【文章內(nèi)容簡介】 /跳頻、GPRS、EDGE、CDMA、3G、衛(wèi)星通道、調(diào)度專頻、無線擴(kuò)頻等） 、光纖（串行自愈環(huán)、光纖以太網(wǎng)、SDH 等） 、電力線載波等通訊方式。2） 在數(shù)據(jù)量不大、數(shù)據(jù)接入點多而分散的場合，可優(yōu)先采用無線方新型的城市配網(wǎng)自動化改造方案第 15 頁式。對于城市化進(jìn)程還遠(yuǎn)未結(jié)束，不好預(yù)埋或架設(shè)有線、光纜，不能提供穩(wěn)定的大功率通訊電源的場合，沒有通訊人員專業(yè)維護(hù)，盡量少用光纖和有線。3） 對于一、二期規(guī)劃，可首先實現(xiàn)絕大多數(shù)線路監(jiān)控點 DCU 的數(shù)據(jù)接入功能。對于有開關(guān)遙控場合，可考慮申請 VPN 虛擬通道 SIM卡業(yè)務(wù)，或?qū)ｉT鋪設(shè)遙控光纜。FCI 優(yōu)先選用短距離無線調(diào)頻/跳頻通訊方式接入 DCU，在電纜系統(tǒng)也可以選用短距離光纖就近接入帶遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊功能的配電終端。5 實施計劃 第一期目標(biāo)：（至 2022 年 8 月）8 月 1 日前實施不停電或短時停電的施工方案，采用 FCI、DCU 對某城市？條供電線路的？個開閉所、？個無 CT 無 PT 環(huán)網(wǎng)柜和？臺無 CT 無 PT無輔助接點的柱上開關(guān)實現(xiàn)“二遙”功能，并將數(shù)據(jù)接入現(xiàn)有的配調(diào)SCADA/FA/GIS 系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，預(yù)留開關(guān)遙控接口。具備區(qū)域故障自動定位，以人工方式實現(xiàn)短路、接地故障的快速隔離和恢復(fù)供電功能。對部分沒有安裝開關(guān)的線路加裝必要的故障檢測點和在線監(jiān)測點，采用 FCI 和DCU 的組合方案以實現(xiàn)線路“二遙”功能。FCI 和 DCU 同時具備遙控復(fù)歸和遙調(diào)參數(shù)功能。新型的城市配網(wǎng)自動化改造方案第 16 頁 第二期目標(biāo)：（至 2022 年 5 月）將 10KV 線路開關(guān)設(shè)備的“二遙”改造擴(kuò)大到某市全轄區(qū)的 142 回線路，實現(xiàn)全轄區(qū)具備故障自動定位，以人工方式實現(xiàn)故障隔離、快速恢復(fù)供電功能。同時具備在線監(jiān)測功能，為故障預(yù)警和運行管理服務(wù)。 第三期目標(biāo)：（至 2022 年 5 月）完成 10KV 線路開關(guān)設(shè)備的更換，申請 VPN 虛擬通道和 GPRS 加密 SIM卡，或這架設(shè)專用光纖通道，實現(xiàn)電動開關(guān)的遙控功能，具備故障自動定位，以自動或人工遙控方式實現(xiàn)故障隔離快速恢復(fù)供電和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的功能。 第一期目標(biāo)實施要點特點一：對不帶 CT 和 PT 以及無預(yù)留輔助接點的柱上開關(guān)實現(xiàn)“二遙”功能均不必更換設(shè)備，大大降低投入。特點二：柱上開關(guān)“二遙”改造不需停電，環(huán)網(wǎng)柜、電纜分支箱和開閉所“二遙”或“三遙”改造只需短時停電，施工周期特別短。特點三：采用新技術(shù)的“二遙”設(shè)備超低功耗，可直接用線路 CT 取電或太陽能供電，不受供電系統(tǒng)影響更可靠，無 PT 供電，不增加一次回故障。特點四：不論架空線路還是電纜線路，都應(yīng)用首半波和接地暫態(tài)信號量化原理來檢測單相接地故障，檢測更快速、準(zhǔn)確和可靠。在電纜系統(tǒng)，新型的城市配網(wǎng)自動化改造方案第 17 頁同時采用穩(wěn)態(tài)零序電流和暫態(tài)零序電流的方法來輔助檢測單相接地故障。在適當(dāng)時候，可增加接地信號源，主要用于檢測接地暫態(tài)過程早已結(jié)束的永久性接地故障點。特點五：應(yīng)用數(shù)字無線調(diào)頻/跳頻組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)一次回路和二次回路完全隔離，系統(tǒng)運行安全可靠。特點六：數(shù)據(jù)采集器具有多種接口，無專用通訊通道時可用 GPRS 快速實現(xiàn)“四遙”功能，開關(guān)設(shè)備增加電動操作機(jī)構(gòu)后可直接實現(xiàn)開關(guān)遙控功能。特點七：數(shù)據(jù)采集器采用配網(wǎng)自動化的標(biāo)準(zhǔn) 101 通訊協(xié)議，能與配網(wǎng)SCADA 系統(tǒng)和 GIS 系統(tǒng)實現(xiàn)平滑對接及數(shù)據(jù)共享，真正起到立竿見影的效果，實現(xiàn)建多少用多少，杜絕浪費。特點八：完全能滿足“國家電網(wǎng)公司關(guān)于在縣級供電單位開展‘科技進(jìn)步先進(jìn)縣供電企業(yè)’建設(shè)活動的通知要求，縣城城區(qū) 10KV 主干線路實現(xiàn)配網(wǎng)自動化達(dá) 100%，且各項功能使用良好”的要求。6 新方案介紹 系統(tǒng)概述現(xiàn)場故障定位點/監(jiān)測點/監(jiān)控點主要由 FCI 和 DCU 組成。FCI 集短路和接地故障的“遙信”及直接取代線路取樣 CT 實現(xiàn)無線“遙測”功能。新型的城市配網(wǎng)自動化改造方案第 18 頁從單根 10KV 線路磁場感應(yīng)取電，解決 FCI 自身及無線通訊模塊的工作電源是藍(lán)派克公司（LPK）對新技術(shù)的成功應(yīng)用，不停電方式安裝并取代線路 CT 測量電流和故障電流值是 LPK 最大的特點。多接口數(shù)據(jù)采集終具有“三遙”功能，預(yù)留光纖、GPRS 及無線端口， 含 GPRS 通訊整機(jī)低于 的低功耗設(shè)計遠(yuǎn)低于功耗大于 5W 的 FTU、DTU，20W 的太陽能電池、40VA 的開口 CT 能讓 DCU 設(shè)備穩(wěn)定可靠運行，解決了由高壓 PT 供電而引發(fā)的一系列問題。LPK 將以理想的投入產(chǎn)出比，不停電快速解決 10KV 饋線的“兩遙”或“三遙”問題。 FCI 應(yīng)用于中高壓輸配電線路上，可檢測短路和接地故障并指示出來，可以監(jiān)測線路和變壓器（高壓側(cè)）的運行情況。該系統(tǒng)可以幫助電力運行人員實時了解線路上各監(jiān)測點的電流（負(fù)荷電流、短路動作電流、首半波尖峰電流、接地動作電流、電纜線路穩(wěn)態(tài)零序電流、電纜線路暫態(tài)零序電流）、線路對地電場 (對地絕緣)、高壓線或電纜頭溫度的變化情況，在線路出現(xiàn)短路、接地、斷線、絕緣下降等故障或者異常情況下給出聲光或者短信通知報警，告知調(diào)度人員進(jìn)行遠(yuǎn)程操作以隔離故障和轉(zhuǎn)移供電，通知電力運行人員迅速趕赴現(xiàn)場進(jìn)行處理。主站 SCADA 系統(tǒng)除了顯示線路故障電流途徑和位置，還能顯示線路各個電流、線路對地電場、DCU 電池電壓、DCU 充電電壓的變化情況并繪制曲線圖，用戶根據(jù)需要還可以增加其他監(jiān)測內(nèi)容，例如開關(guān)位置、無線抄表、視頻抓拍等。FCI 的電池電壓和新型的城市配網(wǎng)自動化改造方案第 19 頁充電電壓可通過本地?zé)o線讀取。該系統(tǒng)采用先進(jìn)的數(shù)字故障指示器技術(shù)，可檢測高壓輸配電線路短路、接地故障，可監(jiān)測線路和變壓器兩側(cè)的電流、電壓湖或?qū)Φ仉妶?、溫度等實時數(shù)據(jù)，可對同桿架設(shè)的兩路電動開關(guān)進(jìn)行遙控、遙信（開關(guān)位置采集）操作。當(dāng)系統(tǒng)正常時，可以幫助電力運行人員及時掌握線路上各監(jiān)測點的運行數(shù)據(jù)；當(dāng)系統(tǒng)異常時，可以幫助電力運行人員快速定位故障點，排除事故隱患。 系統(tǒng)功能1．監(jiān)測線路上的短路、接地、過負(fù)荷、斷線、停電、三相不平衡、盜割、過溫等故障情況，幫助運行人員迅速查找故障點，避免事故進(jìn)一步擴(kuò)大。2．監(jiān)測線路負(fù)荷電流和短路動作電流，保存歷史數(shù)據(jù)并繪制曲線，用于事故分析和消隱。3．監(jiān)測線路首半波尖峰電流和接地動作電流（架空、電纜）、穩(wěn)態(tài)零序電流和暫態(tài)零序尖峰電流（電纜），保存歷史數(shù)據(jù)并繪制曲線，用于事故分析和消隱。4．監(jiān)測架空線路、電纜頭的對地電場和溫度，保存歷史數(shù)據(jù)并繪制曲線，用于事故分析和消隱。新型的城市配網(wǎng)自動化改造方案第 20 頁5．在有刀閘和開關(guān)的地方，可監(jiān)測開關(guān)位置。無需改造開關(guān)，無需停電。6．在有電動開關(guān)的地方，除了監(jiān)測開關(guān)位置，還可實現(xiàn)遙控操作。無需加裝 PT 和 CT，無需停電。 7．根據(jù)客戶需求訂制其它在線監(jiān)測、監(jiān)控和饋線自動化功能。 系統(tǒng)特點1．突破模擬普通指示器的技術(shù)和 FTU 的標(biāo)準(zhǔn)。無需 PT 和 CT，無需開關(guān)或開關(guān)改造，等電位和不停電安裝，適用范圍廣，投入產(chǎn)出比高，運行可靠。2．設(shè)備運行功耗極低，使用壽命長。指示器從導(dǎo)線自取電，并后備長壽命鋰電池，永久免維護(hù)；數(shù)據(jù)采集器從太陽能（架空）或者開口 CT（電纜）取電，可選大容量鉛酸蓄電池或聚合物鋰電池，3～5 維護(hù)一次。3．采用量化的短路故障檢測方法。監(jiān)測線路個點的負(fù)荷電流、短路故障電流和線路電壓并實時上報主站系統(tǒng)，并可在線調(diào)整短路故障檢測參數(shù)，大大提高短路故障檢測的準(zhǔn)確性。4．采用量化的接地故障檢測方法。對于小電流接地系統(tǒng)，監(jiān)測線路個點首半波尖峰電流、接地故障電流、穩(wěn)態(tài)零序電流、暫態(tài)零序電流和線路新型的城市配網(wǎng)自動化改造方案第 21 頁對地電場并實時上報主站系統(tǒng)，并可在線調(diào)整接地故障檢測參數(shù)，大大提高接地故障檢測的準(zhǔn)確性。5．本地采用無線調(diào)頻組網(wǎng)（64 信道自動跳頻），遠(yuǎn)程采用GPRS/CDMA/3G 網(wǎng)絡(luò)通訊，調(diào)試方便，免維護(hù)或少維護(hù)。 6．指示器和數(shù)據(jù)采集器安裝簡單。不停電安裝裝、拆卸，本地或遠(yuǎn)程無線調(diào)試。7．經(jīng)濟(jì)實用的主站“四遙”功能。主站軟件可以實時對現(xiàn)場的故障指示器和兩路電動開關(guān)進(jìn)行“四遙”即遙控、遙信、遙測、遙調(diào)【參數(shù)讀寫】操作?？蓪崟r監(jiān)測負(fù)荷電流和短路動作電流、首半波尖峰電流和接地動作電流、穩(wěn)態(tài)零序電流和暫態(tài)零序尖峰電流（電纜）、線路或電纜頭對地電壓、導(dǎo)線或電纜頭溫度，并與 GIS 系統(tǒng)無縫接口。8．SOE 記錄，事故推屏，實現(xiàn)事故重演。9．動態(tài)著色，故障定位，短信通知，實現(xiàn)無人值班。10．主站軟件采用配調(diào) SCADA/FA/WEB 一體化軟件，易學(xué)易用。 系統(tǒng)組成由若干個故障定位點/監(jiān)測點/監(jiān)控點和 1 套主站系統(tǒng)組成。 新型的城市配網(wǎng)自動化改造方案第 22 頁 1）每個故障定位點/監(jiān)測點/監(jiān)控點的設(shè)備組成：由 3～30 只數(shù)字化的故障指示器和 1 臺數(shù)據(jù)采集器（含太陽能電池板/開口 CT 取電裝置、后備電池）組成。 2）系統(tǒng)示意圖：FCI：Digital Fault Current Indicator 數(shù)字化的故障指示器 DCU：Data Collect or Control Unit 數(shù)據(jù)采集器（內(nèi)置低功耗 GPRS DTU），可選電動開關(guān)儲能和開關(guān)遙控功能GPRS DTU：GPRS Data Transmission Unit，即 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸單元可選配置。圖 1：系統(tǒng)組成示意圖新型的城市配網(wǎng)自動化改造方案第 23 頁EFU：Earth Fault Line Select Unit 接地選線裝置。為了提高單相接地檢測的準(zhǔn)確度，系統(tǒng)可接入變電站接地選線裝置或臺變 PT 監(jiān)測儀的數(shù)據(jù)?？蛇x配置。 系統(tǒng)工作原理數(shù)字故障指示器 FCI 主要安裝在變電站出線、開關(guān)負(fù)荷側(cè)、架空分支線、電纜進(jìn)出線和主干線路分段處各裝 1 組（共 3 只），以實現(xiàn)這些線路的在線監(jiān)測（遙測）、故障檢測與定位（遙信），同時在附近安裝 1 臺DCU。FCI 和 DCU 都帶有四字節(jié)全球唯一通信地址，用于 DCU 對 FCI 的識別；DCU 還帶有一字節(jié) 101 協(xié)議通信地址，用于 DCU 與主站之間的地址識別。DCU 與 FCI 采用短距離無線調(diào)頻組網(wǎng)通信，DCU 與主站之間采用 GPRS 公網(wǎng)通信，可選靜態(tài) IP、動態(tài)域名和 APN 專線，推薦使用 APN 通道，確保數(shù)據(jù)和控制安全。當(dāng)線路正常運行時，DCU 定期輪詢每只 FCI 或由 FCI 主動上報，F(xiàn)CI 按預(yù)設(shè)的通訊策略進(jìn)行應(yīng)答或上報，將實時數(shù)據(jù)發(fā)送到 DCU。通訊策略的含義是：FCI 采用極低功耗設(shè)計，設(shè)計壽命為 8 年以上，但無線通訊能量較大，不能完全依靠內(nèi)部鋰電池供電，大部分能量要從高壓導(dǎo)線感應(yīng)取電。當(dāng)負(fù)荷電流大于 20A 時可以完全取到通訊能量，在通訊時可以做到“有問必答”或者定時主動發(fā)送；當(dāng)負(fù)荷電流小于 20A 時，只能取到有限的電能，在通訊時會出現(xiàn)“兩問一答”或者定時主動發(fā)送的情況，其它時間 FCI 內(nèi)新型的城市配網(wǎng)自動化改造方案第 24 頁部無線通訊模塊都在休眠以減少電池?fù)p耗。值得一提的是，由于無線通訊劃分為 64 個獨立信道，無需對多只指示器進(jìn)行編碼和延時錯開時間發(fā)送，對于多只指示器同時發(fā)送時也不會存在互相干擾而導(dǎo)致通訊不上的情況。當(dāng)線路出現(xiàn)短路故障時，F(xiàn)CI 可以檢測到短路故障電流，如果符合特定的短路故障判據(jù)，則本地翻牌顯示，并按照預(yù)設(shè)的時間參數(shù)自動復(fù)歸，也可以通過主站遙控復(fù)歸。同時，在 DCU 輪詢到自己時將“及時應(yīng)答”或者立即主動發(fā)送動作信息，將動作信號、短路故障電流等數(shù)據(jù)發(fā)送到DCU，DCU 再通過 SMS（短信）、GPRS、CDMA、3G 等方式將故障動作信息和故障數(shù)據(jù)打包發(fā)到用戶手機(jī)或主站系統(tǒng)。對于 10kV 小電流接地系統(tǒng)，當(dāng)線路出現(xiàn)接地故障時，F(xiàn)CI 可以檢測到接地故障首半波尖峰電流和線路電壓，如果符合特定的接地故障判據(jù)，則本地翻牌和指示燈顯示，并按照預(yù)設(shè)的時間參數(shù)自動復(fù)歸，也可以通過本地?zé)o線或主站遙控復(fù)歸。同時，在 DCU 輪詢到 FCI 時將“及時應(yīng)答”或者立即主動發(fā)送動作信息，將動作信號、接地故障電流等數(shù)據(jù)發(fā)送到DCU，DCU 再通過短信、GPRS、CDMA、3G 等方式將數(shù)據(jù)打包發(fā)到主站。由于 FCI 的本地?zé)o線和 DCU 的 GPRS 網(wǎng)絡(luò)“一直在線”，并具有雙向、隨機(jī)發(fā)起主動通訊的能力，所以主站在召喚 DCU 的數(shù)據(jù)的同時，還可以對新型的城市配網(wǎng)自動化改造方案第 25 頁DCU 和 FCI 下發(fā)參數(shù)和遙控命令，例如在線修改 DCU 和 FCI 的參數(shù)，遙控DCU 連接的開關(guān)合閘、分閘，遙控 DCU 管轄的 FCI 翻牌、復(fù)歸等。 短路故障檢測原理對于短路故障，F(xiàn)CI 提供兩種可選擇的故障判據(jù)：一種是電流突變法，一種是過流速斷定值法。目前市面上絕大多數(shù)模擬電路的故障指示器主要是采用電流突變法，做得好的廠家的短路判據(jù)為：1. 線路“充電”時間：≥5S 2. 電流突變 當(dāng)負(fù)荷電流 IL 小于等于 200A 時，ΔI≥100A；或，當(dāng)負(fù)荷電流 IL 大于 200A 時，ΔI≥1/2*IL。3. 線路“停電”時間：≤5S 該方法的優(yōu)點是自動跟蹤負(fù)荷電流大小，不用整定參數(shù)。其缺點一是在兩相接地、過流或過負(fù)荷短路情況下，短路電流是逐漸增大的，指示器因無法檢測到電流突變而導(dǎo)致拒動；其缺點二是在很多農(nóng)網(wǎng)線路，線路長，短路電流小，指示器因無法檢測到電流突變而導(dǎo)致拒動；其缺點三是在有些短路情況下，非故障出線、非故障分支、故障點后面的線路如果帶有大新型的城市配網(wǎng)自動化改造方案第 2