南大铺110kv远程采集变电站设计

'ｍｍ中圈分类号：ＴＰ８９密级：公开ＵＤＣ：ｍ学校代码：１００８２皆？＾聲．ＨＥＢＥＩＵＮＩＶ巨ＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩ巨ＮＣ巨ＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ＼硕±学位论文南大铺ｌｌＯｋＶ远程采集变电站设计论文作者：要强指导教师：梁国壮教授企业指导教师：张凤龙：工程硕壬申请学位类别（在职培养）学科、领域：控制工程所在单位：电气工程学院答辩日期：２０１５年１２月 河北科技大学学位论文原创性寅明，本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中！＾明确方式标明。除文中Ｂ经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发。表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担学位论文作者签名：指导教师签名年Ｖ月｜心月加如！（，卿如＾ｒ年河北科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留。本并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被査阅巧借阅人授枚河北科技大学可１＾＾１巧本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检、论文。索，可Ｗ采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位‘密适。□保密用本授权书，在年解后＿论文属于本学位□不保密。＂■＂＞上方框／）（请在Ｗ内打名签导教师签论名指学位文作者 ClassifiedIndex：TP89SecrecyRate：PublicizedUDC：621UniversityCode：10082HebeiUniversityofScienceandTechnologyDissertationfortheMasterDegreeNandapu110kVRemoteAcquisitionSubstationDesignCandidate：QiangYaoSupervisor:Prof.LiangGuo-zhuangBusinessSupervisor：ZhangFeng-longAcademicDegreeApppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlEngineeringEmployer：SchoolofElectricalEngineeringDateofOralExamination:Dec,2015 摘要变电站是整个电网系统的中枢，作用是转换电压和分配负荷，为保障电网健康、快速发展，必须要做好变电站的升级改造工作。随着沧县智能化电网的推进，要求整个电网系统中的各类型设备配合协作，采集装置作为一个重要的智能化设备在系统中起着不可替代的作用，没有采集装置，电网中的其它智能化设备不能充分发挥作用，对电网经济安全运行是一个瓶颈，必须下大力度升级改造采集系统。南大铺110kV远程采集变电站就是2014年沧县供电公司的重点建设项目。本文根据《供配电系统设计规范》、《电力用户用电信息采集系统功能规范》、《35～110kV变电所设计规范》、《电力用户用电信息采集系统通信协议：主站与采集终端通信协议》、《电力用户用电信息采集系统技术规范：通信单元技术规范》等规范规程和沧县经济发展的需要，结合远程采集系统的发展趋势，确定了南大铺变电站电气主接线的设计、短路电流计算、防雷保护的设计、高压电器设备选择及校验、关口采集系统的设计、关口采集设备的选择、关口采集设备的安装、通信及调试。南大铺变电站关口采集系统依托河北南网关口计量系统完成参数建档，搭配有最先进的远程采集装置，将一台采集装置与一只高精度的智能表搭配使用，关口采集设备采用EDAD2001-H电能数据综合采集装置，关口表采用0.5S级三相无费控智能电能表,主站与采集装置通过GPRS或CDMA两种方式通信，采集装置与关口表采用DL/T645规约、RS485方式通信，实现了远程停、供电，在线监测电压、电流，实时遥测母线平衡率等功能，双计量的搭配也使得计量准确度大大提高。进而完成具备远程采集功能的南大铺110kV变电站设计。关键词电气主接线；短路电流；关口采集系统；采集装置；通信I AbstractSubstationisthecenterofpowergridsystemusedtoconvertingvoltageanddistributingcharge.Forthepurposeofensuringthehealthyandrapiddevelopmentofpowergrid,it"snecessarytoperformthesubstationupgradingandreformactivitiesproperly.AslongasthegeneralizationofsmartgridinCangxianCounty,thevariousdevicesintegratedinthepowergridsystemarerequiredtocoordinateandcooperatewitheachother.Theacquisitiondeviceplaysanirreplaceableroleinthesystemasanimportantsmartdevice,asit"simpossibletobringothersmartdevicesintofillplaninthesystemwithoutit.Therefore,it"srequiredtomakegreatefforttoupgradeandreformtheacquisitionsystemasit"sabottleneckforthesafeoperationofpowergrideconomy.110kVNandapuRemoteAcquisitionSubstationisthekeyconstructionprojectsforCangxianCountyPowerSupplyCompanyin2014.Inaccordancewiththespecificationandprovisiondefinedinthe"CodeforDesignElectricPowerSupplySystems","PowerUserElectricEnergyDataAcquisitionSystemFunctionalSpecification","CodeforDesignof35～110kVElectricSubstation","PowerUserElectricEnergyDataAcquisitionSystemCommunicationProtocol:MasterStationandDataAcquireterminalCommunicationProtocol","PowerUserElectricEnergyDataAcquisitionSystemFunctionalSpecification:communicationunittechnologyspecification"andthedemandofeconomicdevelopmentofCangxianCounty,andinconsiderationofdevelopmenttrendofremoteacquisitionsystem,thispaperdeterminesthemainelectricconnectiondesign,shortcircuitcurrentcalculation,lightningprotectiondesign,high-voltageelectricalappliancesselectionandvalidation,gateacquisitionsystemdesign,gateacquisitiondevicesselection,installation,communicationandcommissioningforNandapuSubstation.ThegateacquisitionsystemofNandapuSubstationhascompletedtheparameterarchivingbasedongatemeteringsystemofHebeiSouthernPowerGridandintegratestheremoteacquisitiondevicewhichcombinesastate-of-artacquisitiondeviceandahighprecisionsmartmeter.ThegateacquisitiondeviceusesEDAD2001-Henergydataacquisitiondeviceand0.5Sthree-phaseno-tariff-controlsmartenergymeterasthegatemeter.ThemasterstationandacquisitiondevicescommunicatethroughGPRSorCDMA.AcquisitiondevicesandgatemetercommunicatethroughDL/T-645protocolRS485III communication.Itcanachievevariousfunctions,suchasremotepowercut-offandsupply,on-linevoltageandcurrentmonitoring,andreal-timebusbarbalanceremotemeasurement.Thecombinationofdualmeteringdevicesimprovestheaccuracyofmeasuringsignificantly.Andthedesignof110kVNandapuSubstationwithremoteacquisitionfunctioniscompletedproperly.KeywordsMainelectricconnection;Shortcircuitcurrent;Gateacquisitionsystem;Acquisitiondevice;CommunicationIV 目录摘要...................................................................................................................................IAbstract...............................................................................................................................III第1章绪论...................................................................................................................11.1论文的研究背景......................................................................................................11.1.1研究背景...........................................................................................................11.1.2课题来源...........................................................................................................11.2国内现状及发展趋势..............................................................................................21.3研究内容..................................................................................................................21.4预期目标..................................................................................................................3第2章电气主接线设计...................................................................................................52.1主接线的设计原则和要求......................................................................................52.2本变电站电气主接线设计......................................................................................52.3变压器的选择..........................................................................................................62.3.1主变压器台数的选择.......................................................................................62.3.2主变压器容量的确定.......................................................................................62.3.3主变型号的选择...............................................................................................62.4本章小结..................................................................................................................7第3章短路电流计算与高压电器设备选择...................................................................93.1各短路点计算..........................................................................................................93.1.1选择计算短路点...............................................................................................93.1.2画等值网络图...................................................................................................93.1.3短路计算...........................................................................................................93.2断路器及隔离开关的选择....................................................................................153.2.1断路器及隔离开关选择的具体技术条件.....................................................153.2.235kV主变侧断路器及隔离开关...................................................................153.2.310kV主变侧断路器及隔离开关...................................................................163.2.435kV出线侧断路器及隔离开关...................................................................173.2.510kV出线侧断路器及隔离开关...................................................................183.2.635kV分段断路器的选择...............................................................................183.2.710kV分段断路器的选择...............................................................................18V 3.2.810kV断路器及隔离开关的选择...................................................................183.3电压互感器及熔断器的选择................................................................................183.3.1电压互感器及熔断器的选择和校验.............................................................183.3.235kV侧电压互感器及熔断器的选择...........................................................193.3.310kV侧电压互感器及熔断器的选择...........................................................193.4电流互感器的选择................................................................................................193.4.135kV电流互感器的选择...............................................................................203.4.210kV电流互感器的选择...............................................................................203.5主变中性点避雷器的选择....................................................................................203.6本章小结................................................................................................................21第4章防雷及接地保护计算.........................................................................................224.1主变压器防雷........................................................................................................224.2接地装置................................................................................................................234.2.1户外接地网.....................................................................................................234.2.2户内接地网.....................................................................................................234.2.3电气装置的接地.............................................................................................244.2.4避雷针及避雷器的接地.................................................................................244.3本章小结................................................................................................................24第5章关口采集系统的设计.........................................................................................265.1关口采集系统设计的技术标准............................................................................265.2关口采集系统设计的技术标准补充规定............................................................275.3关口采集系统的设计............................................................................................285.4采集系统运行监控设计........................................................................................285.5关口采集设备设计................................................................................................305.5.1功能要求.........................................................................................................305.5.2通信规约要求.................................................................................................305.5.3采集终端设备参数设计.................................................................................345.5.4采集终端通信模式设计.................................................................................425.6本章小结................................................................................................................43第6章关口采集设备的选择.........................................................................................436.1关口采集设备选择................................................................................................456.2关口采集设备主要功能........................................................................................456.3环境技术指标及工作条件....................................................................................466.4关口采集设备工作原理........................................................................................47VI 6.5关口采集设备配置................................................................................................486.6本章小结................................................................................................................50第7章关口采集设备的安装、通信及调试.................................................................527.1关口采集设备的安装与接线................................................................................527.1.1关口采集设备的安装方式.............................................................................527.1.2端子排接口示意图.........................................................................................537.1.3脉冲输入光电隔离板接线.............................................................................557.2关口采集设备的程序设置....................................................................................557.2.1关口采集设备的界面设置.............................................................................557.2.2关口采集设备的菜单选择.............................................................................567.2.3关口采集设备的数据显示调试.....................................................................577.2.4为关口采集设备添加电能表档案.................................................................597.2.5关口采集设备的参数设置.............................................................................607.2.6关口采集设备的数据查询.............................................................................617.2.7关口采集设备的事件查询.............................................................................617.2.8关口采集设备的直方图.................................................................................627.3关口采集设备的通信设置....................................................................................627.3.1关口采集设备的IP地址设置.......................................................................627.3.2关口采集设备的通信口设置.........................................................................637.3.3关口采集设备的召测设置.............................................................................667.3.4关口采集设备的召测量查询.........................................................................687.4关口采集设备的调试............................................................................................687.4.1关口表的通讯地址.........................................................................................687.4.2关口采集设备与关口表的通信调试.............................................................697.4.3关口采集设备的采集调试.............................................................................707.5本章小结................................................................................................................71结论.................................................................................................................................74附录.................................................................................................................................71参考文献.............................................................................................................................78致谢.................................................................................................................................77个人简历.............................................................................................................................79VII 第1章绪论1.1论文的研究背景1.1.1研究背景变电站是整个电网系统的中枢，作用是转换电压和分配负荷，为保障电网健康、快速发展，必须要做好变电站的升级改造工作。在目前的电网建设中，尤其是在北方的农村电网中，还大量使用着投运几十年的35kV变电站，这既严重浪费土地、资金等资源，也存在重复建设、改造困难、电能质量差等问题，这已成为影响农网输变电工程建设成本和运行质量的重要因素。这已经违背了我国的可持续发展战略。2014年，河北省全年售电量完成215.28亿千瓦时，同比增长7.78%；新增用电容量357.59万kVA；推广地源热泵362.02万平米，电窑炉替代煤炉127台，实现替代电量7.48亿千瓦时。不仅出色完成全年目标任务，多项工作也实现历史性突破。其中市县公司全年累计受理报装容量685.34万kVA，送电357.59万kVA，同比分别增长10.97%和19.46%，全年增供电量5.5亿千瓦时。2014年，京津冀协同发展正式成为国家重点工作。2015年，《河北沿海地区发展规划》发布后，很多战略支撑项目落户河北，例如北京现代落户沧州。今年10亿元以上产业项目将达到200个，项目投资增长在20%以上，发展潜力将进一步释放，给公司电网发展和电量增长带来重大机遇。面对复杂的形势，我们要审时度势，主动适应，变压力为动力，化挑战为机遇，抢抓先机，乘势而上，千方百计做好需求侧管理工作和加强线损重点治理。1.1.2课题来源目前沧县县域内现有110kV变电站3座，35kV变电站19座，主变容162150kVA，拥有110kV输电线路28.2公里，35kV输电线路241公里，10kV配电线路2041公里，低压线路3016公里，担负着全县19个乡镇512个行政村65万人口的生产和生活供电任务。由于近几年来，国内经济呈爆发式增长，用电量急剧增加，35kV线路及10kV线路在夏季经常过负荷，而且一些新增企业距离变电站很远，处在线路末端，导致线损很高，增加了经营成本，故目前急需新建一座110kV变电站，以满足日益增长的用电需求和降损需要。1 南大铺位于沧县东部的东关乡，周边仅有几座35kV变电站，线路长、负荷大，急需改造。在此建设南大铺110kV变电站将有效提高沧县地区的用电质量，改变一大部分用电大户处于供电末端的情况，提高经济效益和管理效率。根据国家电网公司采集重点工作的要求，南大铺110kV变电站宜具备远程采集功能，以便提供及时准确的数据，进而在未来实现110kV变电站关口电量的全覆盖采集，推进用户用电信息采集建设。1.2国内现状及发展趋势由于变电站改造投资规模大、投资周期长、见效慢，一直制约着变电系统的发展，各供电公司在自负盈亏的经营模式下，很难对变电系统大规模投资。在县乡两级，大部分变电站长时间超容运行，变压器老旧、负荷过大，经常跳闸停电，容易引起供电公司与客户之间的矛盾。甚至某些经济不发达地区，变电站投运近三十年也不曾改造，一经刮风下雨或是负荷过大就会频繁跳闸，老百姓怨声载道，供电质量不提高，服务再好也没用。近年来，市、县两级供电公司逐步上划为子公司，项目资金单独列支，县级供电企业的经营压力大大减小，投资建设也逐渐向电力基建倾斜。就沧县地区，2015年总投资超两亿元，主要用于升级改造变电站和专、公变台区，以及配套计量装置。为了保障电网建设进一步完善，35kV变电站需要逐渐淘汰，由110kV、220kV变电站取代，新型变电站除了具备节能、环保等要求外，如何提供及时准确的数据才是重中之重。推进用电信息采集系统建设，提供及时准确的数据，是国网公司营销系统的重点工作之一。2015年专公变采集建设完毕，如果实现线损计算，必须把110kV站供电的所有考核表和计费表全部实现采集。专公变全采集后，采集110kV站表计数据成为采集的重点工作，真正意义上实现电力系统所有电表的采集，这也是电力行业的需求，也是深度应用采集系统的必要条件。1.3研究内容根据实际供电状况及当前需求侧负荷情况，统计分析负荷增长趋势。从负荷增长、节能降损、及时准确等方面阐明了建设远程采集变电站的必要性。然后以《供配电系统设计规范》、《电力用户用电信息采集系统功能规范》、《35～110kV变电所设计规范》、《电力用户用电信息采集系统通信协议：主站与采集终端通信协议》《35～110kV高压配电装置设计规范》、《电力用户用电信息采集系统技术规2 范：通信单元技术规范》等规范规程为依据，确定了电气主接线的设计、短路电流计算、防雷保护的设计、高压电器设备选择及校验、关口采集系统的设计、关口采集设备的选择、关口采集设备的安装、通信及调试，进而完成具备远程采集功能的110kV变电站设计。1.4预期目标南大铺110kV远程采集变电站建成并网后，将有效提高沧县地区的用电质量，改变一大部分用电大户处于供电末端的情况，将其改为10kV直供户，消除了线损，提高了经济效益和管理效率。该变电站投运后，不仅可以废弃一座老旧的35kV变电站，也大大缩短了到其他几座35kV变电站的输电距离，有效降低了35kV线路线损率。该变电站并网后，可以和附近两座110kV变电站交叉互供，在设备检修维护时，可以不停电作业，保证了用户的用电质量。南大铺110kV远程采集变电站作为首批试点项目，搭配有最先进的远程功控采集装置，将一台厂站终端与一只高精度的智能表搭配使用，不仅实现了远程停、供电，在线监测电压、电流，实时遥测母线平衡率，而且双计量的搭配也使得计量准确度大大提高。3 4 第2章电气主接线设计2.1主接线的设计原则和要求如果说变电站是整个电网系统的中枢，主接线便代表了各种电器设备与中枢之间的连接和运行方式。主接线的设计应充分考虑各方面的平衡，不仅要达到技术要求，还要保证其经济效益。主接线应考虑以下几个原则：1)本变电站在整个沧县电网系统中的位置与作用；2)本变电站是否符合沧县五年或十年发展规划；3)本变电站的负荷状况及出线；4)本变电站应该架设几台变压器；5)本变电站的剩余容量不影响其工作效率。2.2本变电站电气主接线设计根据沧县电网系统情况，我们通过现场勘查和对各种接线方式的分析比较，决定采用如图2-1所示方案：110kV侧、35kV侧、10kV侧均采用单母分段连接。图2-1电气主接线图本方案中的变电站便于升级改造，当35kV线路日常运维检修、故障抢修需要停5 电作业时，可以将一侧负荷切换到另一侧，而不至于使整个变电站停电，用户能够放心用电，这既满足供电可靠性，也提升了企业形象。2.3变压器的选择2.3.1主变压器台数的选择本变电站为地方变电站，为保证供电可靠性，参照规程要求，宜选用两台主变压器。2.3.2主变压器容量的确定根据沧县电网系统情况和负荷状况确定主变的容量。为满足供电可靠性，当一台主变停运时，其他的主变要使变电站70%-80%的负荷正常运行，避免一台主变故障或检修时影响对用户的供电，所以主变容量就为总负荷的70%-80%。容量计算如下：Sn=0.7Sm(2-1)式中Sm变电站最大负荷Sn变电站额定容量由现场资料知：35kV侧Pmx=36MW,cosφ=0.9010kV侧Pmx=10MW,cosφ=0.85所以，在其最大运行方式下：Sn=0.7Pmx/cosφ=36.24MVA(2-2)式中Pmx电压侧最大负荷考虑变电站的负荷增长率以及长远发展，并经查阅手册，选两台设备容量均为50MVA的变压器。2.3.3主变型号的选择因为本变电站有110kV、35kV、10kV三个电压等级，根据设计规程规定，选择三相三绕组有载调压降压变压器。6 表2-1主变压器技术参数型号额定额定电压(kV)空载空载负载阻抗电压(%)连接组标号容量电流损耗损耗高压中压低压高中高低中低(kVA)(%)(kW)(kW)SFSZ11-50000/1105000011036.7510.52.078213.517.510.56.5YN,Yno,dn2.4本章小结主接线便代表了各种电器设备与中枢之间的连接和运行方式。主接线的设计应充分考虑各方面的平衡，不仅要达到技术要求，还要保证其经济效益。本章根据沧县电网系统情况，通过现场勘查和对各种接线方式的分析比较，确定110kV侧、35kV侧、10kV侧均采用单母分段连接的方式。根据沧县电网系统情况和负荷状况确定主变的容量，装设两台设备容量均为50MVA的变压器。7 8 第3章短路电流计算与高压电器设备选择进行短路计算目的就是找出电路阻抗为零的点，也就是电网短路点。电网短路点就是接地保护，因为接地的阻抗最小，当电网发生短路时，能够让电流接地走掉，保护电网的安全。3.1各短路点计算3.1.1选择计算短路点如图3-1所示，d1,d2,d3分别为选中的三个短路点。3.1.2画等值网络图图3-1等值网络图3.1.3短路计算本变电站系统中，电压等级分别为：110kV、35kV、10kV，根据《电力变压器设计计算方法与实践》中数据，系统短路容量Sd=2500MVA,系统进线为两回LGJ-240/30架空线路。根据《电力变压器设计计算方法与实践》中数据，系统基准容量为：100MVA9 短路容量Sd的标幺值为：Sd*=Sd/Sj=2500/100=25(3-1)式中Sd短路容量Sj基准容量Sd*短路容量标幺值短路电流标幺值为：Id*=Sd*=25(3-2)式中Id*短路电流标幺值短路阻抗标幺值为：*X=1/Sd*=1/25=0.04(3-3)*式中X短路阻抗标幺值主变为SFSZ11-50000型变压器。基准电压为：Uj=1.05Un(3-4)式中Uj基准电压Un额定电压基准电抗为：Xj=3Ij(3-5)式中Xj基准电抗Ij基准电流基准电流为：Ij=Sj/3Uj(3-6)根据《电力工程电气设计手册》可知，LGJ-240线路X=0.466Ω/km系统电抗标幺值为：*Xs*=X+XId*/Xj/2(3-7)Xs1*=0.04+(0.466×25)/132/2=0.084Xs2*=0.04+(0.466×25)/132/2=0.084式中Xs*系统电抗标幺值系统折算等值电抗为：Xs=Xs*(3-8)S1系统折算等值电抗Xs1=0.084S2系统折算等值电抗Xs2=0.084式中Xs系统折算等值电抗由第2章变压器参数可知绕组间短路电压值分别为：10 U（1-2）=17.5；U（2-3）=6.5；U（1-3）=10.5d1,d2,d3的等值电抗为：X1=1/2×｛U（1-2）+U（1-3）-U（1-3）｝=10.75(3-9)X2=1/2×｛U（1-2）+U（2-3）-U（1-3）｝=6.75(3-10)X3=1/2×｛U（1-3）+U（2-3）+U（1-2）｝=-0.25(3-11)式中U（2-3）中压到低压间的阻抗电压U（1-3）高压到低压间的阻抗电压U（1-2）高压到中压间的阻抗电压主变额定容量Sn=50MVAd1,d2,d3的电抗标么值为:X1*=X1/100×(Sj/Sn)=0.215(3-12)由公式(3-12)可知：X2*=0.135;X3*=-0.005当d1短路时，如图3-2所示：图3-2d1短路时等值网络图由图3-2可知：Xs=Xs1Xs2/(Xs1+Xs2)(3-13)式中Xs计算电抗根据《电力变压器设计计算方法与实践》可知，若系统为无限大电流源，则暂态分量等于稳态分量。Ich=2KchI″d(3-14)式中Ich短路电流冲击值Kch冲击系数I″d稳态短路电流由公式(3-6)可知：Ij1=Sj/3Uj1=100/(3×115)=0.502kA稳态短路电流标幺值为：I″d*=1/Xs(3-15)式中I″d*稳态短路电流标幺值11 由公式(3-13)和(3-15)可知：I″d*1=1/Xd*1=1/Xs=1/0.042=23.809稳态短路电流为：I″d=I″d*Ij(3-16)式中I″d稳态短路电流由公式(3-16)可知：I″d1=I″d*1Ij1=23.809×0.502=11.952kA由公式(3-14)可知：Ich1=1.8×2×I″d1=30.425kA短路容量为：S∞=3UjI″d(3-17)由公式(3-17)可知：S∞1=3Uj1I″d1=2380.7MVA当d2短路时，如图3-3所示：图3-3d2短路时等值网络图由公式(3-6)可知：Ij2=Sj/(3Uj2)=100/(3×37)=1.5kA由公式(3-13)和(3-15)可知：I″d*2=1/Xd*2=1/0.224=4.46由公式(3-16)可知：I″d2=I″d*2Ij2=4.46×1.56=6.958kA由公式(3-14)可知：Ich2=1.8×2×I″d2=17.71kA由公式(3-17)可知：12 S∞2=3Uj2I″d2=445.9MVA当d3短路时，如图3-4所示：图3-4d3短路时等值网络图由公式(3-6)可知：Ij3=Sj/(3Uj3)=100/(3×10.5)=5.5kA由公式(3-13)和(3-15)可知：I″d*3=1/Xd*3=1/0.154=6.494由公式(3-16)可知：I″d3=I″d*3Ij3=6.494×5.5=35.72kA由公式(3-14)可知：Ich3=1.8×2×I″d3=90.91kA由公式(3-17)可知：S∞3=3Uj3I″d3=649.604MVA额定电流为：In=Ij×Sn/Sj(3-18)式中In额定电流已知Ij1=0.502kA；Ij2=1.56kA；Ij3=5.5kA；Sn=50MVA；Sj=100MVA，则由公式(3-18)可知：In1=0.25kA；In2=0.87kA；In3=2.75kA13 表3-1短路电流计算结果T=0时刻短路电流稳态短路电流基准电压基准电流电压等级计算电额定电流周期分量短路电流冲击最大电流有效短路容量短路点(kV)(kA)(kV)抗(kA)有名值有名值值(kA)值(kA)(kVA)标么值标么值(kA)(kA)公式UjIjUXsInI″d*I″dI″d*I″dIch1.52I″dS∞d1115.50.51100.0420.2523.8111.95223.8111.95230.42518.172380.7d236.751.57350.2240.784.466.9584.466.95817.7110.58445.9d310.55.5100.1542.756.49435.726.49435.7290.9154.3649.60414 3.2断路器及隔离开关的选择断路器可以用来倒闸操作，倒换运行方式，当线路日常运维检修、故障抢修需要停电作业时，可以将一侧负荷切换到另一侧，而不至于使整个变电站停电。隔离开关必须和断路器配套安装使用。3.2.1断路器及隔离开关选择的具体技术条件1）电网工作电压小于等于所选断路器的额定电压。Ug≤Un(3-19)式中Ug电网工作电压Un所选断路器的额定电压2）电网最大持续工作电流小于等于所选断路器的额定电流。Igmax≤In(3-20)式中Igmax电网最大持续工作电流In所选断路器的额定电流3）电网短路容量小于等于断路器的额定开断容量。S∞≤Sed(3-21)式中Sed断路器的额定开断容量4）进行动稳检验。Ich≤Imax(3-22)式中Imax电抗器三相短路电流冲击值5）进行热稳校验。22I∞Tdz≤Itt(3-23)2式中I∞稳态三相短路电流Tdz短路电流发热等值时间It断路器t秒热稳定电流隔离开关的技术条件与1）2）4）5）相同。3.2.235kV主变侧断路器及隔离开关1）35kV变压器侧断路器Imax=Sn/3Un(3-24)由公式(3-24)可知35kV主变侧大最工作电流：15 Igmax1=Sn1/3Un1=50000/（3×35）=824.8A根据短路计算结果，35kV侧短路参数如下：I″d2=6.958kA；Ich2=17.71kA；S∞2=455.9MVA按电网工作电压最大持续工作电流和开断容量，选SW2-35型断路器，查得其技术参数：Un=35kV；In=1000A；Sed=1500MVA；Imax=63.4kA；It=24.8kA·4s由公式(3-19)到(3-22)可以比较具体技术条件，如表3-2。表3-2断路器选择的具体技术条件断路器选择的具体技术条件数值比较Ug≤Un135kV=35kVIgmax1≤In824.8A＜1000AS∞≤Sed455.9MVA＜1500MVAIch≤Imax17.74kA＜63.4kASW2-35断路器的固定分闸时间为0.15S，取继电保护动作时间为0.2S，则：t=0.15+0.2=0.35sβ=I″/I∞=1，查得Tdz=0.15，则假想时间：Tdz+0.2β=0.15+0.2=0.35s由公式(3-23)可进行热稳定校验，如表3-3。表3-3断路器选择的具体技术条件断路器选择的具体技术条件数值比较I2TI2t22∞dz≤t16.95kA·s≤1258.83kA·s所选SW2-35型断路器满足动稳定和热稳定要求。2）35kV变压器隔离开关由公式(3-19)到(3-23)可知，所选SW2-35型隔离开关满足动稳定和热稳定要求。3.2.310kV主变侧断路器及隔离开关1）10kV主变侧断路器16 由公式(3-19)到(3-23)可知，所选SN4-10G型断路器满足动稳定和热稳定要求。2）10kV变压器侧隔离开关由公式(3-19)到(3-23)可知，所选GN2-10型隔离开关满足动稳定和热稳定要求。3.2.435kV出线侧断路器及隔离开关1）选35kV出线侧断路器由公式(3-24)可知35kV出线侧大最工作电流：Igmax1=Sn2/3Un1=24000/（3×35）=395.9A根据短路计算结果，35kV侧短路参数如下：I″d2=6.958kA；Ich2=17.71kA；S∞2=455.9MVA按电网工作电压最大持续工作电流和开断容量，选SW2-35型断路器，查得其技术参数：Un=35kV；In=1000A；Sed=1500MVA；Imax=63.4kA；It=24.8kA·4s由公式(3-19)到(3-22)可以比较具体技术条件，如表3-4。表3-4断路器选择的具体技术条件断路器选择的具体技术条件数值比较Ug≤Un135kV=35kVIgmax1≤In395.9A＜1000AS∞≤Sed455.9MVA＜1500MVAIch≤Imax17.74kA＜63.4kASW2-35断路器的固定分闸时间为0.15S，取继电保护动作时间为0.2S，则：t=0.15+0.2=0.35sβ=I″/I∞=1，查得Tdz=0.15，则假想时间：Tdz+0.2β=0.15+0.2=0.35s由公式(3-23)可进行热稳定校验，如表3-5。表3-5断路器选择的具体技术条件断路器选择的具体技术条件数值比较I2TI2t22∞dz≤t16.95kA·s≤1258.83kA·s所选SW2-35型断路器满足动稳定和热稳定要求。17 2）选35kV出线侧隔离开关由公式(3-19)到(3-23)可知，所选SW2-35、GW2-35D型隔离开关满足动稳定和热稳定要求。3.2.510kV出线侧断路器及隔离开关1）选10kV出线侧断路器由公式(3-19)到(3-23)可知，所选SN4-10G型断路器满足动稳定和热稳定要求。2）选10kV出线侧隔离开关由公式(3-19)到(3-23)可知，所选GN2-10型隔离开关满足动稳定和热稳定要求。3.2.635kV分段断路器的选择此断路器型号与35kV主变侧断路器型号一致，均为SW2-35型断路器。3.2.710kV分段断路器的选择此断路器型号与10kV主变侧断路器型号一致，均为SN4-10G型断路器。3.2.810kV断路器及隔离开关的选择由于110kV进线连的是无穷大系统，其电抗为0，短路电流不存在，所以110kV的断路器和隔离开关无需选择。3.3电压互感器及熔断器的选择互感器将一次回路中的大电流转换为二次回路中的小电流（1A或5A），将高电压转换为低电压（100V），并使二次设备与高压设备分开，互感器二次侧均接地，既保护了设备，也保障了工作安全。熔断器可以使电气设备避免遭到过载和短路电流的损害。3.3.1电压互感器及熔断器的选择和校验35-110kV变电站的电压互感器通常选择油浸绝缘式。熔断器通过以下条件选择：1）一次回路工作电压小于等于额定电压18 Ug≤Un(3-25)式中Ug一次回路工作电压2）断流容量校验公式为：I″d≤Ikd(3-26)式中Ikd最大切断电流3.3.235kV侧电压互感器及熔断器的选择1)电压互感器的选择选用RW10—35/0.5型单相三绕组电压互感器，每回路3台，Y0/Y0/△接线，电压比100/0.5，满足要求。2)熔断器的选择RN1—10型熔断器的具体参数为：额定电压10kV；最大切断电流Ikd=50kA由公式(3-26)可知：I″d=6.9581。由于本地区土壤电阻率不高，故人工接地装置以采用棒形接地为主，采用直径48钢管，长2.5米，其间以20*4扁钢连成环形，铁管上端埋入土中深度为0.8m，接地管数目为60根。决定采用60根钢管，再次验算接地电阻，经校验满足要求。4.2.3电气装置的接地电气装置元件都要单独接地，严禁串联在一个接地线中，接地线与电气装置的外壳之间的连接，可用螺旋连接或焊接。4.2.4避雷针及避雷器的接地1）避雷针的接地距离不小于3m。2）避雷针距离道口和楼口应大于3m，否则就要均压或者铺设沥青混凝土路面。3）避雷针接地与变压器接地距离不小于15m。避雷器应以最短的接地线与主接地线网连接且避雷器附近应装设集中接地装置。4.3本章小结本章通过避雷针保护范围图，确定本站安装四支等高避雷针，矩形四角布置，东西73m，南北68m，保护范围内最高点10.5m。经校验全所皆在保护范围之内。简述了敷设接地装置的方法及要求，户内、外接地网的方式要求，避雷针及避雷器的接地要求。24 25 第5章关口采集系统的设计按照国家电网公司采集重点工作的要求，县公司新建110kV变电站宜采用关口电量采集设备，以便在未来实现110kV变电站关口电量的全覆盖采集。推进用电信息采集系统建设，提供及时准确的数据，是国网公司营销系统的重点工作之一。专公变全采集后，采集110kV站表计数据成为采集的重点工作，真正意义上实现电力系统所有电表的采集，这也是电力行业的需求，也是深度应用采集系统的必要条件。5.1关口采集系统设计的技术标准关口采集设备的选择，应按“统一技术标准、统一工作规范”进行，《河北省电力公司110kV、35kV变电站关口电量采集工作规范》。河北公司目前执行的《变电站电能计量采集技术标准》，其中4.2.1章节提出了以下主站采集要求：主站负责统一分配厂站终端的通信地址，并确保通信地址的唯一性。通信地址由16位二进制数即5位十进制数组成，应小于65535。终端通信地址分配规则如下：第一位为单位代码，第二位为电压等级代码，后三位为终端顺序编号。电压等级代码中5代表500kV,2代表220kV,3代表35kV,1代表110kV,0代表10kV。一个站两台终端，建议采用相同的终端顺序号,可将终端顺序编号的最高位设为9来表示第二台终端。表5-1通信地址参照表单位单位代码电压等级代码终端顺序编号电厂、超高压0××××石家庄1××××邢台2××××邯郸3××××保定4××××沧州5××××26 5.2关口采集系统设计的技术标准补充规定(1)各地区采集终端地址范围各地市公司负责根据本单位的地址段，分配所辖区域内地方电厂、220kV变电站、110kV变电站和35kV变电站电量采集终端的通信地址，确保通信地址的唯一性，并报省公司备案。各地市110kV变电站采集终端地址范围如表5-2：表5-2终端地址参照表单位终端地址范围石家庄11001-11999邢台21001-21999邯郸31001-31999保定41001-41999沧州51001-51999衡水61001-61999(2)区域内县公司110kV变电站采集终端地址范围各地市公司应按县区域分配110kV变电站采集终端地址范围，对110kV变电站采集终端地址分配参照以下范例进行统筹分配，每个县应使用固定的地址段，并确保不与其它县或采集系统主站已接入的非110kV变电站终端地址冲突。表5-3终端地址分配参照表县公司终端地址地区代码晋州11001--110602014灵寿11061--111002014................27 各地市公司需做好终端地址的统筹规划工作，原则上每个县公司至少预留1倍的地址容量。5.3关口采集系统的设计(1)变电站采集参数建档本变电站采集参数统一从省公司电能量采集与监控系统中建档，按照电压等级和电网CIM模型进行变电站采集节点的定义和变电站内各计量点的分类建档，建立合理的树型结构档案,如图5-1所示。图5-1关口计量系统(2)变电站关口采集参数建档在地市公司层级下，建立本变电站档案后，在该变电站下分别建立110kV、35kV、10kV三个电压等级的关口表档案，将线路以变电站名称加线路双重编号的方法定并将总表与分路表以图形区分，如图5-2所示。5.4采集系统运行监控设计(1)采集系统主要功能采集系统包括用电信息采集、关口电量采集和图形监控三部分，变电站关口计量及终端的定义、采集调试及数据统计由关口采集系统完成，图形监控系统作为图形化的人际交互界面，提供了变电站采集终端运行工况的28 图5-2关口计量系统在线监控手段。(2)终端运行监控要求按照“统一风格、分级部署”的方式，建立分单位、分类的图形监控体系，电厂及220kV及以上变电站均根据运维单位、分类分电压等级，建立终端工况监控画面。随着110kV变电站的采集接入，应根据现有规则，分地区分县建立110kV变电站采集终端运行工况监控画面。(3)图形监控画面设计在用电信息采集监控索引画面的计量监控中建立“县公司110kV、35kV变电站工况”，在该目录下分县建立110kV、35kV变电站终端工况实时监控图形。29 5.5关口采集设备设计依据国家电网企业标准《Q/GDW1376.1-2013电力用户用电信息采集系统通信协议第一部分：主站与采集终端通信协议》（以下简称《Q/GDW1376.1-2013通信协议》）技术标准。5.5.1功能要求1）采集终端交采芯片计量准确（有功≥0.5S级，无功有功≥2级），满足交采作为考核表的计量要求。2）采集终端不应存在停电时丢失地址或因死机无法重新启动等问题。3）采集终端安装ESAM模块并支持13版规范要求，在参数下发F5中使该功能处于关闭状态。4）采集终端支持数据区自动清理功能，不应出现数据区溢出导致采集设备不能正常工作的问题。5）采集终端对于抄不到的冻结数据项，必须返回空值，不应返回0值或其它时间点的数据。6）采集终端调试用掌机应兼容所有在用终端调试等功能。7）采集终端每路485应支持采集16只电能表，抄表波特率可单独设置。其中备用路485需支持抄表端口/主站连接端口/交采被抄表端口（支持交采清零）三个功能，并在采集终端界面上支持手动选择切换。出厂时备用路485默认选择交采被抄表端口。8）采集终端支持采集电能表事件信息。9）采集终端应满足（GSM、CDMA、GPRS等）不同通讯方式的通讯模块互换，不同厂家配置的模块应支持互换。10）负荷曲线零点冻结数据作为当天曲线第一个点的数值，对没有抄录的数据点显示空值。11）支持终端和电能表停电事件，支持ERC45电池失效事件。支持主站打开/关闭事件主动上报F29F37两个功能参数设置，支持F97F98参数设置功能。5.5.2通信规约要求(1)采集终端测量点号和性质允许采集系统远程修改目前，采集系统主站对采集终端测量点默认定义如下：30 1）1：用于交流采样；2）3-64：用于485/脉冲/模拟量。(2)采集终端对冻结值定义如下：1）日冻结数据是指终端在每日日末24点时刻（00：00：00）所冻结的数据，其中由抄表得到的数据是日末24点时刻所抄回冻结的电表数据。2）抄表日冻结数据是指终端按主站设置的终端抄表日日末24点时刻所抄回冻结的电表数据。3）采集终端冻结数据来源取终端本身冻结的电能表数值。例如：日冻结值：例如3月6日零点的示值代表3月5日日冻结值；月冻结值：例如4月1日零点的示值代表3月份月冻结示值。(3)采集终端上行的报文帧结构应符合Q/GDW1376.1-2013通信协议用电信息采集系统主站对终端接入测试时重点检查以下数据项。表5-4采集终端测试数据项应用功能序号数据项编码数据项名称类别读终端实时AFN=0C当前三相及总有/无功功率、功率因数，三相电压、电流、零序电1数据Fn=F25流、视在功率AFN=0C2当前正向有/无功电能示值、一/四象限无功电能示值（4费率）Fn=F33AFN=0C3当前反向有/无功电能示值、二/三象限无功电能示值（4费率）Fn=F34读终端历史AFN=0D4日冻结正向有/无功电能示值、一/四象限无功电能示值（4费率）数据Fn=F1AFN=0D5日冻结反向有/无功电能示值、二/三象限无功电能示值（4费率）Fn=F2AFN=0D6日冻结正向有/无功最大需量及发生时间（4费率）Fn=F331 AFN=0D7日冻结反向有/无功最大需量及发生时间（4费率）Fn=F4AFN=0D8月冻结电能表正向有/无功最大需量及发生时间（4费率）Fn=F19AFN=0D9月冻结电能表反向有/无功最大需量及发生时间（4费率）Fn=F20AFN=0D10日冻结日总及分相最大有功功率及发生时间、有功功率为零时间Fn=F25AFN=0D11日冻结日总及分相最大需量及发生时间Fn=F26AFN=0D12月冻结月总及分相有功最大需量及发生时间Fn=F34AFN=0D13总加组曲线（有无功功率、电能量）Fn=F73～F76AFN=0D14功率曲线（有无功A、B、C功率）Fn=F81～F88AFN=0D15电压电流曲线Fn=F89～F95AFN=0D16总电能量、总电能示值曲线Fn=F97～F104AFN=0D17总功率因数曲线Fn=F105～F110电能质量监AFN=0D18日冻结日电压统计数据测Fn=F27AFN=0D19日冻结日不平衡度越限累计时间Fn=F28AFN=0D20日冻结日电流越限数据Fn=F29AFN=0D21月冻结月总及分相最大有功功率及发生时间、有功功率为零时间Fn=F33AFN=0D22月冻结月电压统计数据Fn=F3532 AFN=0D23月冻结月不平衡度越限累计时间Fn=F36AFN=0D24月冻结月电流越限数据Fn=F37AFN=0D25月负载率统计Fn=F39有序用电数AFN=0C26终端控制设置状态据采集Fn=F5AFN=0C27终端当前控制状态Fn=F6AFN=0D28日冻结终端日供电时间、日复位累计次数Fn=F49AFN=0D29日冻结终端日控制统计数据Fn=F50AFN=0D30月冻结终端月供电时间、月复位累计次数Fn=F51AFN=0D31月冻结终端月控制统计数据Fn=F52AFN=0D日冻结总加组日最大、最小有功功率及其发生时间，有功功率为32Fn=F57零日累计时间AFN=0D月冻结总加组月最大、最小有功功率及其发生时间，有功功率为33Fn=F60零累计时间终端流量监AFN=0D34终端与主站当日、月通信流量测Fn=F10AFN=0D35终端与主站日通信流量Fn=F53AFN=0D36终端与主站月通信流量Fn=F54读终端信息AFN=0937终端版本信息Fn=F1AFN=0C38终端日历时钟Fn=F239AFN=0C电能表日历时钟33 Fn=F27AFN=0A40终端电能表/交流采样装置配置参数Fn=F10AFN=0A41终端脉冲配置参数Fn=F11AFN=0A42终端总加组配置参数Fn=F141）以上数据项只是满足用电信息采集系统主站采集的基本数据项要求，终端和集中器必须满足Q/GDW1376.1-2013通讯协议数据采集项的要求。2）AFN=0C：表示一类数据，AFN=0D：表示二类数据，AFN=0A：表示查询终端参数。(4)采集终端必须能采集终端及电能表的曲线信息采集周期为15分钟；终端屏幕必须能够显示终端交采实时电能信息。(5)采集终端必须能采集终端日冻结日电压统计数据。5.5.3采集终端设备参数设计(1)基本参数设计。表5-5基本参数设计数据项序号设置参数项设置标准编码1终端心跳周期AFN=04心跳周期：15分钟Fn=F12主站IP地址和端口AFN=04按要求设置主站IP地址和端口号（GRRS和CDMA通道Fn=F3：参数出厂时全部设置）3主站电话号码和短信中心AFN=04按要求设置短信中心号码号码Fn=F441类数据配置设置AFN=04符合国网Q/GDW1373-2013对用户大类采集数据项要求，Fn=F38支持远程设置和查询52类数据配置设置AFN=04符合国网Q/GDW1373-2013对用户大类采集数据项要求，34 Fn=39支持远程设置和查询6终端任务设置数量AFN=04终端最大任务数：64Fn=F65Fn=F667允许终端主动上报AFN=05默认允许终端开启上报Fn=F298终端事件记录配置设置AFN=04配置信息参照第二条，支持远程设置和查询Fn=F99终端上行通信工作方式AFN=04工作模式出厂默认TCP方式（以太专网或虚拟专网）Fn=F810终端抄表周期1）终端、抄表周期（485抄表）：15分钟；2）终端保存抄表数据。11终端支持跨组存储数据终端按任务号保存采集数据，支持跨组保存采集数据12购电量（费）控参数AFN=041）终端按采集系统主站下发的购电单号进行更新，终端Fn=47不需要与当前的购电单进行比对大小后再更新。2）如果终端购电单执行不成功，必须返回否认报文，只有终端执行成功后，才返回确认报文。13终端抄表运行参数设置AFN=041）对于一类数据按照设定的抄表周期进行数据冻结。Fn=332）重点监测用户每60分钟冻结一次电流、电压和功率。14终端电能表/交流采样装置AFN=041）关于电能表、交流采样装置与终端连接所对应的终端配置参数Fn=10通信端口号定义如下：1：交流采集；2：485通信；30：终端级联；31：载波通信。2）通信协议类型扩充定义参照第三条。15终端终端初始密码初始密码设置为0(2)采集终端事件配置设计支持远程设置和查询F9。表5-6采集终端事件配置设计事件编码事件名称事件等级是否打开数据来源ERC1数据初始化和版本变更一般关闭终端35 ERC2参数丢失一般关闭终端ERC3参数变更重要开启终端ERC4状态量变位重要开启终端ERC5遥控跳闸一般关闭终端ERC6功控跳闸一般关闭终端ERC7电控跳闸一般关闭终端ERC8电能表参数变更一般关闭电能表ERC9电流回路异常一般开启终端ERC10电压回路异常一般开启终端交流采样电ERC11相序异常一般开启能表ERC12电能表时间超差一般开启终端ERC13电表故障信息重要开启电能表ERC14终端停/上电重要开启终端ERC15谐波越限告警一般关闭终端ERC16直流模拟量越限一般关闭终端ERC17电压/电流不平衡越限一般开启终端ERC18电容器投切自锁一般关闭终端ERC19购电参数设置一般关闭终端ERC20消息认证错误一般关闭终端ERC21终端故障一般关闭终端ERC22有功总电能量差动越限一般关闭终端ERC23电控告警事件一般关闭终端ERC24电压越限一般开启终端36 ERC25电流越限一般开启终端ERC26视在功率越限一般关闭终端ERC27电能表示度下降重要开启终端ERC28电能量超差一般关闭终端ERC29电能表飞走重要开启终端ERC30电能表停走重要开启终端ERC31终端485抄表失败重要开启终端ERC32终端与主站通信流量超门限一般关闭终端ERC33电能表运行状态字变位重要开启电能表ERC34CT异常一般关闭终端发现未知电表（指终端的电能表参ERC35重要开启终端数中未配置该电表）控制输出回路开关接入状态量变ERC36重要开启终端位记录ERC37电能表开表盖事件记录重要开启电能表ERC38电能表开端钮盒事件记录一般开启电能表ERC39补抄失败事件记录一般关闭终端ERC40磁场异常事件记录重要开启终端ERC41对时事件记录一般开启终端ERC42～ERC64备用ERC45电池失效事件重要开启终端(3)采集终端支持电能表规约规定采集终端除支持DL/T645—1997和DL/T645—2007电能表规约，还需支持现场在用的电能表规约。根据国网1376.1规约对负控专公变终端抄表规约定义表如表5-7：37 表5-7采集终端支持电能表规约规定规约号通信协议类型1DL/T645—19972交流采样装置通信协议30DL/T645—20077威胜规约(4)采集终端复位命令定义表5-8采集终端复位命令定义Fn名称及说明专公变终端操作说明采集系统主站开放专公变终端重新启动，参数和数据F1硬件初始化主站开放远程设置命令区不进行清除操作。1）参数不进行清除操作，数据区进行清除处理。F2数据区初始化主站开放远程设置命令2）完成清除操作后，专公变终端重新启动。参数及全体数据区初始化清除专公变终端所有参数和全体F3主站禁用远程设置命令（即恢复至出厂配置）数据。1）除专公变终端通信参数（专公变终端地址码和AFN=04，Fn＝F1、参数（除与系统主站通信有关的）F2、F3、F4）外，清除所有参数和F4主站开放远程设置命令及全体数据区初始化全体数据。2）完成清除操作后，专公变终端重新启动。(5)AFN=04，Fn=33终端抄表运行参数设计支持远程设置和查询。表5-9AFN=04，Fn=33终端抄表运行参数设计数据内容数据格式字节数填写内容说明本次设置的参数块个数nBIN12终端通信端口号BIN11本次设置的38 台区集中抄表运行控制字BS1620000000000000000第1个参数块抄表日-日期BS3241＋31个1抄表日-时间BS32200:00抄表间隔时间BIN15对电表广播校时定时时间BS323000000允许抄表时段数m（0≤m≤24）BIN11第一个允许抄表时段开始时间BCD200：10第一个允许抄表时段结束时间BCD223：50终端通信端口号BIN131台区集中抄表运行控制字BS1620000000000100000抄表日-日期BS3241＋31个1抄表日-时间BS32200:00本次设置的抄表间隔时间BIN15第2个参数块对电表广播校时定时时间BS323000000允许抄表时段数m（0≤m≤24）BIN11第一个允许抄表时段开始时间BCD200：15第一个允许抄表时段结束时间BCD223：30(6)《DL-T645-2007多功能电能表通信规约－A（电测标）645-2009-001号《多功能电能表通信协议》备案文》标准备用类数据包括：39 表5-10多功能表备用类数据数据标识数据格式数据长单位功能数据项名称度（字DI3DI2DI1DI0读写节）04000106YYMMDDhhmm5**两套时区表切换时间07YYMMDDhhmm5**两套日时段表切换时间09YYMMDDhhmm5**两套梯度切换时间04000201NN1个**年时区数p≤1402NN1个**日时段表数q≤803NN1个**日时段数(每日切换数)04NN1个**m≤1405NNNN2个**费率数k≤6307NN1个**公共假日数n≤254梯度数04000801NN1**周休日特征字02NN1**周休日采用的日时段表号04000B01DDhh2日时**每月第1结算日02DDhh2日时**每月第2结算日03DDhh2日时**每月第3结算日04010000第一套时区表数据：MMDDNN3*第1时区起始日期及日………时段表号MMDDNN3*…第14时区起始日期及日时段表号04010001第一套第1日时段表数hhmmNN3*据：………第1时段起始时间及费hhmmNN3*率号…第14时段起始时间及费率号04010002*第一套第2日时段表数40 ……据08*…第一套第8日时段表数据04020000备用套时区表数据：MMDDNN3*第1时区起始日期及日………时段表号MMDDNN3*…第14时区起始日期及日时段表号04020001备用套第1日时段表数hhmmNN3*据：………第1时段起始时间及费hhmmNN3*率号…第14时段起始时间及费率号04020002*备用套第2日时段表数……据08*…备用套第8日时段表数据04030001YYMMDDNN4*第1公共假日日期及日………时段表号FEYYMMDDNN*…第254公共假日日期及日时段表号(7)终端交采表计参数设计41 表5-11终端交采表计参数设置序号数据项名称设置值备注1年时区数p≤1401可设2日时段表数q≤801可设3日时段数(每日切换数)m≤1406可设4费率数k≤6304可设5公共假日数n≤2540000可设6周休日特征字7F可设7周休日采用的日时段表号01可设8每月第1、2、3结算日0100、9999、9999可设第一套时区表数据：第1时区起始日期及日时段表号9010101可设…第14时区起始日期及日时段表号第一套第1日时段表数据：第1时段起始时间及费率号06000308000211000310可设…160002210003220004第14时段起始时间及费率号第一套第2日时段表数据06000308000211000311…可设160002210003220004第一套第8日时段表数据12电表清零支持13需量清零支持14事件清零支持5.5.4采集终端通信模式设计(1)GPRS方式参数设置42 表5-12GPRS方式参数设置供电公司名称端口号APN主站IP地址保定供电公司7200ppow8-sj.He192.168.100.200邯郸供电公司7200ppow8-sj.he192.168.100.200石家庄供电公司7200PPOW8-SJ.HE192.168.100.200邢台供电公司7200ppow8-sj.He192.168.100.200沧州供电公司7200PMON8-CAZ.HE192.168.0.3衡水供电公司7200PMON8-HES.HE192.068.111.009(2)CDMA方式参数设置表5-13CDMA方式参数设置供电公司名称端口号APN主站IP地址保定供电公司7200sdl@sdl.vpdn.he192.168.100.200邯郸供电公司7200sdl@sdl.vpdn.he192.168.100.200石家庄供电公司7200sdl@sdl.vpdn.he192.168.100.200邢台供电公司7200sdl@sdl.vpdn.he192.168.100.200沧州供电公司7200sdl@sdl.vpdn.he192.168.100.200衡水供电公司7200sdl@sdl.vpdn.he192.168.100.2005.6本章小结本章根据《河北省电力公司110kV、35kV变电站关口电量采集工作规范》提出关口采集系统设计的技术标准，依托最先进的河北南网关口计量系统完成参数建档，并针对采集系统进行了图形监控画面设计。依据国家电网企业标准《Q/GDW1376.1-2013通信协议》，提出对关口采集设备的功能要求、通信规约要求及重点测试数据项。在此基础上对关口采集设备进行了更全面、先进的设计。设计方面包括：参数设计、事件设计、终端抄表设计等。对GPRS和CDMA两种通信方式进行参数设置。43 44 第6章关口采集设备的选择本变电站作为公司首个远程采集变电站，搭配有最先进的远程功控采集装置，将一台技术先进的厂站终端与一只高精度的智能表搭配使用，不仅实现了远程停、供电，在线监测电压、电流，实时遥测母线平衡率，而且双计量的搭配也使得计量准确度大大提高。上一章的技术要求和参数设计，已作为河北省电力公司2014年国网第一批招标电能表及用电信息采集设备中标供应商技术联络会会议纪要，下发到各供应商，作为技术规范书。在通过全性能试验后，我们将直接选用成熟的采集设备。6.1关口采集设备选择关口采集设备：EDAD2001-H电能数据综合采集装置。通讯归约：DL/T645部颁规约、威胜规约。搭配关口表：0.5S级三相无费控智能电能表，无介质，无控，双485，220V。EDAD2001-H电能数据综合采集装置适用于大型发输电关口、电厂和大用户电能的计费系统数据采集，能够采集、处理、存储、远传电能表输出的电能相关信息，同时还能记录和电能量相关的各种事件。6.2关口采集设备主要功能(1)数据采集功能该采集装置测点数为256个，最多可扩展至512个。通过RS485、RS422、脉冲方式或CS与关口表通讯。RS485表可接入8×32路；脉冲输入可接入1×16路。该采集装置能同时兼容多种规约的关口表，例如：威胜表、许继表、科陆表以及其它采用DL/T645规约的电能表。采集数据种类：缺相、失压、关口总表与分路表电量、瞬时电压、瞬时电流等各类信息。(2)数据存储功能电能数据采集的周期能够定为：每间隔5分采集一次或是按用户要求设定。采集信息长时间保存：每间隔5分采集一次时，256个测量量可保存6个月；停电45 后数据20年以上不丢失（无需使用电池）。采用了内置FLASH存储器，数据保存可靠。存储容量：标准配置256MB，可按用户要求扩展。历史数据查询：可以追溯采集装置内全部电能量历史数据。(3)数据处理功能数据查询：提供对数据、事件的查询功能。智能监测旁代路：可自动分析过滤出旁代路事件。(4)与主站通讯通讯方式：支持拨号、专线、网络、GPRS、GSM、直连等通讯方式。内置调制解调器：可配置2个内置调制解调器。通讯速率：1200-57600bps（内置拨号器）。多主站、多通讯规约：能够同时与9个不同规约服务器进行通讯,并且支持TCP/IP协议。支持多种主站规约，主要包括DL/T719、SCTM、MODBUS、广东102、鲁能102、CAST、NCS、负控规约、创维规约、东方102、青海102、兰吉尔102、南瑞102、北102、国调102、甘肃信通102、湖南102、河南102、陕西102、陕西MV90等，可根据用户要求定制。支持TCP/IP网络接口：提供一个10/100M以太网接口，根据用户要求可扩展为两个。(5)本地功能本地维护：面板上自带全功能薄膜键盘，使用该键盘可完成全部查询、设置等操作，另外可使用外接标准USB键盘、便携PC机或U盘进行参数设置和数据下载等操作。(6)远程功能支持软件远程参数设置、维护和升级。(7)报警功能当设备硬件出现损坏或数据异常时，能够向服务器发出警报。(8)其它功能特点完善的电磁兼容设计。软硬件双重看门狗。使用专用低功耗ARM9内核CPU。6.3环境技术指标及工作条件主站对时精度：小于1秒；提供工业级交直流双供电电源；交流：220V（85V～46 285V）；直流：220V（100V～375V）；本采集装置交直流电源通用，两路电源互为备份，无间隙自动切换；具有输入输出过压、过流保护；隔离电压：不小于2500V。工作温度：-25℃～55℃；工作湿度：不大于95%。安装环境要求：通风良好高频电磁场抗扰度符合IEC1000-4-3标准；绝缘、耐压、抗干扰性能符合IEC标准有关条款的规定：绝缘、耐压符合IEC338/IEC060标准；电快速瞬变脉冲群抗扰度符合IEC1000-4-4标准；浪涌抗扰度符合IEC1000-4-5标准；静电放电抗扰度符合IEC1000-4-2标准。6.4关口采集设备工作原理EDAD2001-H电能数据综合采集装置通过开关量输入板完成采集脉冲表和事件输入,在输入板中设有电平转换和保护装置，用来对不同种类的脉冲信号进行电平变换和输入保护。采集装置累加脉冲并按积分周期存储。采集装置设有对脉冲和开关电平的滤波和智能识别，有效地防止抖动和高频干扰，保证脉冲计量电能数据和事件记录的可靠性。EDAD2001-H电能数据综合采集装置通过串行接口板，采集带有串行接口RS485的电能表数据。按积分周期冻结并采集电能表的各项数据。通过调制解调器、网络等接口，可实现与9个主站的通讯。原始数据保存在FLASH存储器中，系统可支持双存储器数据备份技术,如图6-1所示。47 图6-1EDAD2001-H基本原理框图6.5关口采集设备配置EDAD2001-H电能数据综合采集装置硬件采用高性能的ARM9主板，通过PCI总线扩展各种接口卡，该结构保证了系统的可靠性，并且配置灵活，可以满足不同用户的需求。EDAD2001-H电能数据综合采集装置采用专用的壁挂式机箱，配有7〞TFT真彩液晶显示屏，专用功能键盘以及多种接口，输入输出端口采用端子排的结构形式。功能标准配置：两通道光隔485转接板(2块)、嵌入式调制解调器板（1块）以太网口（1个）USB接口（2个），如图6-2所示。48 图6-2EDAD2001-H提供各种功能接口，因此可以根据用户的需求更改配置方案。EDAD2001-H前面板配置：1）名称：液晶屏工作指示灯。功能：用于指示液晶屏的工作状态，该灯亮，液晶屏处于工作状态。2）名称：液晶屏休眠指示灯。功能：用于指示液晶屏的工作状态，该灯亮，液晶屏处于休眠状态。液晶屏工作指示灯和液晶休眠指示灯只要有一个灯亮，表明设备已通电；如果两个灯均不亮，表明设备没有通电。采集装置具有突然断电保护功能，断电后液晶屏工作指示灯或液晶屏休眠指示灯仍然点亮，过一会儿才熄灭。3）名称：485串口发送和接收指示灯。功能：485串行接口数据的发送和接受，红灯亮表示相应的串口在发送数据(TX)绿灯亮表示相应的串口在发送数据（RX）。4）名称：脉冲和输入信号指示灯功能：红灯亮表示相应的脉冲端口有脉冲或事件输入。5）名称：调制解调器工作(POW)、载波(DCD)、数据的发送(TX)和接收(RX)指示灯。功能：指示灯表明调制解调器的通信状态。6）名称：液晶显示屏窗口。功能：监视采集装置是否运行正常。49 EDAD2001-H底部配置：1）名称：USB接口。功能：用于外接U盘、USB键盘等USB设备。2）名称：RJ45网络接口。功能：网络连接，用于主站通讯、程序更新等。3）名称：RS232串行接口。功能：调试口，内部保留用于维护。6.6本章小结本章完成了关口计量装置的选择，关口采集设备采用EDAD2001-H电能数据综合采集装置，关口表采用0.5S级三相无费控智能电能表,主站与采集装置通过GPRS或CDMA两种方式通信，采集装置与关口表采用DL/T645规约、RS485方式通信。着重介绍了关口采集设备的主要功能，工作环境，工作原理及设备配置，从而说明该采集设备符合上一章提出的技术要求。50 51 第7章关口采集设备的安装、通信及调试7.1关口采集设备的安装与接线图7-1EDAD2001-H壁挂式7.1.1关口采集设备的安装方式这里所有的采集设备都选择垂直壁挂式安装，如图7-1所示。52 现场安装如图7-2所示。图7-2EDAD2001-H现场安装尺寸图7.1.2端子排接口示意图如图7-3至图7-5所示，EDAD2001-H的端字排示意图中说明了各个端子的意义和接线定义。图7-3EDAD2001-H端子排示意图（RS485）53 各端子排接口说明：1）最多提供8个RS485数据传输接口。A与RS485型的电能表通讯口A接点相连，B与电能表B接点相连；2）最多提供4个RS422数据传输接口。T（A、B）与RS422型的电能表通讯口R（A、B）相连，R（A、B）与电能表T（A、B）相连；3）最多提供8个CS数据传输接口，“+”与CS型的电能表CS口的“+”接点相连，“-”与电能表CS口的“-”接点相连，每个CS口可以接1块该接口的电能表；4）PULSEINPUT表示脉冲和事件输入的各个接口，以及针对不同类型的脉冲、事件信号来调整脉冲板的公共端COM的极性；5）MODEM1，MODEM2Z中的T1，T2为电话线的入口；图7-4EDAD2001-H端子排示意图（RS422）6）POWER1表示输入220V的交流输入电源接口；图7-5EDAD2001-H端子排示意图（CS）7）POWER2表示输入220V的直流输入电源接口；8）RELAY1，RELAY2分别表示两路继电器报警输出，其中CO为公共端，NO为常开端，NC为常闭接口。9）采集装置两路交、直流输入接口相互兼容，即可以将交流电接到装置的直54 流输入端子，也可以将直流电接到装置的交流端子，或者同时接入两路交流电或直流电；同时，每路电源的两个输入端子不区分极性。10）根据配置的不同，采集装置的侧面下部可能会配备接地端子，使用时请可靠接地。表7-1电源连接特性表引脚信号方向1DC-输入2DC+输入3FG输入4ACL输入5ACN输入7.1.3脉冲输入光电隔离板接线脉冲输入光电隔离板包含16通道的输入端口，有一个公共端，因此可以根据需要采用共阳或共阴两种接法。脉冲板上跳线J1的1-2，3-4连接时为共阴接法；2-3，4-5连接时为共阳接法（该跳线的设置根据用户的脉冲电能表的情况在出厂配置时设置好）。7.2关口采集设备的程序设置7.2.1关口采集设备的界面设置程序正常运行的界面显示如图7-6所示，界面包括以下几个部分：标题栏、菜单栏、工作窗口、通讯情况窗口、运行情况窗口、状态指示灯窗口和状态栏。标题栏中显示了公司名称、采集装置名称及型号等信息。窗口包括“数据显示”、“设备定义”、“参数设置”、“数据查询”、“事件查询”，它们之间可以切换，用以显示系统的各种参数、状态及数据等。工作窗口可使用主菜单中的“窗口”菜单来切换。状态指示灯窗口用来显示各个主站通信口及表计通信口的工作状况，当有报文收发的时候，相应的收、发指示灯会闪烁。通讯情况窗口显示了采集装置与上位机（主站）的通讯状态及通信进度等信息。该窗口每次可以显示三个上位机。55 图7-6EDAD2001-H界面设置7.2.2关口采集设备的菜单选择主菜单包括三个可以下拉的子菜单，它们分别是“[W]窗口”、“[O]设置”和“[H]帮助”等。激活菜单的方式有三种：使用“F10”键、使用“Shift+Esc”组合键或使用直接快捷键。三个子菜单的直接快捷键分别是“ALT+W”，“ALT+O”和“ALT+H”。当菜单激活后可以使用“上、下、左、右”方向键改变送中的菜单项，按回车键执行所选中菜单项对应的功能。“窗口”菜单激活后显示图7-7所示。14个菜单项中，前有“√”选中标志表示该窗口为当前工作窗口。如果当前的工作窗口已经被选中，那么再次选中该窗口对应的菜单选项将不会有反应。第7项是密码设置功能，设备定义和参数设置完成后，会设置密码。第8项是中文输入法的切换，当选中时使用拼音输入法。退出本程序可以用ALT＋F9键，也可以用ALT+X组合键。“设置”菜单激活后显示图7-8所示。56 图7-7EDAD2001-H菜单选择“统计数据”用于统计指定的年、月、日、时的差额值的总和。菜单第四部分中的“点号<>表号”可以切换“数据显示”窗口中“序号”列显示计量点号或者电能表号。“放弃修改”适用于“设备定义”窗口，该功能用于撤销对“设备定义”窗口的修改。“Modem复位”用于人工重新初始化Modem。“主站翻屏”可以轮流查看各个主站（上位机）的工作情况，每屏可以显示三个主站的信息。以上功能的对应的快捷键分别如图7-8右侧所示。图7-8EDAD2001-H菜单选择7.2.3关口采集设备的数据显示调试采集装置启动后，程序进入“数据显示”窗口。该窗口用于显示计量点的基本信息和读数值。每屏最多显示18个计量点项，可以使用快捷键实现上下翻页，以观察其它计量点信息，如图7-9所示。57 图7-9EDAD2001-H数据显示对应的快捷键定义如表7-2：表7-2快捷键定义表快捷键功能定义Home：到第一个量End：到最后一个量PageUp：向上翻一页PageDown：向下翻一页Up：向上滚动一行Down：向下滚动一行如果键盘上没有Home和End键，可以分别用Ctrl+PageUp和Ctrl+PageDown代替。用机器本身的键盘进行菜单操作时，用的是以Alt或者Shift开头的快捷键组合方式。以Alt开头的快捷键操作方法如下：按一下Alt键，此时在屏幕右下角会显示绿色的“Alt”字样，并能一直显示3秒左右。在此期间再按“W”键会显示主菜单。然后用上下的箭头选中要操作的菜单项，按回车键进入即可。以Shift快捷键开头的操作方法同上。58 7.2.4为关口采集设备添加电能表档案在“设备定义”窗口录入计量点参数。采集装置可以读取四种类型的表，分别为脉冲表、RS485表、空表及事件输入。不同类型的表有不同的参数，这四种表的类型代码分别为“1”、“2”、“3”和“4”，在“表型”编辑框中输入不同的代码后，系统将调出相应的输入界面，如图7-10所示。图7-10RS485表输入界面在设备定义中所称RS485表并非代表真实的物理表，而是指真实物理表的一个测量量。一只真实物理表要设置4个测量量，测量量建立顺序1，4，2，3（分别代表：正向有功总，反向有功总，正向无功总，反向无功总），建立4个测量量，才完成一只真实物理表的档案建立。在缓冲区一栏，程序会自动生成“1，1，1”的缺省输入，代表当前注册的测量量在3个虚拟积分周期中都存在。如果要求当前注册的测量量不在某个虚拟积分周期中存在，将相应位置的“1”改为“0”即可。定义RS485表时，注意如下事项：1）RS485口与通讯规约的对应关系在通讯口设置界面中定义；2）当RS485口设置为单口单规约时，该界面下的规约与波特率选项与通讯口设置中的定义一致，不需再单独设置；当RS485口设置为单口多规约（规约名称为ANY）时，应按照实际接表情况设置规约与波特率。3）每个RS485接口最多可挂接32块电能表。设备定义完毕后，点击应用保存按键（ALT+S），新定义将被保存。设备定义59 中的设备名称将在“数据显示”窗口中显示。在每个界面中，按Shift-F1执行界面中第一个按钮的功能，按Shift-F2执行界面中第二个按钮的功能，以次类推。下同。当按下小键盘的Shift、Ctrl、Alt等键时，界面右下角的状态条会显示相应的提示字符，表明该键处于启用状态，按任意键提示符消失，表明该键关闭；按下CapsLock键时，状态条提示“Caps”，只有再次按下CapsLock键，该功能才被关闭。7.2.5关口采集设备的参数设置切换到“参数设置”窗口，如图7-11所示。“默认脉冲”编辑框用于选择默认的脉冲跳沿形式，在“设备定义”窗口中定义脉冲表时，与默认脉冲形式相同的脉冲表无需额外输入信息，而如当前脉冲表的脉冲形式与默认脉冲形式相反，则需要在“缓冲区”编辑框输入的信息后加一个“!”。“采集周期”编辑框用于设定采集周期参数。采集周期是指采集装置自动抄表的间隔。取值范围是1~1440分钟，且必须是1440的约数。通讯密码用于上位机（主站）通讯授权。通讯密码1对应1、4、7上位机，通讯密码2对应2、5、8上位机，通讯密码3对应3、6、9上位机。该系统有两个RTU编号，RTU1对应增量记录（间隔电量），RTU2对应表底记录（表底电量）。如果输入的编号为0，则系统不存储相应的记录数据。积分周期（TM）是针对SCTM和IEC870等规约的设置，它为每个RTU提供3个不同的虚拟积分周期。3个虚拟积分周期要用“，”隔开，是采集周期的整数倍。图7-11EDAD2001-H参数设置60 7.2.6关口采集设备的数据查询在“数据查询”以通讯缓冲区（COMBUFFER）为单位对数据进行显示，一个缓冲区有16个测量量。可以切换为同一数据文件中不同时间的数据或不同数据文件中同一时间的数据。表7-3EDAD2001-H快捷键快捷键功能定义Shift+Enter：开始查询Shift+/：按日期查询Shift+*：按时间查询小键盘+：年＋（按时间查询时）小键盘-：年－（按时间查询时）7.2.7关口采集设备的事件查询事件查询用来浏览指定月份中的事件记录，例如启动程序、退出程序、通信失败、通信恢复、电表故障及旁代路事件等。事件包括从设备定义窗口定义的事件和程序预设的事件。同一种事件如果连续发生，程序将只记录第一次。如某电能表通信线出现故障，造成连续的读表失败则程序只记录第一次“通信失败”的事件，直至下一次成功读表，如图7-12所示。图7-12EDAD2001-H事件查询61 7.2.8关口采集设备的直方图使直方图窗口用来对某一路电表的电量进行统计，并将统计结果用直方图的形式显示出来。其操作同数据查询窗口基本一致。窗口中右下脚“状态”显示横纵坐标值，序号为横坐标值，其定义随用户选择改变。如：用户选择“显示一个小时的数据”，则序号代表分钟，依此类推。按“←”、“→”方向键可以移动直方图上方的红色箭头，此时“状态”显示的“序号”和“值”将随之改变。窗口中左上脚“MAX=x”代表纵坐标满刻度对应的数据值，如图7-13所示。图7-13EDAD2001-H直方图7.3关口采集设备的通信设置7.3.1关口采集设备的IP地址设置如果采用网络通讯方式，则需要对IP地址进行设置。该采集装置可以提供一至两个独立的以太网接口，每个网口均能设置一个独立IP地址。根据实际配置网口的数量，界面会自动显示一组或两组IP地址设置编辑框。IP端口设置完成后点击保存按键（ALT+S），新IP地址将被保存，保存成功后窗口如图7-14所示；点击应用按键（ALT+A）后，新的IP地址将被应用。按“Alt+F6”进入“IP地址设置”界面后，当插入网线水晶头后，界面相应网62 口的地方会出现绿色的“连”字样。如果通道没有连通，则会出现“断”字样。这可以作为供网络连接是否成功的参考。7.3.2关口采集设备的通信口设置图7-14IP地址设置在“通信口设置”窗口中可以对采集装置的通信端口进行设置。使用组合键“Alt-C”可以在读表口设置、主站口设置及子口设置之间切换。在通信端口显示窗口中不同的行代表不同的通信端口，通信端口所在行字体为黑色表示该端口当前正在使用中，端口所在行字体为浅灰色表示该端口当前被禁用，端口所在行表格为绿色表示该端口被选中，使用“上、下”方向键可以选中不同端口，可以按回车键进入被选中的端口对该端口各参数进行设置，如图7-15所示。63 图7-15通信端口设置图7-16通信端口设置64 图7-17主站口设置主站口（读表口）设置窗口如图7-16所示，用于设置采集装置与主站（电表）的连接方式。本窗口中，用TAB键可以在让光标在各个编辑框中切换，回车键确认输入。当光标停留在不同的编辑框时，窗口右侧出现相应的提示信息。对选定的参数，编辑框的右边将出现该参数的具体含义，同时程序会自动判断当前参数的合法性并给用户相应的提示信息，如图7-17所示。下面详细说明各参数的意义。1）“规约”和“子规约”选项用于选择采集装置与主站（电表）的通讯规约；2）“连接方式”选项用于选择采集装置与主站（电表）的物理连接方式；3）“槽号”“板卡类型”“子口号”选项用于设置采集装置与主站（电表）的连接所采用的板卡所处的位置（详见后背板顶部的丝印）、板卡类型以及连接位于板卡的第几子口上（版卡上端口从上至下依次为1、2、3……）；4）“波特率/端口号”选项用于设置采集装置与主站通讯的波特率或者网络端口号；5）“权限”选项在主站口设置窗口中用于设置主站与采集装置对时操作的权限，“0”表示只允许读，禁止主站与采集装置对时，“1”表示允许主站与采集装置对时；“2”表示可设置（保留）；在读表口设置窗口“权限”选项用于设置采集装置对电表的读写操作的权限，“1”表示允许采集装置读写电表数据，“0”表示只允许采集装置读取电表数据；6）“开关号”选项目前仅用于EDAD2001-H采集装置。设备定义完毕后，点击确定按键（ALT+K）后，程序会自动判断当前系统状态，如正在读表，则自动延迟到读表结束，然后对通讯口进行设置，使新的通讯口设置65 生效。也可以选择取消按键（ALT+L）恢复原先设置。子口设置窗口用于设置采集装置的级联口与调试口。其中子口1为级联口，子口2为调试口。当设置为级联口时，需设置“连接方式”、“通道号”、“波特率”等参数，其中：“规约”设置为0（NO）；子规约设置为0；“连接方式”设置为0（串口直连），如图7-18所示。图7-18读表口设置7.3.3关口采集设备的召测设置召测设置窗口用于设置采集装置召测数据的周期及召测量的选择。本窗口中，用TAB键可以在让光标在各个编辑框中切换，如图7-19所示。下面详细说明每个选项的意义。66 图7-19召测设置其中第一行为召测数据周期设置栏，“读周期”编辑框用于设定采集装置从电能表读取召测量的周期；读取的召测量根据需要可存放于两个文件中，“存1周期”编辑框用于设定将采集装置缓冲区召测量数据存入文件1（即遥测文件）中的周期，“存1偏移”编辑框用于设定读表时刻与将采集装置缓冲区中召测量数据存入文件1时刻之间的时间偏移量（该值应该大于读表所需时间），同理“存2周期”、“存2偏移”用于设定文件2（即分时费率文件）的存入周期与时间偏移量；“Tm1”“Tm2”“Tm3”用于设定采集装置将召测量文件中的数据上传上位机（主站）的周期，“Tm1”对应1、4、7上位机，“Tm2”对应2、5、8上位机，“Tm3”对应3、6、9上位机。需要特别注意的是：上述周期的单位如果是分钟的话，取值范围是1~1440分钟，且必须是1440的约数。如需要修改某编辑框中周期数据时，使用TAB键将光标切换至该编辑框中，使用退格键（Backspace）将该编辑框中内容清除并写入新的周期数据即可。召测量设置窗口下方的表格用于设置要“读取”、“存1”（存入文件1）、“冻结”（读取每天电能表零点冻结的召测量）、“存2”（存入文件2）的召测量，设置方法为使用TAB键将光标切换至表格中活动单元（原先为灰色，光标选中后为绿色），使用“上、下、左、右”方向键将活动单元移动至需要设置的召测量单元格中，使用空格键执行选中、取消选中召测量操作。召测量设置完毕后，点击保存按键（ALT+S）后，程序会对设置进行保存，点击应用按键（ALT+A）后，新的召测量设置生效。选择取消按键（ALT+C）可以将所有选项清空。67 7.3.4关口采集设备的召测量查询召测量采集可以读取电能表提供的各种信息，如三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数、最大需量及其发生时间等等。目前EDAD2001软件已经支持多达255种召测量的读取，以满足各种用户的要求。召测量按照“表号”为索引进行查询。“表号”按照电能表注册的先后顺序进行编号。（注：在“数据显示”窗口按“ALT＋E”键，可在窗口的“序号”列中显示表号。）“召测量查询”窗口可分别查询“当前数据”、“历史数据”、“零点数据”及“分时数据”，按“ALT＋C”可在这三种查询方式中切换。输入必要的参数后，按“ALT＋D”显示查询结果,如图7-20所示。图7-20召测量查询7.4关口采集设备的调试7.4.1关口表的通讯地址DL/T645部颁规约（通讯地址长度为12位）。1）三型表（DTSD341/DSSD331-3TF/3TH）按下1#按钮直到液晶左下角的显示代码显示“80000”，按下3#按钮直到液晶左下角的显示代码显示“80008”，“80008”表示通讯地址高6位；按下3#按钮直到液晶左下角的显示代码显示“80009”，“80009”表示通讯地址低6位。68 2）一型表（DTSD341/DSSD331-1TF/1TH）按下1#按钮直到液晶左下角的显示代码显示“_5”，按下2#按钮2次液晶中间显示通讯地址高6位；再按下2#按1次液晶中间显示通讯地址低6位。威胜规约（通讯地址长度为3位）。1）一型表（DTSD341/DSSD331-1TF/1TH/5TK）按下1#按钮直到液晶左下角的显示代码显示“_5”，按下2#按钮2次液晶中间显示通讯地址。2）二型表（DTSD341/DSSD331-2TF/2TH）按下2#按钮直到液晶下方的显示代码显示“=100=”，按下3#按钮直到液晶下方的显示代码显示“=102=”，液晶中间显示通讯地址。3）三型表（DTSD341/DSSD331-3TF/3TH）按下1#按钮直到液晶左下角的显示代码显示“70000”，按下3#按钮直到液晶左下角的显示代码显示“70003”，“70003”表示通讯地址。7.4.2关口采集设备与关口表的通信调试大多数的国产表计采用DL/T645通信规约，RS485通信方式。该规约为问答方式，下面简单描述一下关口采集设备与关口表的通信过程：关口采集设备到达采集周期后，按照DL/T645通信规约的报文格式发起一次问询，RS485总线上的所有表计收到后，首先判断报文中地址是否与自己相同，如果相同，按关口采集设备的要求组织数据，并向总线上发出符合DL/T645通信规约的报文。如果地址与自己不同，则什么都不做。关口采集设备按如下步骤调试：1）检查接线，确认关口采集设备硬件及物理链路正常。可使用万用表测量总线电压，有条件的最好进行报文监测，两种方法：使用笔记本电脑，采用串口+RS485转换器的方式进行报文监视。如果在表计侧能够监视到报文，证明物理链路正常。关口采集设备程序：使用带有报文监测功能的版本，打开报文监测界面（shift+backspace）。如果关口采集设备能够发出报文，证明关口采集设备工作正常。2）确认表计通信地址正确，与表计屏幕显示的一致。3）确认表计通信地址是否需要补“A”。关口表通信地址为12位BCD码。有些生产时间比较早的关口表，如宁波三星、杭州华隆关口表，是严格按照DL/T645通信规约的要求开发的，需要在12位的表地址前三位补十六进制的“AAA”，如表地址为021，则在关口采集设备F2中输入表地址为“AAA000000021”。69 4）确认关口表通信时是否需要发唤醒字符。DL/T645通信规约中，定义了唤醒字符，即在关口采集设备的每帧问询报文前面加三个字节：0xFE(十六进制)。有些生产时间比较早的关口表，需要加唤醒字符。可尝试将DELAY.INI文件中的第三个数字改为3（默认为0），即读表前发三个唤醒字符。5）如果数据读取不稳定，可调整DELAY.INI中的前两个数字，第一个数字表示读完一个量后的等待时间，默认为50ms，可酌情增大；500表示读一个量的超时时间为500ms，可酌情增大。如果测点较多，为保证关口采集设备能够有充裕的时间读完所有数据，建议关口采集设备的TM（采集周期）不要定义为1分钟，而是最少定义为5分钟。6）如果上述步骤均不能奏效，则需手动发报文调试。使用笔记本电脑，运行“串口调试助手”，串口设置为：1200bps，8位数据位，1位停止位，偶校验。手动发送DL/T645通信报文进行测试，观察表计有无回应。也可将波特率修改为其他值，进行尝试。DL/T645通信规约支持按“数据块”读取数据，也支持按“数据项”读取数据。可分别编辑两种报文进行测试。7）关口采集设备抄到数据与实际表计数据不符，此问题一般为关口采集设备电表通讯地址或规约不符造成。8）主站抄到数据与现场表计数据不符，首先现场核实关口采集设备抄到数据是否与实际电表一致，如不一致，此问题一般为关口采集设备电表通讯地址或规约不符造成。如果关口采集设备抄到数据与电表一致，核实关口采集设备电表顺序与主站核实，一般为顺序错误，主站调整正确档案即可。7.4.3关口采集设备的采集调试在本次设计的变电站中，采集电量分两种情况，一种是采4个基本电量分别是正向有功总，反向有功总，正向无功总，反向无功总；另一种采22个量分别是：正向有功总、正向有功尖值、正向有功峰值、正向有功平值、正向有功谷值、反向有功总、反向有功尖值、反向有功峰值、反向有功平值、反向有功谷值、第一象限无功、第二象限无功、第三象限无功、第四象限无功、正向有功最大需量、有功功率总、A相电流、B相电流、C相电流、A相电压、B相电压、C相电压。由于本次设计的变电站既采集4个量又采集22个量，所以在采集装置设置时，需在C3000.INI文件中配置参数，按Shift＋Ins→输入“c3000．ini”按“Enter”,例如：used=1表示启用，70 meter001=4，1（001代表电表序号，4表示四个量，1表示第一个缓存区）used=1表示启用，[metercfg]meter001=4,1,meter002=22,2....meter128=X,X,上述表示，第一块表采的是4个量，放在第一缓冲区，第二块表采的是22个量放在第二缓冲区，依次类推，即第一参数meter00X表第几块表，后面的参数第一列表示这块表采几个量，第二列表示这些量放在第几缓冲区。注意，在给主站信息表时，缓冲区1电表的顺序单独排序，缓冲区2电表的顺序单独排序，缓冲区3电表的顺序单独排序。例如当现场采4块表111，222，333，444时。PMT表的顺序是111,222,333,444第111，222块表采4个量第333，444块表采22个量那么在C3000.INI中要配成used=1[metercfg]meter001=4,1meter002=4,1meter003=22,2meter004=22,2meter005=0,0....meter128=0,0在告诉主站人员信息表设置时缓冲区1中应该是表111和表222，而缓冲区2中应该是表333和444，并且顺序都是从1开始，即表111在缓冲区1是第一块表，表222是第二块表。表333在缓冲区2中是第一块表，表444在缓冲区2中是第二块表。信息表即：采4个量的电表顺序是111,222。采22个量电表顺序的是333,444。7.5本章小结本章完成了关口采集设备安装及接线、程序设置、通信设置、采集调试四个部分，设备全部采用壁挂式安装，允许交、直流两种电压介入，通过程序和通信设置后，关口采集设备既能采集4个数据量又能采集22个数据量。提高了抄表的精确度，71 同时可以为用户分析24个时段内的电量峰值，为用户分析无功补偿投入情况，为用户削峰填谷提出合理化用电建议。72 73 结论变电站是整个电网系统的中枢，作用是转换电压和分配负荷，为保障电网健康、快速发展，必须要做好变电站的升级改造工作。随着沧县智能化电网的推进，要求整个电网系统中的各类型设备配合协作，采集装置作为一个重要的智能化设备在系统中起着不可替代的作用，没有采集装置，电网中的其它智能化设备不能充分发挥作用，对电网经济安全运行是一个瓶颈，必须下大力度升级改造采集系统。南大铺110kV远程采集变电站就是2014年沧县供电公司的重点建设项目。本文根据《供配电系统设计规范》、《电力用户用电信息采集系统功能规范》、《35～110kV变电所设计规范》、《电力用户用电信息采集系统通信协议：主站与采集终端通信协议》、《电力用户用电信息采集系统技术规范：通信单元技术规范》等规范规程和沧县经济发展的需要，结合远程采集系统的发展趋势，确定了南大铺变电站电气主接线的设计、短路电流计算、防雷保护的设计、高压电器设备选择及校验、关口采集系统的设计、关口采集设备的选择、关口采集设备的安装、通信及调试。本文设计的南大铺变电站关口采集系统依托河北南网关口计量系统完成参数建档，选用性价比较高的远程采集装置，并将一台采集装置与一只高精度的智能表搭配使用，关口采集设备采用EDAD2001-H电能数据综合采集装置，关口表采用0.5S级三相无费控智能电能表,主站与采集装置实现GPRS或CDMA两种方式通信，采集装置与关口表同时兼容DL/T645规约、RS485两种规约，实现了远程停、供电，在线监测电压、电流，实时遥测母线平衡率等功能，双计量的搭配也使得计量准确度大大提高。进而完成具备远程采集功能的南大铺110kV变电站设计。南大铺变电站建成并网后，将有效提高沧县地区的用电质量，改变一大部分用电大户处于供电末端的情况，将其改为10kV直供户，消除了线损，提高了经济效益和管理效率。南大铺变电站投运后，不仅可以废弃一座老旧的35kV变电站，也大大缩短了到其他几座35kV变电站的输电距离，有效降低了35kV线路线损率。南大铺变电站并网后，可以和附近两座110kV变电站交叉互供，在设备检修维护时，可以不停电作业，保证了用户的用电质量。同时减轻了抄表人员的工作量，实现了抄表例日零时统一抄表，使线路线损统计更加准确，提高了管理水平。计量人员、检查人员可随时利用采集系统监测用户实时的用电情况，可及时发现异常并及时处理，大大减少了电量的跑冒滴漏问题。，74 75 附录附录：沧县电网系统联络图（部分）76 77 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81 致谢本论文是在我的指导教师—梁国壮教授的悉心指导下完成的。教授在论文的前期工作、相关课程的学习及查阅资料和后期论文的书写都给予了精心指导和提出宝贵意见。本次论文写作全面锻炼我各方面的能力，深入检验了我所学的知识，是一次难忘的学习过程。同时也培养了我查阅有关设计手册，规划参考资料的能力。我要感谢我的家人，没有他们的理解与支持就没有我的现在，衷心住院我的亲人们身体健康，万事如意！最后，谨向论文评阅人和各位评委专家表示最衷心的感谢！82 83 个人简历要强，男，汉族，1985年出生，河北沧州人。2008年毕业于河北工程技术高等专科学校，2011年毕业于河北工业大学，获得工学学士学位。2008年到国网河北省沧县供电公司，负责计量管理工作。2013年攻读河北科技大学控制工程领域（工程硕士）研究生。84'