IEC61850标准下地铁智能配电网络建模技术研究.pdf
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2023-02-27
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IEC61850 标准下地铁智能配电网络建模技术研究
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地铁供电变电站按功能划分主要有 4 种类型:主变电站、牵引变电站、降压变电站和跟
随变电站。主变电所将 110 kV 电网电压降为 35 kV , 给牵引变电站和降压变电站供电(电压
等级仅为参考值, 进口一次设备可能略有差异, 以下同);牵引变电站则是将 35kV 交流电经变
压器、整流器转换为直流 1 500 V/750 V , 给接触网/接触轨供电;降压变电站则是将 35 kV 电
网电压降为 400 V , 提供车站的动力和照明电源, 同时也是跟随变电站的进线电源;跟随变电
站无变压器, 是降压变电站 400 V 侧在地理上的延伸, 是为离降压变电站较远的地铁设备供
电。主变电站、降压变电站、跟随变电站与交流电网上的其他变电站并无本质的区别, 无论
是电气接线方式还是运行方式均与普通变电站类似 , 只有直流牵引变电站是地铁供电系统
所特有的。地铁变电站自动化系统的很多独特之处也多与直流牵引变电站有关。
国际电工委员会（IEC） 制定的《IEC61850 变电站通信网络和系统标准》在变电站自
动化领域得到了广泛应用。在配电自动化中需要接入大量的、种类繁多的配电终端。由于应
用环境不同、生产厂家不同，配电终端完成的功能和采用的数据接口也不尽一致，一直是配
电自动化亟待解决的一大技术难题。本文讨论采用 IEC61850 的技术和方法对配电终端通信
进行建模，规范配电终端的数据接口和通信方式。
1 配电终端功能分析
1.1 配电终端的分类
配电自动化终端是用于配电网的各种远方监测、控制单元的总称， 简称为配电终端。
配电终端用于采集、监测和控制配电网的各种实时、准实时信息。根据监控对象不同分为馈
线终端（FTU）、配电变压器终端（TTU）、开闭所终端 DTU（Distribution Terminal Unit）。FTU
主要是安装在 10 kV 配电网架空线路上的柱上开关和电缆线路上的环网柜、分支箱等处。TTU
用于配电变压器低压侧出线的监测。DTU 主要安装在配电线路的开闭所和配电所等处，类
似于变电站的 RTU，本文不再进行详细讨论。
1.2 FTU
FTU 完成配电线路的监测，具有遥信、遥测、遥控和故障检测等功能。
a. 数据采集与监视控制（SCADA）功能。SCADA 功能主要指常规的遥信、遥测、遥控功
能， 是 FTU 最基本的功能，包括对配电线路开关状态、电流、电压、有功、无功等的监测，
接收遥控命令，控制开关分合等。
b. 故障检测功能。通过对过电流或故障指示器信号进行判断，产生线路故障告警信号，
判别短路故障、小电流接地故障。
c. 电源管理功能。监视电池可用状态，对电池进行浮充，具有过放电保护、电池活化、
电池容量监测等功能。
d. 分布式智能。通过相关节点上的配电终端之间的实时数据交换，实现线路故障的快
速自愈。
e. 通信功能。配置多种工业标准的数据通信规约，实现配电终端与配电自动化主站、
配电终端之间的数据通信。
1.3 TTU
TTU 监测并记录配电变压器运行工况，能够采集电流、电压、电量。TTU 的构成与 FTU
类似，只有遥测、遥信和通信功能，没有遥控功能。
2 信息模型
2.1 柱上开关 FTU 模型
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