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1、2017年5月,配电设备一二次融合技术方案,目 录,工作背景,为贯彻国家发改委和能源局相关文件精神，落实公司党组工作部署，解决配电网规模化建设改造中增量设备配电自动化覆盖以及一二次设备不匹配的问题，同时实现线损“四分”（分区、分压、分元件、分台区）同期管理目标，扎实推进10（20/6）千伏同期分线线损管理，不断提高线损管理精益化水平，提升公司经营效益，提出配电设备一二次融合技术方案。,现存问题一、二次设备接口不匹配，兼容性、扩展性、互换性差；一、二次设备厂家责任纠纷；支撑线损计算、单相接地故障检测需求；遥信抖动、设备凝露现象；缺乏一、二次设备联动测试机制。,工作内容编写柱上开关、环网柜一二次融
2、合技术方案；编写成套化设备招标采购技术规范书；编写一二次融合检测规范。,工作背景,【产品设计及现场应用问题汇总】,2016版配电设备一二次融合技术方案在应用过程中存在如下问题：电阻分压式电压传感器存在感应高电压的隐患（分压电阻烧坏后二次会感应1100V以上高电压）。大量使用降低线路对地绝缘电阻。测量精度受电缆分布参数、接地、航插影响较大，角差难以校准。带负载能力弱，抗干扰性差，二次侧需要负载阻抗匹配。传输电缆参数的高温一致性差，各相一致性差电容分压式电压传感器（相电压测量）参数一致性差，生成过程中需要挑选器件，存在生成效率低的问题。普通电容温度稳定性差，难以满足全温度范围内精度要求；稳定性高的
3、电容体积大；全温度范围内能满足精度要求的电容需要特制，成本高。,目 录,总体思路和目标,【总体思路】,通过提高配电一二次设备的标准化、集成化水平，提升配电设备运行水平、运维质量与效率，满足线损管理的技术要求，服务配电网建设改造行动计划。为了稳妥推进一、二次融合技术，协调传统成熟技术的可靠性与新技术不确定性之间矛盾，本技术方案分两个阶段推进：第一阶段为配电设备的一二次成套阶段，主要工作为将常规电磁式互感器（零序电压除外）与一次本体设备组合，并采用标准化航空插接头与终端设备进行测量、计量、控制信息交互，实现一二次成套设备招标采购与检测。第二阶段为配电设备的一二次融合阶段，结合一次设备标准化设计工作
4、同步开展，主要工作为将一次本体设备、高精度传感器与二次终端设备融合，实现“可靠性、小型化、平台化、通用性、经济性”目标。,总体思路和目标,【工作目标】,一二次成套阶段方案（第一阶段）该阶段目标为实现一二次设备接口标准化和成套化招标采购与检测，满足线损采集、就地型馈线自动化、单相接地故障检测的要求。一二次融合阶段方案（第二阶段）该阶段与一次设备标准化工作同步推进，目标为实现一二次设备高度融合，满足分段线损管理、就地型馈线自动化、单相接地故障检测、装置级互换、工厂化维修、即插即用及自动化检测的要求，解决成套设备绝缘配合、电磁兼容、寿命匹配等问题。根据第一阶段的应用情况，配电一二次设备采用一体化设计
5、理念，终端产品设计遵循小型化、标准化、即插即用的原则，满足不同厂家装置互换的要求。各阶段应提供相应的一二次融合成套化设备招标技术规范书和检测规范。,目 录,柱上开关一二次成套方案,【典型柱上开关的分类分析】,柱上开关一二次成套方案,【成套设备总体要求】,柱上开关一二次融合按应用功能不同可分为：分段负荷开关成套、分段断路器成套、分界负荷开关成套、分界断路器成套设备四种。,柱上开关一二次成套方案,【成套设备总体要求】,柱上开关成套设备具备自适应综合型就地馈线自动化功能，不依赖主站和通信,通过短路/接地故障检测技术、无压分闸、故障路径自适应延时来电合闸等控制逻辑，自适应多分支多联络配电网架，实现单相
6、接地故障的就地选线、区段定位与隔离；配合变电站出线开关一次合闸，实现永久性短路故障的区段定位和瞬时性故障供电恢复；配合变电站出线开关二次合闸，实现永久性故障的就地自动隔离和故障上游区域供电恢复。成套设备满足国家电网公司就地型馈线自动化实施应用技术方案相关要求，支持自适应综合型、电压时间型、电压电流时间型馈线自动化逻辑。二遥动作型FTU在满足信息安全条件时，不改变硬件设备，可扩展远方控制功能。,柱上开关一二次成套方案,【互感器/传感器配置方案】,柱上开关一二次成套方案,在零序电压信号采集的应用方面，日本在20世纪80年代就开始使用电子式电压传感器，其原因是缺少合适的方式对小电流接地系统的零序电压
7、进行采集，用来进行单相接地故障的检测和保护。日本不使用三相五柱式电压互感器采集零序电压的原因：1）不能通过测线路的绝缘电阻或者耐压试验，来进行一次侧线路的绝缘诊断和故障点查找；2）由于系统会产生杂散电流，当出现单相接地故障时，会引起接地故障保护的误动作或不动作。日本不使用电阻分压电压传感器的原因：1）会在系统中产生杂散电流，系统中使用多时，会引起接地故障保护的误判；2）内置于设备中时，会造成设备的对地绝缘阻抗降低；3）电阻是发热元件，容易热累积造成不可逆的时漂和温漂，长期使用可能造成包覆电阻的绝缘材料劣化；4）受外界影响大，精度难以保证。,【零序电压传感器的技术特点】,柱上开关一二次成套方案,
8、日本使用电容分压式传感器的原因：1）陶瓷电容技术相对成熟，自身出现故障的几率较小；2）即使出现故障，对系统及设备本身的影响程度相对较低；3）与线路对地本身的容性特性一致，不影响单相接地故障的判断。本方案使用基于电容分压的电子式电压传感器的原因如下：1）日本在1990年已经将电容分压式电压传感器列入国家标准（JIS C4609），说明电容分压式传感器成熟可靠；2）原理上可以采用隔离的方式，将高压侧和低压侧隔离开来，避免故障时，高压窜入控制终端，造成终端故障；4）具体应用时，要求采取避免故障时造成高电压进入终端设备的措施；5）电容分压的传感器带负载能力、抗干扰能力比较强；6）国外（特别是日本）、国
9、内已有大量应用（许继有1万余台，平高有5000余台）业绩，实际使用证明效果良好。,【零序电压传感器的技术特点】,柱上开关一二次成套方案,【零序电压传感器的技术特点】,基于电容分压原理的零序电压传感器结构图,柱上开关一二次成套方案,【传感器/互感器技术要求】,柱上开关一二次成套方案,【传感器/互感器技术要求】,柱上开关一二次成套方案,【传感器/互感器技术要求】,柱上开关一二次成套方案,【控制单元技术要求】,线损采集功能（配套用户分界开关除外）：采用配电线损采集模块实现正反向有功电量（0.5S级）计算和四象限无功电量（2级）计算；功率因数计算（分辨率0.01）；具备电能量冻结功能。测量功能要求：采
10、集电压、三相电流、频率、零序电流和零序电压。保护功能应满足Q/GDW-514配电自动化终端子站功能规范及配电自动化终端技术规范相关要求。分段/联络断路器、分界断路器具备相间故障检测及跳闸功能、相间故障信息上传功能；分段/联络断路器、分界断路器、分界负荷开关具备进出线接地故障的检测及跳闸功能；具备故障录波与上传功能，接地故障录波每周波80点以上。,柱上开关一二次成套方案,【控制单元技术要求】,接口要求1）柱上开关侧采用1个26芯航空插头从开关本体引出零序电压、电流及控制信号，接入到FTU的航空插头。航空插头引脚定义见附表A.1。采用2根电缆提供供电电源、线电压信号（采用电磁式PT取电）。2）FT
11、U FTU的航空插头接口包括：供电电源及线电压输入接口（6芯，1个）、电流输入接口（6芯防开路，1个）、控制信号与零序电压接口（14芯，1个）、以太网接口（1个，备用）。航空插头引脚定义见附录A。与开关本体相连的电缆在FTU侧分别连接到电流输入、控制信号航空插头；与PT电源相连的电缆在FTU侧连接到供电电源和电压信号航空插头。,柱上开关一二次融合方案,【配电线损采集模块技术要求】,配电线损采集模块内置于箱式FTU中，支持热插拔，可进行单独计量、校验，满足计量取证及型式实验的要求；采用RS232/RS485与FTU进行通讯，电源采用DC24V供电；采用电磁式电压互感器、电磁式电流互感器进行计量采
12、样。遵循DL/T 634.51012002协议及其备案文件。罩式FTU内置线损采集模块，提供检定接口。,尺寸：不大于130mm（长）100mm（宽）65mm（厚），卡轨安装；电流电压连接器分别采用6芯、4芯7.62mm间距插拔式端子连接；通信/电源和脉冲接口均采用4芯5.08mm间距的插拔式端子。,目 录,环网柜一二次融合方案,【环网柜典型分类】,环网柜一二次成套方案,【一二次成套总体要求】,组成：环进环出单元、馈线单元、母线设备(PT)单元、集中式DTU。所有环进环出单元、馈线单元的电源、电流、遥信、遥控等回路采用标准化接口设计，通过二次航空插头汇总于DTU单元的航插室；母线设备单元的电源、
13、电压等回路通过二次航空插头汇总于DTU单元的航插室。DTU单元整体实现三遥、线损采集、相间及接地故障处理、通信、二次供电等功能；线损采集采用独立模块，DTU核心单元与其通信采集电能量数据。DTU单元柜与开关的连接电缆双端预制，设备支持热插拔,不同厂家航空插头可互换；DTU单元柜与开关柜成套供货，单元柜可整体更换。统一环网箱预留DTU安装空间尺寸；统一DTU的面板和指示。,环网柜一二次成套方案,【成套设备技术要求】,开关柜选用的负荷开关、断路器等设备功能和性能应满足相关标准的规定；操作电源采用DC48V，储能电机功耗不大于80W，合闸线圈瞬时功耗不大于300W，分闸线圈瞬时功耗不大于500W；断
14、路器柜相间故障整组动作时间不大于100ms；DTU屏柜技术要求如下：DTU屏柜采用遮蔽立式结构；DTU屏柜外形尺寸不大于6004001700mm（宽深高，含预留的400mm通信箱高度）；环网箱预留DTU安装空间统一尺寸，8006001800（宽深高）；环网箱正面开门的高度不低于1750mm。,环网柜一二次成套方案,【互感器配置方案】,环网柜电压、电流采集全部采用电磁式互感器。,环网柜开关电磁式互感器配置方案,环网柜一二次成套方案,【互感器配置方案】,环网柜一二次成套方案,【互感器配置方案】,注：从环网柜的母线指向线路为正方向。,环网柜一二次成套方案,【控制单元技术要求】,线损采集功能：采用配电
15、线损采集模块实现间隔电能量采集功能。包括：正反向有功电量（0.5S级）计算和四象限无功电量（2级）计算；功率因数计算（分辨率0.01）；具备电能量数据冻结功能。测量功能要求：采集各线路的三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因素、频率、零序电流和零序电压。保护功能：具备馈线间隔的相间故障检测及跳闸功能、相间故障信息上传功能。具备环进环出单元接地故障的检测与接地故障信息上传功能；接地故障录波与通信上传，接地故障录波每周波80点以上。测量/保护精度要求保护、测量电压：采集1组母线电压，三相额定100V/3，测量精度0.5级；零序电压：采集1路零序电压，额定100V/3，测量精度0.5级；保护
16、测量电流：测量误差0.5（1.2In），保护测量误差3%；零序电流(非有效接地系统)：测量误差0.5；零序电流（有效接地系统）：测量误差3%。,环网柜一二次成套方案,【DTU面板布局】,环网柜一二次成套方案,【一二次接口要求】,操作电源可采用DC48V，并配置自动化接口。要求控制回路、辅助回路、储能回路采用同一工作电压。供电PT为二次设备提供AC220V电源，操作回路统一由二次设备提供电源，操作回路在二次设备中设置独立空开控制，操作回路输出统一按组输出。航插电缆配置如下：PT柜采用1根电缆、4芯航空插头引出供电电源（采用电磁式PT从母线取电）。采用1根电缆、10芯航空插头引出相/零序电压信号（
17、从母线采集）。各开关间隔单元柜采用1根电缆、26芯航空插头传输各间隔相/零序电流、控制信号。DTU单元柜DTU单元柜的航空插头接口包括：供电电源接口（4芯，1个）、电压输入接口（10芯，1个）、电流输入与控制信号接口（26芯，航空插头数量与开关间隔单元柜数量一致）。,环网柜一二次成套方案,【配电线损采集模块技术要求】,配电线损采集模块内置于DTU箱体中，采用DC48V电源供电；采用RS232/RS485与DTU进行通讯；遵循DL/T 634.51012002协议及其备案文件；有功电能计量准确度0.5S等级，无功电能计量准确度2级；满足独立的计量、校验功能。配套电磁式互感器时，电流接口采用JP1
18、2型端子，电压接口采用5.08间距插拔式接线端子（4芯端子），通信及电源接口采用5.08间距插拔式接线端子（5芯端子），脉冲接口采用DB25公头接口。,环网柜一二次成套方案,配套电磁式互感器时，模块尺寸为标准19英寸2U机柜，可灵活配置4路、6路、8路电流，2路电压、工作电源DC48V、RS232/RS485通讯口。外形结构如下图所示：,【配电线损采集模块技术要求】,目 录,环网柜一二次融合方案,【一二次融合总体要求】,环网柜由环进环出单元、馈线单元、PT单元、DTU间隔单元、DTU公共单元柜组成；DTU公共单元采用独立二次柜，包含DTU公共单元核心装置、电源管理模块、后备电源；DTU间隔单元
19、嵌入式安装在开关间隔二次箱，其电源由DTU公共单元统一提供；DTU间隔单元实现本间隔的三遥、线损采集、相间与接地故障处理、与DTU公共单元通信功能；DTU公共单元通信方式接入DTU间隔单元，由DTU公共单元对配电主站通信；DTU公共单元采集公共开入、电池电压等公共状态量；DTU间隔单元和DTU公共单元实现互联、互通、互换；具备即插即用、小型化、平台化、通用性、统一运维、批量检测、经济性特点；用于环网柜现场诊断维护的移动式终端手持设备统一接口与协议，通过有线串口方式连接DTU调试口，可实现不同厂家DTU设备的就地诊断与维护。,环网柜一二次融合方案,【成套设备技术要求】,DTU间隔单元与开关之间的
20、矩形连接器及电缆预制，设备支持热插拔,不同厂家DTU间隔单元可互换。DTU公共单元与DTU间隔单元通过以太网线实现内部通信联接，实现不同厂家的DTU公共单元、DTU间隔单元即插即用与互换；DTU间隔单元技术要求如下：DTU间隔单元采用统一的结构，结构尺寸：170mm*220mm*90mm（高*宽*深）。DTU公共单元屏柜技术要求如下：1）DTU屏柜采用遮蔽立式结构；2）DTU屏柜外形尺寸统一为4204002000mm（宽深高，预留通信箱安装空间）,高度与一次开关间隔保持一致。,环网柜一二次融合方案,【DTU安装形式】,分布式安装：取消原配电终端安装位置，原PT柜分成PT控制柜（窄形）和PT室。
21、DTU公共单元柜和通信柜安装在PT室的上方，DTU间隔单元安装的各间隔开关柜的二次室。,【开关柜二次电气设计要求】,分布式安装的间隔DTU嵌入安装在开关柜的二次室面板；远方/就地、操作把手、压板等安装在开关柜的二次室面板；间隔DTU矩型连接器输出后，线束流向三个方向：一部分与电流传感器连接，一部分与开关本体连接，一部分与总线连接；开关储能通过开关本体经过空开与电源/电压总线连接方式实现；终端控制输出采用空节点输出，终端遥信输入采用空节点输入；操作电源采用DC48V，储能电机功耗不大于80W，合闸线圈瞬时功耗不大于300W，分闸线圈瞬时功耗不大于500W；环网柜采用电磁式互感器应配置电流、电压表
22、，采用传感器应配置数码显示表；一次设备根据项目需求配置电缆测温、环境温湿度传感器。,环网柜一二次融合方案,【开关柜二次电气设计要求】,环网柜一二次融合方案,【DTU安装设计要求】,DTU间隔单元采用统一的结构，结构尺寸：170*220*90（高*宽*深）。DTU间隔单元嵌入式安装在开关柜二次小室面板正上方，由紧固螺钉与门板进行固定。同时二次小室面板上需要配置就地/远方转换开关、分合闸指示灯、分合闸按钮、分合闸压板电气元器件。二次小室内部需要预留出足够的空间安装二次接线端子和空开等电气元器件，并且保证这些二次元器件与DTU间隔单元不会发生干涉现象。打开仪表门后方便检查二次线的正确性。DTU间隔单
23、元后部预留二次线矩形连接器的插座，二次小室内预留好二次线矩形连接器插头。打开二次小室门需要保证DTU单元及矩形连接器与二次小室不发生干涉，打开门后方便连接器的插拔。DTU间隔单元矩形连接器插头由一次厂家供应并负责接线电缆预制。,环网柜一二次融合方案,【DTU安装设计要求】,环网柜一二次融合方案,【DTU安装设计要求】,环网柜一二次融合方案,【电源/信号连接】,公共单元柜底部或侧面开孔直接与PT柜穿线，公共单元柜和PT柜之间通过端子排电缆连接。公共单元柜上部或侧面开孔与开关间隔柜穿线，通过网线与各个间隔单元采用星型连接。公共单元柜底部或侧面开孔直接与开关间隔柜穿线，将电源总线引出。,间隔DTU信
24、号连接电缆示意图,环网柜一二次融合方案,【互感器/传感器配置方案】,电流：采用传感器方案；电压：采用电磁式互感器方案。,环网柜开关互感器/传感器配置方案,环网柜一二次融合方案,【电流传感器技术要求】,开合式相序电流传感器,开合式零序电流传感器,环网柜一二次融合方案,【电流传感器技术要求】,套管式电流传感器,环网柜一二次融合方案,【电流传感器技术要求】,三相一体式电流传感器,环网柜一二次融合方案,【电压互感器技术要求】,环网柜一二次融合方案,投标及检测要求,投标检测资质要求柱上开关或环网箱的型式试验报告；柱上开关或环网箱的入网专业检测报告；馈线自动化终端或站所自动化终端的型式试验报告；馈线自动化
25、终端或站所自动化终端的入网专业检测报告；一二次融合成套设备的入网专业检测报告供应商投标资格要求一二次融合成套设备的中标供应商需承担柱上开关或环网箱、馈线自动化终端或站所自动化终端及其配件的整体供货，及售后运维服务；具备柱上开关、环网箱及配电终端研发及生产能力的供应商均具有投标资格；柱上开关及环网箱与配电终端的供应商可进行自由组合，经协商后只能由一方参加同一批次一二次融合成套设备的投标；每个供应商在同一批次一二次融合成套设备招标采购中只能投标一次；配电线损采集模块供应商不参加投标。,投标及检测要求,供货设备与入网专业检测样机元器件一致性要求供货一二次融合成套设备名称、型号、铭牌及参数必须与入网专业检测送检设备一致。核心设备：开关本体、配电终端、线损采集模块不可更换，若更换则为不合格；其他组成元件：CT、PT、一二次连接电缆、航空插头，更换3种及以上为不合格。,汇报完毕，谢谢,
