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目 次
前言
1 范围
2 规范性引用文件
3 术语和定义
4 缩略语
5 总体要求
6 技术要求
7 性能要求
附录A(规范性) ID号、软硬件版本号及二维码定义
附录B(规范性) FTU电气接口定义及接线要求
附录C(规范性) 罩式FTU终端结构及面板设计
附录D(规范性) 站所终端矩形连接器接口定义及接线要求
附录E(规范性) 集中式站所终端及辅助设备的结构及安装
附录F(规范性) 分散式站所终端及辅助设备的结构及安装
编制说明
本文件依据GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的要求,按照《国家电网有限公司技术标准管理办法》的规定起草。
本文件代替Q/GDW 11815-2018《配电自动化终端技术规范》,与Q/GDW 11815-2018相比主要技术变化如下:
a)增加了蓝牙通讯防护功能、卫星时钟对时功能、馈线终端电子式和数字式采集方式、站所终端集中式和分散式结构形式、罩式FTU终端结构及面板设计、站所终端矩形连接器接口定义、(集中式)站所终端及辅助设备的结构、(分散式)站所终端及辅助设备的结构等内容;
b)更改了馈线终端术语、站所终端术语、故障录波要求、配套电源要求、后备电源要求、馈线终端技术要求、站所终端技术要求、FTU电气接口定义及接线要求、DTU电气接口定义及接线要求等内容; c) 删除了“二遥”终端的相关要求。
本文件由国家电网有限公司设备管理部提出并解释。
本文件由国家电网有限公司科技创新部归口。
本文件起草单位:国网山东省电力公司、国网山东电力科学研究院、国网上海能源互联网研究院有限公司、国家电网有限公司、国网四川省电力公司、中国电力科学研究院有限公司、国网浙江省电力公司、国网天津市电力公司、国网山西省电力公司、国网河北省电力有限公司、国网江苏省电力公司、国网河南省电力公司、国网宁夏省电力公司、国网湖南省电力公司、国网重庆市电力公司、国网冀北省电力公司、国网河北省电力公司、国网安徽省电力公司、国网陕西省电力公司、南瑞集团有限公司。
本文件主要起草人:孙勇、张波、闵锐、李立生、张世栋、文艳、李建修、房牧、刘日亮、吕军、宁昕、朱卫平、肖小龙、吕广宪、刘海涛、费烨、邓大上、王岗、刘明林、赵辰宇、李晓悦、张鹏平、刘合金、苏国强、梁子龙、孔德怀、陈嘉伟、张荐、王峰、由新红、张林利、黄敏、李帅、刘洋、何连杰、亢超群、周勐、杨雄、蔡月明、刘明祥、陈洁、杨尚晴、杨红磊、李二霞、唐海国、游金梁、张帝、徐重酉、周可慧、韩子龙、李玉凌、关石磊、陈洁、王凯、李亚国、郭祥富、韩静、王瑞珏、刘珅、郑悦、李哲、张智远、范伟、陈超超、曾晓、杨少戈、宗朋朋、王海涛、张无名、范申、董晓天、朱健、刘志宏、赵飞、朱中华、孙建东。
本文件2019年3月首次发布,本次为第一次修订。
本文件在执行过程中的意见或建议反馈至国家电网有限公司科技创新部。
1 范围
本文件规定了配电自动化系统馈线终端、站所终端的总体要求、技术要求和性能要求。本文件适用于国家电网有限公司范围内配电自动化馈线终端、站所终端的规划、设计、采购、建设(或改造)、运维、验收和检测等工作。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 4208 外壳防护等级(IP 代码)
GB/T 5095 电子设备用机电件基本试验规程及测量方法
GB/T 11022 高压开关设备和控制设备标准的共用技术条件
GB/T 13729 远动终端设备
GB/T 14285 继电保护和安全自动装置技术规程
GB/T 15153.1 远动设备及系统电源和电磁兼容性
GB/T 17626 电磁兼容试验和测量技术
DL/T 634.5 101 远动设备及系统标准传输协议子集第 101 部分 DL/T 634.5 104 远动设备及系统标准传输协议子集第 104 部分
DL/T 721 配电自动化远方终端
DL/T 1910 配电网分布式馈线自动化技术规范
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
配电自动化 distribution automation
以一次网架和设备为基础,综合利用计算机技术、信息及通信等技术,实现对配电网的监测与控制,并通过与相关应用系统的信息集成,实现配电系统的管理。
[来源:DL/T 1406-2015,3.1.1]
3.2
配电自动化系统 distribution automation system
实现配电网的运行监视和控制的自动化系统,具备配电SCADA(supervisory control and data acquisition)、故障处理、电网分析应用及与相关应用系统互连等功能,主要由配电主站、配电终端和通信通道等部分组成。
3.3
配电自动化终端 remote terminal unit of distribution automation
安装在配电网的各类远方监测、控制单元的总称,完成数据采集、控制和通信等功能。简称配电终端。
3.4
馈线终端 feeder terminal unit
安装在配电网馈线回路柱上和开关柜等处,并具有遥测、遥信、遥控和馈线自动化功能的配电自动化终端。
3.5
站所终端 distribution terminal unit
安装在配电网馈线回路的开关站、配电室、环网柜、箱式变电站等处,并具有遥测、遥信、遥控、和馈线自动化功能的配电自动化终端。
3.6
馈线自动化 feeder automation
利用自动化装置或系统,监测配电线路的运行状况,及时发现线路故障,迅速诊断出故障区间并将故障区间隔离,快速恢复对非故障区间的供电。
4 缩略语
下列缩略语适用于本文件。
FTU:馈线终端(Feeder Terminal Unit)
DTU:站所终端(Distribution Terminal Unit)
5 总体要求
5.1 一般要求
5.1.1 FTU 和DTU 应采用模块化、可扩展、低功耗、免维护的设计,应适应复杂运行环境,具有高可靠性和稳定性。
5.1.2 FTU 和DTU 应具备监测功能、告警功能和电能量处理功能,应满足:
a)监测功能应包括模拟量和状态量的采集、处理和远传,以及蓄电池电压和配电终端内部温度的采集和远传;
b)告警功能应包括有压鉴别、无压鉴别、电压越限(低电压、过电压)、负荷越限、重载、过载的告警;
c)电能量采集和存储功能应包括正、反向有功电量和四象限无功电量,具备电能量数据冻结功能,包括定点冻结、日冻结、功率方向改变时的冻结数据。
5.1.3 FTU 和DTU 遥信功能应满足:
a) 具备硬遥信防抖功能,防抖动时间可设,支持上传 SOE 信息,硬遥信 SOE信息的时标应为发生时刻,软遥信(合成信号或虚遥信等)SOE 信息的时标应为确认时刻;
b) 具备双位置遥信处理功能,支持遥信变位优先传送;
c) 终端遥信动作电压低于30%的额定电压时,遥信点应可靠不动作,高于70%的额定电压时,遥信点应可靠动作。
5.1.4 FTU 和DTU 与主站通讯异常时,应保存未确认及未上送的SOE信息,并在通讯恢复时及时传送至主站,终端重启后不应上送历史SOE 信息。
5.1.5 FTU 和DTU 应具备终端日志记录功能。
5.1.6 FTU 应具备就地/远方切换开关和控制出口硬压板,分、合闸硬压板应各自独立。
5.1.7 FTU 接口应采用航空插头的连接方式,DTU 接口宜采用矩形连接器的连接方式。
5.1.8 配电终端电磁兼容性能应满足DL/T 721 中相关要求,并具备防雷击和过电压保护措施。
5.1.9 配电终端性能指标应满足现场安装环境要求,详见6.1章节。
5.2 故障处理要求
5.2.1 FTU 和DTU 应具备短路故障、接地故障、断线故障的检测与处理功能,应具备故障事件上送功能,应具备防误报警、防误动作功能,要求如下:
a)断线故障识别功能可配置为告警或跳闸,告警延时和跳闸延时均可设;
b)故障事件信息应包括故障遥信信息及故障发生时刻电压、电流等模拟量;
c)防误功能应包括防止涌流和负荷波动引起的误报警和误动作,以及防止因开关三相合闸不同步引起的零序电流保护误报警和误动作;
d)采用极性方向相关算法进行接地故障判别时,应具备电流极性方向自动调整功能;
e)宜具备交流相序错误告警功能。
5.2.2 FTU 和DTU 应具备馈线自动化功能,要求如下:
a)FTU应具备集中型馈线自动化和就地型馈线自动化功能,应具备软件和硬件残压检测功能;
b)DTU应具备集中型馈线自动化功能,宜具备智能分布式馈线自动化功能。
5.2.3 FTU 和DTU 应具备三次自动重合闸功能,要求如下:
a)可根据需要设定重合闸次数以及每次重合闸延时定值;
b)可配置重合闸检有压功能;
c)应具备重合闸闭锁功能,可设定闭锁重合闸时限定值。一、二次重合闸后在设定时间(可整定)之内检测到保护跳闸,则闭锁重合闸;
d)应具备过流、零序过流、零序电压后加速功能。
5.2.4 FTU 应具备连续分闸后合闸闭锁功能,应具备设定时间内(时间可设置),连续分闸次数超过限值(分闸次数可设置),应闭锁开关合闸。
5.3 录波要求
5.3.1 录波数据应循环存储至少64 组,并支持以文件方式上传至主站,要求如下:
a) 录波功能启动条件包括过流故障、线路失压、零序电压突变、零序电流突变等,可远方及就地设定启动条件参数;
b) 录波文件格式遵循 Comtrade1999 标准中定义的格式,只采用CFG(配置文件,ASCII 文本)和DAT(数据文件,二进制格式)两文件;
c) 录波应包括故障发生时刻前不少于4 个周波和故障发生时刻后不少于8 个周波的波形数据,录波点数为不少于80 点/周波,录波数据应包含电压、电流、开关位置等;
d) FTU 应具备储能回路录波功能,可录波储能时储能回路电压电流波形,录波点数不少于每秒
500 点,录波启动条件为超过储能回路电流启动阈值或合闸出口,结束条件为启动后15s,且至少应包含越限前100ms。录波数据应包括储能电压、电流,至少保存 4 组储能录波文件;
e) FTU 应具备分合闸动作录波功能,可录波分合闸动作时操作回路电压电流波形,录波点数不少于每秒4000 点,录波启动条件包括超过操作电源电流启动阈值,或终端发出分合闸操作命令,结束条件为启动后200ms,且至少应包含越限前50ms,录波数据应包括分合闸动作时操作电压、电流,至少保存8 组储能录波文件;
f) DTU 可支持录波数据分间隔循环存储,至少64 组/间隔。
5.3.2 交流电压回路稳态准确度应符合表1要求。
表1 交流电压回路准确度要求
输入电压 | 0.05Un | 0.1Un | 0.5Un | 1.0Un | 1.5Un |
幅值相对误差 | ≤5.0% | ≤2.5% | ≤1.0% | ≤0.5% | ≤1.0% |
5.3.3 交流电流回路稳态准确度应符合表2要求。
表2 交流电流回路准确度要求
输入电流 | 0.1In | 0.2In | 0.5In | 1.0In | 5.0In | 10In |
幅值相对误差 | ≤5.0% | ≤2.5% | ≤1.0% | ≤0.5% | ≤1.0% | ≤2.5% |
注:暂态性能中最大峰值瞬时误差应不大于10%。 |
5.4 对时与定位要求
5.4.1 对时功能应支持北斗及GPS、主站规约等对时方式,终端内置北斗及GPS 模组。
5.4.2 北斗及GPS 对时误差应不大于5ms;主站规约对时,光纤通道对时误差应不大于1s,无线通信方式对时误差应不大于 10s。
5.4.3 FTU 和DTU 的守时误差应不大于2s/24h。
5.4.4 北斗及GPS 的定位误差应不大于10m,经纬度及海拔定位数据采用浮点型格式上送至主站,坐标系宜选用wgs-84 方式。
5.5 历史数据存储要求
5.5.1 循环存储不少于1024 条SOE 记录,采用文件传输方式上送最新的1024 条记录。
5.5.2 循环存储不少于31 天的定点记录和极值记录,采用文件传输方式上送最新31 天的记录数据,定点数据每天等间隔产生96 条,极值记录每天产生1条。
5.5.3 循环存储不少于30 条的遥控操作记录,采用文件传输方式上送最新30 条操作记录。
5.6 维护与诊断要求
5.6.1 就地/远方维护功能应满足以下要求:
a) 应遵循统一的查询、调阅软件界面要求;
b) 应具备运行参数的就地及远方调阅与配置功能,配置参数包括零门槛值(零漂)、变化阈值(死区)、重过载报警限值、短路及接地故障动作参数等;
c) 应具备固有参数的就地及远方调阅功能,调阅参数包括终端类型及出厂型号、终端 ID 号、嵌入式系统名称及版本号、硬件版本号、软件校验码、通信参数及二次变比等;
d) 选配液晶操作面板时,通过液晶面板进行参数、定值配置等操作,应具备权限控制功能;
e) 进行远程数据维护时,配电终端与主站系统应保持正常的业务连接。
5.6.2 诊断功能要求如下:
a) FTU 应具备控制回路断线判别功能。
b) FTU 和DTU 应具备自诊断、自恢复和异常告警功能,对各功能板件、重要芯片等可以进行自诊断,异常时能上送报警信息,软件异常时能自动复位。
c) FTU 和DTU 采用光纤通信时应具备通信状态监视及通道端口故障监测功能;采用无线通信时应具备监视无线通信模块SIM 卡插入状态、拨号状态、在线状态和无线信号强度监测功能,无线通信模块应具备中断重连功能。
5.7 安全防护要求
5.7.1 网络安全防护应满足电力二次系统安全防护有关规定,集成配电自动化专用安全芯片,应满足以下要求:
a) 具备基于内嵌安全芯片实现的网络安全防护功能,安全防护功能至少包括基于国产商用密码算法的统一密钥和数字证书,可与配电主站实现双向身份认证、参数配置等的签名验证、数据的机密性与完整性保护;
b) 支持安全密钥和证书管理功能,包括远程下载、更新、恢复等;
c) 当采用串口进行本地运维时,终端应基于内嵌安全芯片,实现对运维工具的身份认证,以及交互运维数据的加解密。
5.7.2 采用蓝牙通信方式进行本地运维时,应采用支持安全加密功能的蓝牙通信模块,实现与运维工具之间的连接加密;并通过内嵌安全芯片,实现对运维工具的身份认证和数据加解密。
6 技术要求
6.1 环境条件
6.1.1 环境温度、湿度
环境温度、湿度分级应按照表3。
表3 工作场所环境温度和湿度分级
级别 | 环境温度 | 湿度 | 使用场所 | ||
范围℃ | 最大变化率 ℃/min | 相对湿度 % | 最大绝对湿度 g/m3 | ||
C1 | -5~+45 | 0.5 | 5~95 | 29 | 非推荐 |
C2 | -25~+55 | 0.5 | 10~100 | 29 | 室内 |
C3 | -40~+70 | 1.0 | 10~100 | 35 | 遮蔽场所、户外 |
CX | 待定 | ||||
注:CX 级别根据需要由用户和制造商协商确定。 |
6.1.2 海拔高度
安装场地的海拔高度应满足以下要求:
a)安装场地的海拔高度不应超过1000m;
b)对于安装在海拔高度超过1000m 的终端应依据标准GB/T 11022 规定执行。
6.2 电源要求
6.2.1 供电电源要求
6.2.1.1 FTU 主供电源应具备双路交流电源输入和自动切换功能,应具备防止切换过程中双路电源短路的功能,采用TV 取电;DTU 可使用交流三相线电压供电,在供电线路故障(三相三线供电时任断一相电)时,交流电源可供终端正常工作。
6.2.1.2 FTU 和DTU 应配备后备电源,当主供电源供电不足或消失时,应能自动无缝投入;当主供电源恢复供电后,终端应自动切回到主供电源供电。
6.2.1.3 FTU 和DTU 应具备智能电源管理功能:后备电源为蓄电池时,具备定时、远方活化功能;具备低电压报警和欠压切除等保护功能,可上传电池电压、低电压报警信号、交流掉电信号、电池活化状态信号、主动活化最大放电时长、主动活化当前放电时长等信息。
6.2.1.4 FTU 和DTU 供电电源采用交流220V 供电或电压互感器供电时,技术参数指标应满足以下要求:
a)交流电源电压标称值为AC220V;
b)交流电源标称电压容差为-20%~+20%;
c)交流电源标称频率为50Hz,频率容差为±5%;
d)交流电源波形为正弦波,谐波含量小于10%。
6.2.2 配套电源要求
FTU 和DTU 所配套的电源应满足以下要求:
a)装置配套电源应能独立满足终端、配套通信模块、FTU 开关电动操作机构/DTU 至少2 间隔电动操作机构同时运行的要求;
b)主电源和后备电源都应独立满足终端核心单元、通信设备正常运行及对开关的正常操作;
c)配套弹操机构开关设备的操作电源储能,FTU 额定电压应选用DC24V,负载能力不小于16A,持续时间大于等于100ms,在开关储能和分合闸过程中,应满足开关的操作电压要求,DTU 额定电压应选用DC48V,负载能力不小于10A,持续时间大于等于15s,负载能力不小于16A,持续时间大于等于200ms,后备电源为电池时,电压波动范围应满足-10%~+15%,后备电源为超级电容时,电压波动范围应满足-10%~+25%;
d) 终端配套xPON 或者其他通信设备时,FTU 通信电源电压应为DC24V,DTU 通信电源电压应为DC48V,电源电压稳定输出容量不小于15W,瞬时输出容量不小于20W,持续时间不小于50ms,后备电源为铅酸电池时,电压波动范围应满足-10%-+15%,后备电源为超级电容时,电压波动范围应满足-10%~+25%;
e) 电源输出和输入应电气隔离。
6.2.3 后备电源要求
FTU 和DTU 所配套的后备电源应满足以下要求:
a)后备电源宜采用免维护阀控铅酸蓄电池、超级电容、其他类型电池;
b)FTU 后备电源额定电压宜采用DC24V,DTU 后备电源额定电压宜采用DC48V;
c)蓄电池寿命应不少于3 年;超级电容寿命应不少于6 年;其他类型电池寿命不少于6 年;
d)超级电容充放电次数应不小于10 万次,在65±2℃的温度下进行充放电老化实验1500h 后,容量变化不大于标称值的30%,内阻不应大于标称值的2 倍;
e)后备电源应为单独模块,能灵活拆卸,拆卸过程中不应对主板、电源模块等造成影响;
f)其他类型电池还应满足以下要求:
1) 充放电循环次数大于1000 次以上,6 年以上电池剩余容量不小于标准容量50%;
2) 安全性:不允许出现自燃和自爆;在专业鉴定机构能通过穿刺,挤压等安全试验认证;
3) 运行温度:-40℃至+70℃全范围内运行时,放电功率稳定;
4) 电池管理:自带 BMS,自带过充过放保护,监控运行温度,电量,内阻等参数。
g) 后备电源应能保证终端运行一定时间,应满足表4 要求。
表 4 后备电源的技术参数表
序号 | 后备电源类型 | 维持时间 |
1 | 蓄电池或其他类型电池 | 应保证各间隔完成分-合-分操作一次并维持终端及通信模块至少运行 4 小时。 |
2 | 超级电容 | 应保证各间隔分闸操作一次并维持终端及通信模块至少运行 15 分钟。 |
6.3 结构要求
6.3.1 FTU 和 DTU 的结构形式应符合现场安装的规范性和安全性,应满足以下要求:
a) 具有统一的外观标识;
b) 采用模块化设计,安装在户外的终端结构应紧凑、小巧,外壳密封,能防尘、防雨,有较强的环境适应能力;
c) 具备唯一的ID 号,硬件版本号和软件版本号应采用统一的定义方式,硬件版本号可通过二维码方式识别,ID 号、软硬件版本号及二维码定义方式应符合附录A 要求;
d) 有独立的保护接地端子,接地螺栓直径不小于6mm,并可以和大地牢固连接;DTU 采用非金属外壳的终端模块如果需要接地,接地端子应能与4mm2导线良好配合接触;
e) 罩式FTU 整体与航插式电缆连接后防护等级不低于IP67,箱式FTU 与航插式电缆连接后整体防护等级不低于IP55;
f) FTU 电气接口定义及接线要求应符合附录B 要求,罩式FTU 典型结构应符合附录C 要求;g) FTU 底部具备外部可见的运行指示灯和线路故障指示灯:运行指示灯为绿色,运行正常时闪烁,异常时熄灭或常亮。线路故障指示灯为红色,故障状态时闪烁,闭锁合闸时常亮,非故障和非闭锁状态下熄灭;
h) DTU 矩形连接器接口定义应符合附录D 要求;
i) DTU 机箱/柜的外壳防护应按照GB/T 4208 的规定并至少达到IP30 级,安装在户外(含遮蔽场所)时不得低于GB/T 4208 规定的IP55 级;DTU 机箱/柜门锁的防护等级不低于机箱/柜的防护等级;DTU 各模块外壳防护应按照GB/T 4208 的规定并至少达到IP55 级;DTU 对外接口宜采用密封连接器连接,连接器防护等级不得低于GB/T 4208 的规定的IP67 等级;
j) 集中式DTU 柜典型外形结构应符合附录E 要求,终端各组成模块外形结构在外形尺寸、安装尺寸、接线端子、标识上应符合附录E 要求;
k) 分散式DTU 公共单元柜典型外形结构见附录 F,终端核心单元外形结构在外形尺寸、安装尺寸、接线端子、标识上应符合附录F 要求。
5.3.2 FTU 和DTU 的接插件应满足 GB/T 5095 的规定,接触可靠,应具备良好的互换性,应满足:
a)提供的试验插件及试验插头应满足GB/T 5095 的规定,以便对各套装置的输入和输出回路进行隔离或能通入电流、电压进行试验;
b)外接端口采用航空接插件时,电流回路接插件应具有自动短接功能。
6.4 表面涂覆
6.4.1 FTU 和DTU 应满足DL/T 721 有关湿热条件实验要求,终端PCB 板、连接件外露针应进行三防绝缘处理(三防漆,绝缘漆,硅橡胶灌封),绝缘材料为非易燃品。
6.4.2 所有紧固件均应选用不锈钢材质。
6.4.3 结构内部金属件应由具有防腐蚀镀层或涂覆层或采用无需表面处理的材料制造,且镀覆或涂覆后的表面不应有灰尘、杂质、油污、划痕、镀覆或涂覆缺陷等质量问题,镀层及涂覆层的类别、厚度及要求等应符合企业标准及设计图样的规定。
6.5 铭牌、标牌及标志
6.5.1 铭牌、标牌及标志的图案和字迹应清晰、美观、醒目、耐久;铭牌、标牌及标志应清洁、平整,表面无擦伤、划痕,无明显修整痕迹和其它影响美观的缺陷。
6.5.2 FTU 和DTU 应有明显的二维码和ID 号。
6.5.3 FTU 和DTU 应设有和铭牌相结合的RFID 电子标签,应满足以下要求:
a) 电子标签应符合ISO/IEC 18000-6 Type C 空中接口要求,识别距离不小于3m,可擦写次数不少于1 万次,数据保持时间为10 年以上,硬性标签应符合GB 4208 中防护等级IP67 的规定,在低温、高温、高湿条件下能正常工作;
b) 电子标签的数据存储应符合国家电网公司有关技术要求,并具备必要的安全防护功能,避免非授权人的非法写入、篡改和识别,确保标签具备很好的防伪性能;
c) 电子标签宜与设备铭牌结合使用,或采用粘贴的方式单独安装在设备铭牌附近。不适宜粘贴的情况下可以塑壳封装后嵌入或铆钉在设备外壳或防护物表面。
6.6 机械安全
6.6.1 零部件的可触及部分不应有锐边和棱角、毛刺,以防止在装配、安装、使用和维护中对人身安全带来伤害。
6.6.2 结构应具有足够稳定性和牢固的连接及安装,避免因振动、冲击、碰撞、地震而倾倒或零部件脱落导致对人体的伤害,同时应考虑运输过程中的安全。
6.7 二次回路要求
FTU和DTU二次回路应符合GB/T 14285有关规定,还应满足如下要求:
a) 遥信输入回路采用光电隔离,并具有软硬件滤波措施,防止输入接点抖动或强电磁场干扰误动;
b) 控制输出回路上提供出口硬压板,可以明显地断开控制回路;DTU 就地动作输出回路上提供出口硬压板,可以明显地断开动作回路;
c) DTU 各间隔二次模块之间采用矩形连接器连接;无裸露端子;
d) 电磁式电流互感器相关连接器具备CT 端子自短路功能,适应电磁式电流互感器防开路需求。
6.8 接口要求
FTU 和DTU 的接口形式和定义应保持一致,满足以下要求:
a) FTU 接口应采用航空插头的连接方式,航空插头的管脚定义详见附录B;
b) DTU 接口宜采用矩形连接器的连接方式,采用矩形连接器时,连接器的管脚定义详见附录D;c)DTU 通过通信方式接收状态监测、备自投等其它装置数据时,宜采用MODBUS 或DL/T
634.5-101 等通信协议。
6.9 通信要求
通信性能应满足以下要求:
a) RS-232/RS-485 接口传输速率可选用1200bit/s、2400bit/s、9600bit/s 等,以太网接口传输速率可选用10/100Mbit/s 全双工及以上;
b) 无线通信模块支持端口数据监视功能,监视当前模块状态、IP 地址、模块与无线服务器之间的心跳、模块与终端之间的心跳等;具备网络中断自动重连功能;模块兼容2G/3G/4G 制式,并可向5G 演进,FTU 应支持以太网通讯,DTU 应支持 USB 或以太网通讯;
c) 终端与主站建立连接时间应小于60s;
d) 终端应具备至少1 路蓝牙,用于本地运维设备,支持蓝牙4.2 及以上。
6.10 技术参数指标
6.10.1 FTU 技术要求
6.10.1.1 采集交流电压、电流,并应满足以下要求:
a) 线(相)电压输入标称值:100V(电磁式)/3.25V(电子式)/11585(数字式),50Hz;要求采集不少于2 个线(相)电压量,并涵盖进出线侧;
b) 零序电压输入标称值:6.5V 或11585/3,50Hz;要求采集不少于1 个零序电压量;
c) 相电流输入标称值:5A/1A/1V/11585 ;要求采集不少于3 个相电流量;
d) 零序电流输入标称值:1A/0.2V/11585/5;要求采集不少于1 个零序电流量;
e) 线(相)电压、零序电压、相电流、零序电流采集精度:0.5 级;
f) 有功、无功测量精度:1.0 级;
g) 有功电量计算精度:0.5S 级;无功电量计算精度:2 级;功率因数分辨率不大于0.01;
h) 频率基本误差范围为±0.02Hz;
i) 短期过量交流输入电流施加标称值的2000%,持续时间小于1s,终端应工作正常。
6.10.1.2 应采集不少于3 个遥信量,遥信分辨率不大于5ms,遥信电源电压不低于24V;采取防误措施,过滤误遥信,软件防抖动时间10~1000ms 可设(推荐出厂设置 200ms)。
6.10.1.3 应实现不少于1 路开关的分、合闸控制,具备软硬件防误动措施,保证控制操作的可靠性,控制输出回路宜提供明显断开点,继电器触点断开容量:交流250V/5A、直流80V/2A 或直流110V/0.5A 的纯电阻负载;触点电气寿命:不少于105次。
6.10.1.4 故障处理相关电流整定值误差应不大于±5%或±0.02In;故障处理相关电压整定值误差应不大于±5%或±0.01Un;故障处理相关延时时间应满足:过量类保护1.2 倍整定值或欠量保护0.8 倍定值时,时间误差不大于1%或 40ms。
6.10.1.5 通信功能应满足以下要求:
a) 具备网络通讯功能,不少于两个100M 以太网口;
b) 具备串口通讯功能,不少于两路串口,默认用于本地运维和通讯扩展;
c) 支持无线通讯功能,无线模块支持以太网通信;
d) 采用光纤通讯时具备通讯状态监视及通道端口故障监测;采用无线通讯时具备监视通讯模块状态等功能;
e) 具备1 路安全加密的蓝牙通信模块,用于终端本地运维,支持蓝牙4.2 及以上版本;
f) 终端通信协议应满足DL/T634.5 101、DL/T634.5104 的要求。
6.10.1.6 整机功耗宜不大于30VA(不含通信模块、终端线损模块、后备电源)。
6.10.2 DTU 技术要求
6.10.2.1 采集交流电压、电流,并应满足以下要求:
a) 相电压:额定AC100/V,0.5 级;
b) 零序电压(3U0):额定AC100V,0.5 级;
c) 电磁式电流互感器应满足以下要求:
1) 相电流:额定5A/1A,相测量值0.5 级(≤1.2In),相保护值≤3%(≤10In);
2) 零序电流:额定1A,0.5 级;
3) 有功功率、无功功率精度:1 级。
4) 电能量精度:有功0.5S,无功2 级。
d) 低功率电流互感器应满足以下要求:
1) 相电流:额定1V,相测量值0.5 级(≤1.2In),相保护值≤3%(≤10In);
2) 零序电流:额定0.2V,0.5 级;
3) 有功功率、无功功率精度:1 级;
4) 电能量精度:有功 0.5S,无功2 级。
e) 短期过量交流输入电流施加标称值的2000%,持续时间小于1s,间隔单元应工作正常;
f) 连续过量输入,对被测交流电流、电压施加标称值的120%,施加时间为24h,所有影响量都
应保持其参比条件。在连续通电24h 后,交流工频电量测量的基本误差应满足其等级指数要求。
6.1.1.1 遥信应满足以下要求:
a) 遥信分辨率不大于5ms,遥信电源电压DC24V;
b) 遥信动作阀值应合理设置,保证低于30%的额定电压时,遥信可靠不动作,高于70%的额定电压时,遥信应可靠动作;
c) 采取遥信防抖措施,软件防抖动时间10~1000ms 可设(推荐出厂设置200ms)。
6.1.1.2 控制输出应满足以下要求:a) 实现开关的分、合闸控制;
b) 具备软硬件防误动措施,保证控制操作的可靠性;
c) 触点容量交流250V/5A 或直流110V/0.5A 纯电阻负载。
6.1.1.3 集中式DTU 至少应具备4 个间隔模拟量、状态量就地采集以及控制开关分合闸的功能;分散式DTU 间隔单元应具备1 个间隔模拟量、状态量就地采集以及控制开关分合闸的功能。
6.1.1.4 终端就地动作出口和控制出口宜独立,具备就地维护时就地切除故障能力。
6.1.1.5 配电线路闭环运行和分布式能源接入情况下,应具备故障方向检测功能。
6.1.1.6 对配电网故障定位、隔离、恢复快速性要求较高的场合,可配置分布式馈线自动化功能,分布式馈线自动化功能应满足DL/T 1910 要求。
6.1.1.7 电能量测量功能,包括每个间隔的正向、反向有功电能量,正向、反向无功电能量和四象限无功电能量,以及电能量冻结功能。
6.1.1.8 分散式DTU 公共单元宜具备对时秒脉冲输出功能,间隔单元宜具备秒脉冲对时功能。
6.1.1.9 具备合环同期合闸功能。
6.1.1.10 分布式电源或小水电接入情况下,可选配自动解列功能。
6.1.1.11 宜具备局放、温度监测等智能传感器的接入功能。
6.1.1.12 通信功能应满足以下要求:
a) 具备网络通讯功能,集中式DTU 具备2 路以太网口;分散式DTU 间隔单元具备2 路以太网口;分散式DTU 公共单元具备3 路以太网口;
b) 具备串口通讯功能,集中式DTU 具备4 路串行通信接口(3 路RS485,1 路RS-232)及1 路RS-232 维护串口;分散式DTU 间隔单元具备1 路RS-232 维护串口;分散式DTU 公共单元具备4 路串行通信接口(3 路RS485,1 路RS-232)、1 路RS-232 维护串口;
c) 支持无线通讯功能,无线模块支持USB 或以太网通信;
d) 采用光纤通讯时具备通讯状态监视及通道端口故障监测;采用无线通讯时具备监视通讯模块状态等功能;
e) 通信规约应符合《配电自动化系统应用DL/T634.5 101-2002 实施细则(试行)》和《配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009 实施细则(试行)》的要求。
6.1.1.13 核心单元正常运行时直流功耗宜不大于20W(不含通信模块、电源管理模块),整机功耗不超过50VA(不含通信模块、后备电源)。
7 性能要求
7.1 基本性能要求
7.1.1 模拟量
7.1.1.1 交流工频电量输入
7.1.1.1.1 交流工频输入量基本误差要求
应满足如下要求:
a) 测量用电流基本误差应满足0.5 级,交流工频电量每一电流输入回路的功耗消耗应不大于
0.75VA;
b) 测量用电压基本误差应满足0.5 级,交流工频电量每一电压输入回路的功耗消耗应不大于
0.5VA;
c) 有功功率基本误差应满足1 级;
d) 无功功率基本误差应满足1 级;
e) 频率采样范围45~55Hz,频率基本误差范围为±0.02Hz。
7.1.1.1.2 交流工频输入量的影响量误差要求
影响量的参数范围及允许的改变量应按照表5 的要求。
表 5 影响量的标称值使用范围极限和允许的改变量
影响量 | 标称值使用范围极限 | 允许改变量 (以等级指数百分数表示) | |
被测量的不平衡度 | 断开一相电流 | 100% | |
被测量的频率 | 45Hz~55Hz | 100% | |
被测量的谐波分量 | 20% | 200% | |
被测量的功率因数 | 感性 | 0.5>cos(sin) | 100% |
容性 | 0.5>cos(sin) | 100% | |
终端电源电压 | +20%~-20% | 50% |
7.1.1.1.3 交流工频电量允许过量输入能力
对于交流工频电量,在以下过量输入情况下应满足其等级指数的要求:
a) 连续过量输入时,对被测电流、电压施加标称值的120%;施加时间为24h,所有影响量都应保持其参比条件。在连续通电24h 后,交流工频电量测量的基本误差应满足其等级指数要求;b) 短时过量输入时,在参比条件下,应按照表6 的规定进行试验。
表 6 短时过量输入
被测量 | 与电流相乘的系 (倍)数 | 与电压相乘的系 (倍)数 | 施加次数 | 施加时间 | 相邻施加间隔时间 |
电流 | 标称值 × 20 | - | 5 | 1s | 300s |
电压 | - | 标称值 × 2 | 10 | 1s | 10s |
在短时过量输入后,交流工频电量测量的基本误差应满足其等级指标要求。
7.1.1.2 直流量输入精度
直流输入模拟量范围、模拟转换总误差的要求应符合GB/T 13729的规定。
7.1.1.3 故障电流
相间故障电流检测误差要求应按照表7。
表 7 相间故障电流输入范围及误差要求
被测量 | 故障电流输入范围 | 总误差 |
电流 | 10In | ≤3% |
7.1.2 状态量
状态量输入方式及具体技术要求应满足:
a) 对用机械触点“闭合”和“断开”表示的状态量,仅考虑以无源触点接入方式;
b) 输入回路应有电气隔离及滤波电路,防抖时间为10ms~1000ms;
c) 用一位码表示时:闭合对应二进制码“1”,断开对应二进制码“0”;
d) 用两位码表示时:闭合对应二进制码“10”,断开对应二进制码“01”;
e) 事件记录站内分辨率不大于5ms;
f) 遥信公共端采用正电位(+24V)。
7.2 高低温性能要求
7.2.1 低温性能要求
低温设定值-40℃时,终端应能正常工作,状态输入量、直流输入模拟量、交流输入模拟量和事件记录站内分辨率等技术指标应满足7.1.1、7.1.2 的规定,FTU 控制输出量技术指标应满足6.10.1 的规定,DTU 控制输出量技术指标应满足6.10.2 的规定,低温引起的交流工频电量误差改变量应不大于准确等级指数的100%。
7.2.2 高温性能要求
高温设定值+70℃时,终端应能正常工作,状态输入量、控制输出量、直流输入模拟量、交流输入模拟量和事件记录站内分辨率等技术指标应满足 7.1.1、7.1.2 的规定,FTU 控制输出量技术指标应满足 6.10.1 的规定,DTU 控制输出量技术指标应满足6.10.2 的规定,高温引起的交流工频电量误差改变量应不大于准确等级指数的100%。
7.3 绝缘性能要求
7.3.1 绝缘电阻
7.3.1.1 在正常大气条件下绝缘电阻应满足表 8 的要求。
表 8 正常条件绝缘电阻
额定绝缘电压 Ui(V) | 绝缘电阻要求(MΩ) |
Ui≤60 | ≥5(用 250V 兆欧表) |
Ui>60 | ≥5(用 500V 兆欧表) |
7.3.1.2 在温度 40℃、相对湿度 90%~95%的恒定湿热条件下绝缘电阻应满足表 9 的要求。
表 9 湿热条件绝缘电阻
额定绝缘电压 Ui V | 绝缘电阻要求 MΩ |
Ui≤60 | ≥1(用 250V 兆欧表) |
Ui>60 | ≥1(用 500V 兆欧表) |
7.3.2 绝缘强度
7.3.2.1 试验部位为非电气连接的两个独立回路之间,各带电回路与金属外壳之间。
7.3.2.2 在正常试验大气条件下,设备的被试部分应按照表10 规定的电压要求进行试验,50Hz 交流电压1min 的绝缘强度试验,无击穿、无闪络现象。
表 10 绝缘强度
额定绝缘电压 Ui V | 试验电压有效值 V |
Ui≤60 | 500 |
60<Ui≤125 | 1000 |
125<Ui≤250 | 2500 |
7.3.3 冲击电压
7.3.3.1 电源回路应按电压等级施加冲击电压,额定电压大于60V 时,应施加5kV 试验电压;额定电压不大于60V 时,应施加 1kV 试验电压;交流工频电量输入回路应施加5kV 试验电压。施加1.2/50μs 冲击波形,三个正脉冲和三个负脉冲,施加间隔不小于5s。
7.3.3.2 以下述方式施加于交流工频电量输入回路和电源回路:
a) 接地端和所有连在一起的其他接线端子之间;
b) 依次对每个输入线路端子之间,其他端子接地;
c) 电源的输入和大地之间。
7.3.3.3 冲击试验后,交流工频电量测量的基本误差应满足等级指数要求。
7.4 电磁兼容性
7.4.1 电压突降和电压中断适应能力
7.4.1.1 按 GB/T 15153.1 中的有关规定执行。
7.4.1.2 直接和公用电网或工厂及与电厂的低压供电网连接时,在电压突降ΔU 为100%,电压中断为0.5s 的条件下应能正常工作,设备各项性能指标满足等级指数要求。
7.4.2 抗高频干扰的能力
7.4.2.1 按 GB/T 15153.1 中的有关规定执行。
7.4.2.2 在正常工作大气条件下设备处于工作状态时,在信号输入回路和交流电源回路,施加以下所规定的高频干扰,由电子逻辑电路组成的回路及软件程序应能正常工作,其性能指标应满足等级指数要求。振荡波抗扰度能力特性应满足以下要求:
a) 波形:衰减振荡波,包络线在3~6 周期衰减到峰值的50%;
b) 频率:(1±0.1)MHz;
c) 重复率:至少400 次/s;
d) 高频干扰电压值如表11 的规定。
7.4.3 抗快速瞬变脉冲群干扰的能力
7.4.3.1 按 GB/T 17626.4 中的有关规定执行。
7.4.3.2 在施加如表11 规定的快速瞬变脉冲群干扰电压的情况下,设备应能正常工作,其性能指标应满足等级指数要求。
7.4.4 抗浪涌干扰的能力
7.4.4.1 按GB/T 15153.1 中的有关规定执行。
7.4.4.2 施加浪涌干扰电压和1.2/50μs 波形应按照表11 要求,设备应能正常工作,其性能指标满足等级指数要求。
表 11 振荡波干扰、快速瞬变和浪涌试验的主要参数
试验项目 | 级别 | 共模试验值 (*) | 试验回路 |
振荡波抗扰度试验 | 4 | 2.5kVP | 信号输入、控制回路、电源回路、模拟量小信号输入回路 ** |
电快速瞬变脉冲群抗扰度 | 4 | 2.0kVP | 信号输入回路、控制回路、模拟量小信号输入回路** |
4.0kVP | 电源回路 | ||
浪涌(冲击)抗扰度 | 4 | 4.0kVP | 信号输入回路、控制回路、电源回路、模拟量小信号输入回路** |
注 1:*差模试验电压值为共模试验值的1/2。 注 2:**模拟量小信号输入回路是指与低功率传感器配合的采集信号输入回路。 |
7.4.5 抗静电放电的能力
7.4.5.1 按 GB/T 15153.1 中的有关规定执行。
7.4.5.2 设备静电放电电压值应按照表12,在正常工作条件下,在操作人员通常可接触到的外壳和操作点上,按规定施加静电放电电压,正负极性放电各10 次,每次放电间隔至少为1s。在静电放电情况下设备的各性能指标均应满足等级指数要求。
表 12 静电放电试验的主要参数
试验项目 | 级别 | 试 | 验值 | |
接触放电 | 空气放电 | |||
静电放电 | 4 | ±8kV | ±15kV |
7.4.6 抗工频磁场和阻尼振荡磁场干扰的能力
7.4.6.1 按GB/T 15153.1 中的有关规定执行。
7.4.6.2 设备应按照表13 规定的工频磁场和阻尼振荡磁场条件下应能正常工作,而且各项性能指标满足等级指数要求。
表 13 工频磁场和阻尼振荡磁场试验主要参数
试验项目 | 级别 | 电压/电流波形 | 试验值(A/m) |
工频磁场 | 4 | 连续正弦波 | 100 |
特定 | 连续正弦波 | 与厂家协商确定 | |
阻尼振荡磁场 | 4 | 衰减振荡波 | 100 |
特定 | 衰减振荡波 | 与厂家协商确定 |
7.4.7 脉冲磁场抗扰度能力
7.4.7.1 按 GB/T 17626.9 中的有关规定执行。
7.4.7.2 应按照表14 施加规定的脉冲磁场干扰,试验时设备应能正常工作,各项功能、性能指标满足相关要求,交流电压、电流输入回路测量误差的改变量应不大于等级指数100%。
表 14 脉冲磁场抗扰度试验主要参数
试验项目 | 级别 | 试验值(A/m) |
脉冲磁场 | 5 | 1000 |
特定 | 与厂家协商确定 |
7.4.8 射频电磁场辐射抗扰度能力
7.4.8.1 按 GB/T 17626.3 中的有关规定执行。
7.4.8.2 射频电磁场辐射条件应按照表15,设备应能正常工作,而且各项性能指标满足等级指数要求。
表 15 射频电磁场辐射试验主要参数
试验项目 | 级别 | 电压/电流波形 | 试验值 V/m |
射频电磁场辐射 | 4 | 1.4GHz~2.0GHz 连续波 | 30 |
7.5 机械振动性能
设备应能承受频率f 为2~9Hz,振幅为0.3mm 及f 为 9Hz~500Hz,加速度为1m/s2的振动。振动之后,设备不应发生损坏和零部件受振动脱落现象,各项性能均应满足等级指数要求。
7.6 连续通电的稳定性
设备完成调试后,在出厂前进行不少于72h 连续稳定的通电试验,交直流电压为额定值,各项性能均应满足等级指数要求。
7.7 可靠性
设备本体平均无故障工作时间(MTBF)应不低于50000h;终端(不含电源)的使用寿命应为6~8年。
参考文献
标准规程
设计手册
作业指导书
经典教材