POWERTHUNDER-FTU-1控制器
使用说明书
北京中电迅雷通讯技术有限公司
1. 概述
POWERTHUNDER-FTU-1型配电控制器是配合我国配电领域的实际需求的新一代配电控制器。能够与各种负荷开关、断路器、重合器、电动刀闸配合使用,完成配电网的保护、通信、故障检测隔离、测量等功能。装置采用统一整体设计理念,各功能的选择可以灵活设置,操作简单实用,产品功能集成度高,整一化强。
POWERTHUNDER-FTU-1配电线路开关控制器可以实时监测配电系统的运行,通过GPRS/GSM通信,可以将整个配电进行数据采集并将其线路状态数据在后台调度中心实时显示,为配电网监控和调度提供技术手段,并实现遥控功能。同时,主站系统为故障定位、供电恢复提供技术支持。并具有前后控制器配合实用,实现馈线自动化功能。
馈线自动化功能主要是完成故障定位、隔离和非故障区域恢复供电。有以下几种方式实现:
以GPRS或其它高速通讯网络支持,集中采集现场开关控制器的数据,在后台电子地图进行网络拓扑,根据开关控制范围进行故障区域定位,发送遥控命令使离故障最近的开关分闸,从而隔离故障,最后将联络开关合闸,实现非故障区域恢复供电,这种方法避免了多次分合闸操作而导致的对系统多次冲击,一次即可隔离成功,但对通信的依赖较大,需要比较坚强的通信网络支撑。
第二种是完全依赖高速通讯网络在各个开关控制器之间完成双向通讯,构成“纵联差动”保护方式,这种方式只对故障区域开关进行“试合”来隔离故障区域;但是这种方式通讯成本较高。另外一种是不依赖通讯,通过设置开关控制器的保护参数,根据“电流-电压”或“电流-时间”保护方式,各个开关通过1-3次重合闸,完成隔离故障区域,最后联络开关合闸,恢复非故障区域供电,这种方式不依赖通讯,完全自主完成故障隔离和网络重构,所做工作只是事先按需要配置好开关控制器的参数即可。
因为大部分线路故障发生在用户侧或线路分支侧,所以另外一种简单方式是分支线路或用户线路出现故障,分支开关优先于出线开关分闸,直接隔离故障段,同时上报故障信息。
该开关控制器也可以完成目前常见的“分界开关”功能。10kV架空配电线路T接的分支或用户内部发生故障时,如故障在其进线段,或故障虽发生在用户进线开关内侧,但其
保护动作时限与变电站出线开关保护配合不当时,均会造成变电站出线开关保护掉闸。如果故障性质是永久的,变电站重合不成功,则一个中压分支或用户界内的事故将使整条配电线路停电,这种是在配电网中常见的波及事故。分支故障自动隔离智能开关是解决上述波及事故的理想设备,该设备安装于10kV架空配电线路的分支或责任分界点处,出线开关的一次重合闸即可以实现自动切除分支线路或用户线路的单相接地故障和自动隔离相间短路故障。确保非故障用户的用电连续性和可靠性。
执行标准:
DL/T271-2001 <配电网自动化系统远方终端>
GB1984 <高压交流断路器>
GB/T11022-1999 <高压开关设备控制和设备标准的共同技术条件>
GB/T726-2000 <电器及装置基本试验方法>
GB/T17626-4-1998 <电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群搞扰度试验>
2.装置的主要特点
●高可靠性
所有元件均采用工业级芯片,防电磁屏蔽和线路板EMC设计,抗干扰能力强,EMC指
标达到国家标准Ⅳ级。
●超低功耗设计
该装置功耗极低,在无通信的情况下,对后备电池充电完成后,整机功耗不大于0.1W,
●多种形式的供电方式
可有三种供电方式:开关的测量或保护CT取能供电、太阳能供电或PT供电。
供电方式可根据实际需要灵活配置。
●多种后备电源模式
独立的逻辑后备电源和操作后备电源,使得逻辑和操作回路彻底隔离,避免操作过电压
影响逻辑处理单元,保证设备更加安全可靠。
●故障监测功能
既可通过装置自身的功能实现短路接地监测,也可接收接地故障特殊信号(接地故障信号发生器根据接地特征发出接地信号)实现短路、接地故障检测和故障定位、隔离功能。
当开关配置有零序CT时,可以实现接地故障检测功能,检测原理采用“不对称电流法”
和零序电流门槛法。
●本地无线操作功能
在杆下用手持终端操作控制器,可方便进行参数设置,查看实时数据及遥控合分闸。手持器界面友好,全汉字显示,操作简单方便。
●灵活多样的通讯方式
1. 支持GSM短信通讯
2. 支持通用无线分组业务(GPRS)通讯。
3. 可扩充的其它网络通讯。
●与开关的接口方式灵活
合分闸脉宽可整定,操作电源可选择。可与国内大多数开关配套。
3. 装置的功能
3.1 保护功能
●三段式保护功能:与变电站的出口保护配合,实现线路的保护。
●三次重合闸功能:为了消除瞬时性故障的影响和实现线路保护配合,可以进行三次重合
闸。
●重合闸后加速功能:为了减小重合到永久性故障对系统的冲击,在重合到故障上时,不
再按照电流-时间设置跳闸,而是控制器会速断跳闸,减小对系统冲击。
●配网自动化功能:实现馈电线路的故障隔离和网络重构。
3.2 分支开关控制器功能
●单相接地保护或报警功能:可以准确的检测单相接地故障信息,利用该信息。如果允许
本地切除功能,则控制器直接切除该条故障线路,如果不允许本地切除功能,则通过通信直接转发给主站。
●短路故障分闸功能:检测短路故障后,如果是断路器,则直接跳闸,切除故障,如果是
负荷开关,则等待变电站跳闸后再分闸,切除故障。
●遥测功能:能测量线路的电流、电压。
●遥信功能:开关变位传送时间小于1秒,电源采用间歇式供电,大大节省遥信功耗。
●遥控功能:完善的开关控制回路方案,控制开关的操作电源既可以取自外部,也可以由
控制器自身提供。
3.3 FTU功能
●遥测功能:能测量线路的电流、电压。
●遥信功能:开关变位传送时间小于1秒,电源采用间歇式供电,大大节省遥信功耗。
●遥控功能:可通过GPRS远方遥控开关。
●配网自动化功能:实现馈电线路的故障隔离和网络重构。
4. 装置的技术数据
●保护误差:
电流定值误差不大于3%(或0.02In);当延时小于1s时,误差不大于15ms;当延时大于等于1s时,误差不大于1.5%。
●返回系数:不低于0.95
●合分闸脉宽整定范围:0.1s~9.9s,整定级差0.01s,出厂设置为1s。或双稳态
●开关量使用电压:DC 24V电压输入
●跳合闸出口触点容量
跳合闸出口继电器触点长期接通AC250V/5A,或者DC24V/10A。
也可以提供出口双稳态继电器。
与VSP5配合时出口继电器属于双稳态继电器。?????????????
●工作电源
AC220V/50VA DC48 V
●后备电源
独立的逻辑后备电源和操作电源。逻辑后备电源采用3.7V/2AH锂电池,用专用充放电芯片进行充放电管理,最大限度保证其使用寿命。操作后备电源采用7.2AH/24V铅酸蓄电池或超级电容。自带电池维护功能,当电池电压低于21V时,自动断电,保护电池免受损坏,每隔6个月会对电池进行均充维护。
●交流输入额定值
电流额定值 5A/50Hz(1A/50Hz)
功耗电流:<0.5VA/相
在没有逻辑后备源的情况下,采用CT取能时在5%的额定电流时即可开始保护功能
●交流输入过载特性
交流电流回路长期接通小于1In
短时接通10In,10s 瞬时接通40In,1s
●绝缘电阻符合IEC255-5标准100MΩ/500V
●耐压测试符合IEC255-5标准 2.0KV/50Hz/1min
●绝缘耐受符合IEC255-5标准 5KV/1.2/50μS/0.5J
●抗电磁干扰
?脉冲群干扰符合IEC255-22-1标准3级;
?辐射电磁场干扰符合IEC60255-22-3标准3级;
?静电电场干扰符合IEC255-22-2标准4级;
?快速瞬变干扰符合IEC61000-4-4标准4级;
?阻尼振荡波干抗符合GB/T17626.12-1998标准3级;
?工频电磁场干扰符合GB/T17626.8-1998标准4级。
●机械试验
?振动响应频率10~150Hz 振幅0.035mm 加速度5m/s
?振动耐久频率10~150Hz 振幅0.075mm 加速度10m/s
?冲击响应脉冲持续时间11ms 加速度50m/s
?冲击耐久脉冲持续时间11ms 加速度150m/s
?碰撞脉冲持续时间16ms 加速度100m/s
●正常工作温度范围-30 ~+75℃(带加热器时工作温度:-40~85℃)
●储存及运输温度-55 ~+85℃
●相对湿度不大于95%
5. 指示灯说明
指示灯从左到右依次定义如下:
6. 结构特征与工作原理
POWERTHUNDER-FTU-1开关控制器采用挂箱式结构或伞状结构,主要由电源管理板、主监控板、后备电源和机箱构成,箱内预留通信模块的安装位置,可根据用户通信方式不同灵活配备相应通信模块。
电源管理板的主要功能是将外部的交流电源进行处理,为逻辑和操作电源提供充放电管理,对操作电源提供低压保护。
当机箱内温度低于0度时,启动加热(30W加热功率),当箱内温度升高到10度时,停止加热。逻辑图如下:
主监控板是整个装置的核心部分,主要实现对单一馈线开关的监控和保护功能。采用高性能微功耗单片机作为主控核心,外围可扩展串口、以太网口等通信设备。
主监控板是整个装置的核心部分,主要实现对单一馈线开关的监控和保护功能。采用DSP内核的高性能微功耗单片机作为主控核心,外围可扩展串口、以太网口等通信设备。
遥信输入采用耐高压的光电隔离防止干扰,遥控输出采用两级控制和预置-反校-执行的控制过程,确保输出安全,控制输出为继电器常开接点。所有输入输出均采用防雷设计。
主监控板提供GPRS通信模块和内部无线组网通信接口,可以通过外接各种通信模块(EPON网等)为用户提供多种通信方式。
主监控板的原理图如下:
7. 手持器操作说明
手持器刚上电时,会发8S的唤醒命令,这期间,禁止按键操作。可按”ESC”键停止唤醒命令。
目标FTU通讯地址设置菜单
目标FTU
通讯地址 XXXXXX
手持器上电之后,缺省的“目标地址”是1,广播地址是65535。操作FTU之前,应把“目标FTU通讯地址”设置成FTU的地址。若无法确定FTU的地址,可用广播地址(65535)与FTU通讯。
主菜单
开机屏幕
状态传动
设置事件
参数时间
功能复位
键盘按键
ESC <- /\ \/ -> 0-9 SET
状态
A相电流= A
B相电流= A
C相电流= A
零序电流= A
A相电压= V
B相电压= V
C相电压= V
零序电压= V
开关状态= 合、分
开关储能= Y/N
过流保护= 投、退
过流保护后加速= 投、退
限时速断= 投、退
限时速断后加速= 投、退
速断保护= 投、退
速断保护后加速= 投、退
3次重合闸功能= 投、退
接地保护= 投、退
缺相告警= 投、退
过流失压分闸= 投、退
过流失电分闸= 投、退
分闸闭锁= 投、退
得电合闸= 投、退
合闸闭锁= 投、退
告警电话1=13xxxxxxxxxxxxxx
告警电话2=13xxxxxxxxxxxxxx 传动
遥控合闸
口令:666666
确认操作:Y/N
遥控分闸
口令:666666
确认操作:Y/N
设置:
速断保护= 投、退
速断定值= XXXXX A
速断定时= XXX.XX S
保护后加速= 0.01---2.00秒
限时速断= 投、退
限时定值= XXXXX A
限时定时= XXX.XX S
过流保护= 投、退
过流定值= XXXXX A
过流定时= XXX.XX S
(整定范围0—800A 0~1s,整定级差0.01s,出厂设置为0s。)
通讯地址= XXX
跳闸脉宽= XXX.XX S
分闸脉宽整定范围:0.1s~99.9s,整定级差0.01s,出厂设置为1s。
CT变比 = XXXXX (400:5=80)
零序CT变比 = XXXXX (400:5=80)
PT变比 = XXXXX (400:5=80)
零序PT变比 = XXXXX (400:5=80)
重合闸功能= 投、退
一次重合闸时间= s 0.01—10.00s
二次重合闸时间= s 0.01—10.00s
三次重合闸时间= s 0.01—10.00s
接地保护= 投、退
设置零序电流= A
设置零序电压= A
接地检测持续时间= s
接地保护分闸时间= s
接地告警= y/n
缺相告警= 投、退
过流失压分闸= 投、退
过流失压分闸等待时间= 秒(可以等待一次出线重合)
过流失电分闸= 投、退
过流失电分闸等待时间= 秒(可以等待一次出线重合)
分闸闭锁= 投、退
闭锁时间= s
得电合闸= 投、退
合闸闭锁= 投、退
闭锁时间= s
事件
速断保护动作■╱□
限时速断动作■╱□
过流保护动作■╱□
A相电流= A
B相电流= A
C相电流= A
接地保护动作■╱□
遥控合闸■╱□
遥控分闸■╱□
(显示当时动作事件时间,可以保留32条记录)
参数
A相电流= xxx A
B相电流= xxx A
C相电流= xxx A
零序电流= xxx A
A相电压= xxx V
B相电压= xxx V
C相电压= xxx V
零序电压= xxx V
(为了纠偏,设置一个参数比例)
时间
显示系统时钟,开关动作的时间记录。
功能
告警电话1=13xxxxxxxxxxxxxx
告警电话2=13xxxxxxxxxxxxxx
相关通讯功能设置
后备定值设置投、退
后备定值设置
复位
程序复位,所有参数清零。存储记录清零。
通讯参数设置
GSM通讯√╱X
GPRS通讯√╱X
GSM汇报√╱X
GPRS汇报√╱X
服务器的IP地址:
IP1 XXX
IP2 XXX
IP3 XXX
IP4 XXX
通讯地址 XXXXX
保留
保留
通讯功能说明:
1.GSM通讯
若此功能投入,当保护动作时会自动发出短信,短信格式: 065 056 adr(控制器地址) 000 000。当收到故障指示器的动作信息时,也会自动发出短信,可实现故障定位功能。
2. GPRS功能
若此功能投入,则根据设置的主站IP地址,自动建立网络连接,主站可与其通过GPRS
通讯。
10.结构特征与工作原理
10.1 控制操作区
远方、本地拨钮操作简介:
具体操作如下所述:
1.控制选择拨钮:“当地”位置时接通分、合把手操作电源,允许就地控制及操作;“远方”位
置时,允许远方和本地控制及操作。
2.分合控制按钮:可手动进行当地“分”、“合”操作。
3.蓄电池控制连接片:手动投入逻辑蓄电池。
4.电容器控制按钮:对电容器放电(可选项)。
10.2 用户配线接口
处于装置箱体内下方的用户配线箱与二次侧接线,请您严格参照工程图纸。
10.3 电源板及蓄电池
10.3.1电源板概述
智能电源为整个装置提供工作电源,对后备蓄电池进行智能维护,当主电源失电后自动切换到后备蓄电池上。线路停电后,由大电容(可选)给开关提供直流220V操作电源。智能电源提供双电源无缝供电功能,任何一路有电,系统都可正常供电,当两条线路都无电的情况下,系统自动切换到后备蓄电池供电状态。
蓄电池自动维护、主备电源的无缝切换,主电源失电后,装置正常工作不低于8小时;当线路停电时,自动投入备用电源;当备用电源降至DC21V时,切除蓄电池。
10.3.2 使用说明
1.主备电源切换:
●主备电输入AC220V。
●备用电源24V/7.2AH在市电或/PT正常时时自动投入充电。
2.蓄电池充放电:
●备用电源24V/7.2AH在市电或/PT正常时时自动投入充电。
●备用电源24V/7.2AH在市电掉电后放电至21V时,本机输出欠压信号。该信号持
续5秒后切除输出。
●的备用电源24V/7AH放电至21V时,自动切除供电。此时“投蓄电池”按钮不能
再将蓄电池投入使用。
3.活化设置:
●机内微处理器对蓄电池运行过程进行监控,并能根据用户设置要求进行自动活化。
●活化过程为均充过程,均充电压为28.6V。
4.动作储能电容:
直流300V输出回路采用市电整流、电阻限流方式向450V/4700UF电容充电,并提供外界输出。市电掉电后可通过“点燃放电”外接开关使电容放电。市电OK时此开关不起作用。10.3.3 蓄电池
每节蓄电池的型号及容量为12V/7.2AH铅酸蓄电池两节蓄电池串联为装置提供DC24V/7.2AH的后备电源。在外部交流电源通电的情况下,蓄电池可以自动进行浮充。在外部交流电源失电的情况下蓄电池自动投入到系统中运行,当备用电源运行至DC21V时,自动切除以保护电池。
注意:
1.蓄电池欠压切除后在进行再次充电过程中应保证蓄电池充分的充电时间,一般在浮充状态下
的充电时间应不少于12小时。
2.根据制造商的相关说明书和我们的使用经验,正常情况下蓄电池的使用寿命为三年,建议没
三年更换一次蓄电池。
3.蓄电池的使用寿命与蓄电池本身的充放电次数(一般不超过200次)有关,因此建议蓄电池
的活化周期为半年。
检修和拆装注意事项:
在拆装蓄电池的操作中,应将蓄电池的连接导线进行绝缘处理,以避免发生蓄电池短路故障导致蓄电池损坏并烧毁装置内的配线。
机箱上的接地螺栓要与地线可靠连接。
11用户调试大纲
11.1操作流程
11.1.1 运行前检查
?检查装置的型号及扩充组件是否与定货清单一致。
?逐个检查装置各组成部分的锁紧机构是否松动、脱落,有无机械损伤及连接线断开等现
象。
?检查交流电源输入端有无短路现象;将电源开关闭合,检查电源模块输出端有无短路现
象。
?检查信号输入端接线是否正确。
?检查装置机箱接地是否良好。
11.1.2确认电压等级并投入运行
投入运行前,应对装置进行常规的安全检查。确定装置正常后,将交流电源输入端子的插头拔出,将一次连接电缆安正确关系连接,测量交流电源输入端电压是否符合要求。一切正常后,将插头插入原位置,装置接入交流电源。先将逻辑后备电池的连接片连上,此时LED灯开始闪烁,然后将电源保险合上,投入交流电源,用手持器查看220V侧PT是否有值(即电源电压),如有,则装置进入运行状态。
11.1.3 系统检测
装置运行后,用手持器对其进行维护,对装置进行系统检测。具体操作详见维护指南。
11.2注意事项
?装置运行中,不允许随意按动面板上的按键。
?在安装接线时,要确保柜子前面的空气开关处于断开状态。
?户外互感器应安装是电压器出口后,装置引入电力线接点的前边,即保证电流互感器所
测电流为电压器补偿后的出线电流。
?电流互感器信号线时,应特别注意信号线与电流接线端子一一对应,不得接错。否则,
会导致电流互感器开路,产生高压,对人身及仪器造成不必要的伤害。
?下空气开关前,应先检查电容插件到熔断器的接线没有松动、滑落以及碎落的线头,以
防短路。
?开柜体后门后,注意不要碰上面的铜牌及裸露线,以防触电。
?进行维修时,应先扳下电源端子开关,还应注意,这时开关到电力线接点还带电。如果
进行大的操作,应断开变压器电源。
?注意机柜接地标志处是否接入系统大地。
?系统配置参数不应随意改动。
?现场测试时,应谨防电压回路短路及电流回路开路等事故发生。装置通电情况下,不允
许拆卸各组件。
11.3 使用和维护
11.3.1 开箱检查
货物运抵后,首先清点货物数量是否与您的需要及装箱清单一致。然后按以下条款检查:外观检查
打开机箱门,检查机箱等部件有无磕碰、损坏,各紧固螺钉有无松动。
接地线检查
检查机箱接地螺丝是否良好接地,电源模块的地线是否良好接地。
机箱端子接线检查
检查机箱内部的端子排,检查所有接线端子是否因运输有松动,将松动的紧固好。
插件检查
检查插件上的集成电路是否因运输有松动,保证芯片的良好接触。
通信接线检查
检查通信模块与主站及其它智能设备连接是否正确。
电源线检查
检查所有电源线的连接是否正确。断开电源输出端子,使其不给设备供电,然后给主电源输入交流220V/直流220V电压,用万用表检测主电源的输出是否正确。
11.3.2现场接线
一次回路接线工作
a.安装
POWERTHUNDER-FTU-1开关控制器与开关的接口是一个22位的接线端子排或两个航空插头,将POWERTHUNDER-FTU-1户外开关远方终端装置通过安装组件固定到电力线杆上,设备大约距地3-4米。
b. 系统接地
在机箱一侧有个螺栓,上面带有接地标志,应在此处用电力线与系统的大地相接。
c. 通信连线
根据用户需求按通信线安装规则接入通信线,装置根据用户通信方式不同在出线端子排上配备通信出线端子,用清晰的标志注明。
二次回路的连线
二次回路的连线是指从现场二次回路或是变送器等接至机箱端子排,所有电缆进机箱后可根据情况从端子排正面或侧面走线并捆扎整齐。ZY-100户外开关远方终端装置机箱的现场接线主要有:交流电源、交流电流采样、遥信、遥控、通信等的接线。
1.220V交流电源接线
将220V交流电源直接接至标有AC-L 和AC-N套管印字对应的端子上即可,注意接线完毕后检查一下端子上的保险管是否损坏,如果损坏应予以更换。
2.交流CT采样端子接线
交流CT采样的电流输入直接诶串接在现场的CT回路中。
3.遥信端子接线
如果接点为无源接点,从现场开关状态的辅助接点来的信号线,其接点的一端应该接至开入开出插件YX输入端,接点的另一端与其他接点的一端连接在一起接至遥信电源的24V(+)输出端。
4.遥控端子接线
POWERTHUNDER-FTU-1 户外开关远方终端装置的遥控是“点-点”方式输出的,即对每一路的分闸都有一个分闸继电器,而对每一路的合闸都有一个合闸继电器。每个合闸继电器有一组常开接点(H1,H2)接至现场合闸接触器回路,每个分闸继电器有一组常开接点(F1,F2)接至现场分闸接触器回路,分继电器与合继电器完全独立。
5.通电检测
在正确安装接线的基础上,通电后各插件“电源指示”灯亮,“运行指示”灯有规律闪烁,表明各部件运行正常。即可据现场情况用维护软件进行系统参数的配置。
12 端子定义
13订货须知及其他
订货应注明:
a)产品型号、名称、订货数量;
b)交流电流、电压、频率额定值,CT(TA)、PT(TV)变比;
c)交流电源额定值;
d)由保护或自动装置起动的跳、合闸回路额定电流;
e)收货地址及时间;
f)用户要求配合事项;
g)特别声明事项;