智能电网、提升电网自动化水平和供电可靠性的重要技术手段。

综上所述,配电DTU作为配电自动化的核心组件,通过其强大的数据处理、控制和通信能力,对提升配电网的运行效率、保障供电质量和加速故障处理起着至关重要的作用。


关于TTU

TTU,全称为配电变压器监测终端(TransformerTerminalUnit或distribution Transformer supervisory Terminal Unit)是电力配电网中一个关键的自动化设备,主要应用于柱上配电变压器、箱式变电站和小区变电站等场所,用于实现对配电变压器运行状态的实时监测与控制,以及数据的远程传输。以下是TTU的详细功能和特点:

  图片来源:长园深瑞继保自动化有限公司


主要功能

1. 数据采集与监控:

(1)实时监测配电变压器的运行参数,包括但不限于电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、电能量、温度等。

(2)对变压器运行状态进行监控,及时发现过载、低电压、三相不平衡等异常情况。

2. 控制功能:

(1)具备就地和远方控制能力,可以执行无功补偿控制、有载调压等操作,以优化配电网络的运行效率和电能质量。

(2)支持故障告警与保护动作,如过流保护、短路保护等,及时隔离故障,减少停电范围。

3. 通信功能:

(1)通过各种通信方式(如GPRS/4G/5G、光纤、无线专网等)与主站系统进行数据交互,上传实时监测数据,接收并执行遥控指令。

(2)支持与其他智能装置如DTU(馈线终端)、FTU(馈线终端)等的协同工作,实现配电网的全面自动化管理。

4. 事件记录与分析:

(1)记录变压器和TTU本身的停电记录、开关变位事件、故障报警历史等,为故障分析和运维决策提供依据。

(2)提供数据分析功能,帮助识别配电系统的潜在问题和优化点。

5. 本地显示与操作:

(1)提供本地显示屏,展示关键运行参数,便于现场人员快速了解设备状态。

(2)支持现场参数设置和调试,便于维护和管理。

6. 扩展功能:

(1)部分TTU还可以集成电能计量功能,实现对用户侧电能的精确计量。

(2)支持与其他智能电网应用如分布式发电接入、需求侧管理等的集成。

技术特点

1.稳定性与可靠性:采用高性能硬件和实时操作系统,确保长期稳定运行。

2.智能化:具备自诊断、自恢复功能,提高系统整体的可用性和维护效率。

3.兼容性与标准化:遵循行业标准和协议(如DL/T 634.5101-2002规约),易于集成到现有的配电自动化系统中。

4.安全性:具备数据加密和安全认证机制,保证数据传输的安全性。

随着智能电网的发展,TTU作为配电自动化系统的重要组成部分,其功能和性能也在不断进化,以适应更加复杂多变的电网环境和更高的管理需求。


配电智能终端

技术发展方向

FTU(馈线终端单元)

1. 增强的故障检测与定位能力:采用更先进的算法,如基于人工智能的故障识别技术,实现快速准确的故障判断与隔离,减少停电时间和范围。

2. 智能化与自愈功能:集成更高级的自动化控制策略,支持智能分布式馈线自动化,能够自动执行故障处理流程,加速恢复供电。

3. 通信技术升级:采用5G、LPWAN(低功耗广域网)等新一代通信技术,提高数据传输速度与可靠性,支持更广泛的物联网连接。

4. 边缘计算能力:增加本地计算资源,实现实时数据分析与决策,减少对中心控制系统的依赖,提升响应速度。

5. 安全防护加强:随着智能电网对网络安全要求的提升,FTU将集成更高级别的加密技术和安全协议,防止黑客攻击和数据泄露。


DTU(配电终端单元/数据传输装置)

1. 多功能集成:进一步整合监控、保护、控制与通信功能,形成更全面的解决方案,支持更多元化的应用场景。

2. 高精度测量与分析:提升电压、电流等电气参数的测量精度,集成电能质量分析功能,为电网优化提供精确数据。

3. 灵活配置与扩展性:模块化设计,支持即插即用的扩展模块,便于根据实际需要进行功能升级或定制服务。

4. 云端协同:强化与云端平台的交互能力,实现数据远程管理、诊断和软件更新,提高运维效率。

5. 能源管理系统集成:更好地融入智能电网的能源管理系统,支持需求响应、分布式能源接入等高级应用。


TTU(配电变压器终端单元)

1. 高效能管理:加强对变压器负载、效率及健康状态的实时监测,实现高效能管理与预防性维护。

2. 精准负荷控制:结合智能电表数据,实施精准负荷控制策略,优化配电网负荷平衡,提高电能利用效率。

3. 环境适应性提升:针对户外恶劣环境,采用更耐用材料与设计,提升防尘防水等级,确保长期稳定运行。

4. 非侵入式检测技术:集成非侵入式检测技术,如局部放电检测,提前预警变压器潜在故障。

5. 数据深度挖掘与应用:利用大数据和AI技术,对收集的大量运行数据进行深度分析,为变压器的资产管理、寿命预测等提供科学依据。

 产品图片来自:长园深瑞继保自动化有限公司,图片用于科普,非商用。

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