Schlüsselgeräte in Smart Grids: DTU, FTU und TTU

DTU

(I) Funktionen und Merkmale der DTU

DTU ist als Kommunikationsgerät für den industriellen Einsatz in erster Linie für die Datenerfassung, -übertragung und Fernüberwachung zuständig. Es kann eine Verbindung zu verschiedenen Sensoren, Messgeräten und Geräten herstellen und die erfassten Daten über drahtlose oder kabelgebundene Netzwerke präzise an ein Rechenzentrum oder eine Cloud-Plattform übertragen. DTU kann nicht nur Daten in Echtzeit erfassen, sondern auch eine vorläufige Verarbeitung und Analyse der erfassten Daten durchführen und bietet so eine starke Unterstützung für nachfolgende, eingehende Datenanwendungen.

(II) Weit verbreitete Anwendungsszenarien von DTU in Smart Grids

DTU wird in zahlreichen Bereichen intelligenter Stromnetze eingesetzt, und zwar in den folgenden Bereichen:

Umweltüberwachung: Damit können die Bewässerungsbedingungen von Ackerland und die Luftqualität überwacht werden. Dabei werden relevante Daten in Echtzeit erfasst und an das Überwachungszentrum übermittelt, um Datenunterstützung für das Umweltmanagement bereitzustellen.
Energiemanagement: Durch den Einsatz in intelligenten Zählern und Anlagen zur Kohleverstromung ermöglicht es ein effizientes Energiemanagement und eine Echtzeitüberwachung und fördert so eine rationelle Energienutzung.
Intelligente Transportsysteme: Es spielt eine Rolle in intelligenten Transportsystemen für städtische Straßen, indem es Verkehrsflussdaten in Echtzeit erfasst, um das Verkehrsmanagement zu optimieren und die Effizienz des Verkehrsbetriebs zu verbessern.
Industrielle Automatisierung: Geeignet für Ölfeldausrüstung, Fabrikproduktionslinien usw., ermöglicht es die Fernüberwachung und intelligente Verwaltung der Ausrüstung und verbessert so die Produktionseffizienz und Betriebsstabilität der Ausrüstung.

(III) Verschiedene Arten von DTU

DTU basierend auf LTE-Netzwerk: Es umfasst zwei Typen, Cat.1 und Cat.4, geeignet für Szenarien mit unterschiedlichen Bandbreitenanforderungen.
- Cat.1: Geeignet für Datenübertragungsszenarien mit mittlerer und niedriger Geschwindigkeit, wie etwa die Datenübertragung für intelligente Zähler und intelligente Straßenlaternen.
- Cat.4: Geeignet für Szenarien, die eine Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung und größere Bandbreite erfordern, wie z. B. die Datenübertragung in intelligenten Transportsystemen und der industriellen Automatisierung.
DTU-Modul: Es kann in andere Geräte integriert werden, ermöglicht Datenerfassungs- und -übertragungsfunktionen und erleichtert die intelligente Aufrüstung von Geräten.
LoRa DTU: Es verwendet die kabellose LoRa-Technologie mit geringem Stromverbrauch und großer Reichweite und eignet sich besonders für Datenübertragungsszenarien über große Entfernungen in IoT-Anwendungen, insbesondere in abgelegenen Gebieten oder Umgebungen mit geringem Stromverbrauch der Geräte.

FTU

(I) Funktionen und Merkmale der FTU

FTU ist ein Schalterüberwachungsgerät, das neben Zuleitungsschaltern installiert wird und hauptsächlich zur Überwachung und Steuerung des Status von Zuleitungsschaltern verwendet wird. FTU hat die folgenden wesentlichen Merkmale:

Vorteile in Bezug auf Größe und Menge: Durch die geringe Größe und die große Verfügbarkeit eignet es sich sehr gut für die Installation an Futtertrögen im Außenbereich.
Starke Anpassungsfähigkeit an die Umwelt: Es ist hitze- und kältebeständig und kann sich an raue Umweltbedingungen im Freien anpassen.
Hohe Zuverlässigkeit: Aufgrund der relativ geringen Menge der erfassten Daten und der geringen Anforderungen an die Kommunikationsrate ist die Betriebszuverlässigkeit gewährleistet.

(II) Anwendung von FTU in der Verteilnetzautomatisierung

FTU wird häufig in städtischen und ländlichen Projekten zur Automatisierung von Verteilnetzen eingesetzt und hat die folgenden Hauptfunktionen:

Telemetriefunktion: Sie erfasst in Echtzeit elektrische Wechselstromparameter wie Spannung, Strom, Leistung usw. Insbesondere umfasst sie beliebige Kombinationen von Parametern wie Ia, Ib, Ic, In, Uab, Ucb, Ua, Ub, Uc usw. Im Allgemeinen werden Uab und Ucb von beiden Seiten des Schalters entnommen, um die Stromversorgungsbedingungen an beiden Enden des Zuleitungskabels zu überwachen. Mit der Zwei-Meter-Methode oder der Drei-Meter-Methode kann die Software Parameter wie P, Q, Pa, Pb, Pc, f, cosφ berechnen und sie entsprechend den Anforderungen der Hauptstation hochladen. Darüber hinaus lädt sie auch relevante Aufzeichnungen zum Schutz Ia und Ic hoch. Darüber hinaus kann sie zwei Wege analoger Gleichstrommengen wie Batteriespannung und Temperatur erfassen.
Telesignalfunktion: Sie überwacht den Status von Schaltern, Energiespeichersignalen usw. Dazu gehören SOE (Sequence of Events) von Schalterstatussignalen, Energiespeichersignalen, Betriebsstromversorgung, Drucksignalen sowie anderen Statussignalen wie Alarm bei niedriger Batteriespannung, Schutzmaßnahmen und anormalen Signalen.
Fernsteuerungsfunktion: Ermöglicht das Öffnen und Schließen von Schaltern und kann auch nach einem Stromausfall mehr als zwei Öffnungs- und Schließvorgänge durchführen. Es verfügt außerdem über Batteriewartungsfunktionen und andere Fernsteuerungsfunktionen wie das Fernreset von Schutzsignalen.
Datenübertragungsfunktion: Es kann mit der übergeordneten Station kommunizieren, die gesammelten und verarbeiteten Informationen hochladen und Steuerbefehle von der übergeordneten Station empfangen. Es verfügt außerdem über die Funktion der Zeitsynchronisierung mit der übergeordneten Station, der Weiterleitung von Informationen von anderen Terminals nach oben, der Weiterleitung von Informationen zur elektrischen Energie nach oben und des aktiven Hochladens von Unfallinformationen (optionale Funktion). Darüber hinaus verfügt es über eine lokale Wartungskommunikationsschnittstelle.
Kommunikationsprotokolle und Schnittstellen: Es unterstützt mehrere Kommunikationsprotokolle wie DL/T 634.5101-2002 (IEC60870-5-101), DL/T 634.5104-2002 (IEC60870-5-104), DL/T 451-91 zyklisches Fernsteuerungsprotokoll, DNP3.0, SC1801, MODBUS und kann nach Bedarf erweitert werden. Kommunikationsschnittstellen umfassen RS-232/485, industrielles Ethernet, CAN usw. Kommunikationskanäle können verschiedene Kommunikationsformen wie Glasfaser, Träger, drahtloses Spread Spectrum, drahtloses Datenübertragungsfunk, CDMA, GPRS und ADSL unterstützen, und Benutzer können je nach tatsächlichem Bedarf wählen.
Fehleridentifizierung, Isolierung, Wiederherstellung der Stromversorgung und Schutzfunktionen: Es verfügt über Funktionen wie sofortigen Schutz, zeitverzögerten Überstromschutz (zusammengesetzte Niederspannung) und Wiedereinschalten, die entsprechend dem Zuleitungsautomatisierungsschema ausgewählt werden können. Es kann Fehlerströme überwachen, Überstromzeit und maximalen Überstromwert aufzeichnen und an das Verteilnetz und die Hauptstation melden. Das Verteilnetz und die Hauptstation beurteilen auf der Grundlage der von jeder Schalter-FTU gemeldeten Überstromfehlerinformationen und Schalterauslöseinformationen den Fehlerbereich entsprechend dem Verteilnetztopologiemodell mit struktureller Ableitung, weisen auf den Fehlerbereich hin, generieren eine Befehlssequenz zur Fehlerisolierung und eine Befehlssequenz zur Wiederherstellung der Stromversorgung im fehlerfreien Bereich und können diese automatisch oder interaktiv durch Mensch-Maschine-Interaktion ausgeben und ausführen.
Lokale Betriebsfunktion: FTU ist innen mit Öffnen- und Schließen-Tasten ausgestattet, die eine lokale Bedienung ermöglichen. Es verfügt außerdem über einen lokalen/Fernauswahlschalter und eine Wartungsentladetaste.
Ringnetzwerkfunktion: Wenn FTU als Kontaktschalter eingestellt ist, kann es das Öffnen und Schließen des Schalters automatisch entsprechend dem Stromempfangsstatus einer oder beider Seiten des PT basierend auf den eingestellten Werten steuern. Wenn der Schalter auf beiden Seiten Strom hat, ist das Schließen des Kontaktschalters verboten. Wenn ein Netzwerkbetrieb erforderlich ist, muss die Hauptstation spezielle Einstellungen und Bestätigungen vornehmen. Wenn eine Seite die Stromversorgung verliert, wird gemäß dem FA-Schema und den Einstellungen der Hauptstation, sofern das automatische Schließen zulässig ist, das Schließen automatisch gesteuert, um die Stromversorgung schnell wiederherzustellen.
Einstellen der Download- und Upload-Funktionen: Es verfügt über Funktionen wie Momentaneinstellung, Aktivierung, Überstromeinstellung, Zeitkonstante, Aktivierung, Wiedereinschaltzeit, Aktivierung sowie Einstellungen und Aufhebung der Ringnetzfunktion.
Lokale Wartungsfunktion: Über die standardmäßige Kommunikationswartungsschnittstelle von FTU wird eine spezielle Wartungssoftware zum Debuggen und Warten verwendet, einschließlich Parametereinstellungskonfiguration, Inspektion, Telemetrie, Fernsignalisierung, Fernsteuerung, Aufruf von Zeitsynchronisierungstests, Datenupload, Kommunikation und anderen Vorgängen.
Selbstdiagnose- und Selbstwiederherstellungsfunktionen: Es verfügt über eine Selbstdiagnosefunktion, die sofort aufzeichnet und meldet, wenn Anomalien im Speicher, der Uhr, den E/A usw. der FTU festgestellt werden. Es verfügt außerdem über eine Selbstwiederherstellungsfunktion beim Einschalten.
Stromversorgung, USV und Batteriewartungsfunktionen: Kann den Strombedarf des Betriebsmechanismus, der Endgeräte und der Kommunikationsgeräte decken. FTU verwendet eine doppelte Stromversorgung und kann auch nach einem Stromausfall auf einer Seite weiter betrieben werden. Normalerweise versorgt die Hauptstromquelle die FTU mit Strom und hält die Batterie auf Trab. Nach einem Stromausfall auf beiden Seiten liefert die Batterie Strom und die FTU kann 24 Stunden lang weiterarbeiten (mit Ausnahme des Radios). Es verfügt über eine Alarmschutzfunktion bei niedriger Batteriespannung und eine automatische Batteriewartungsfunktion. Innerhalb der angegebenen Zeit gibt der Dispatcher einen Batteriewartungsbefehl aus, die Batterie beginnt sich zu entladen, stoppt den Entladevorgang automatisch, wenn die Batteriespannung niedrig ist, schaltet automatisch auf die Hauptstromversorgung um und lädt die Batterie auf. Das Laden der Batterie erfolgt mit konstanter Spannung und begrenztem Strom, um die Sicherheit zu gewährleisten.

TTU

(I) Analyse der Funktionen und Merkmale der TTU

TTU ist ein Gerät, das speziell für die Überwachung von Verteiltransformatoren eingesetzt wird und über die folgenden Eigenschaften verfügt:

Einzelne und fokussierte Funktion: Als Einheit mit einer einzigen Funktion konzentriert es sich auf die Informationserfassung und Steuerung von Verteilungstransformatoren.
Umfangreiche Datenerfassungs- und -aufzeichnungsfunktionen: Es kann die Betriebsparameter des Transformators wie Spannung, Strom, Leistung usw. in Echtzeit erfassen und historische Daten aufzeichnen, um eine umfassende Datenunterstützung für nachfolgende Analysen bereitzustellen.
Hohe Zuverlässigkeit: Es kann sich an verschiedene Umgebungsbedingungen anpassen, um die Genauigkeit und Integrität der erfassten Daten sicherzustellen.

(II) Anwendungsszenarien und Funktionen der TTU in Stromversorgungssystemen

TTU wird häufig in Szenarien wie Energieversorgungsunternehmen, Energieversorgungsunternehmen auf Kreisebene und Kraftwerken verwendet und hat die folgenden Hauptfunktionen:

Echtzeit-Überwachungsfunktion: Sie berechnet alle 1–2 Minuten Betriebsparameter wie Spannung, Strom und Leistung, um eine Echtzeitüberwachung des Betriebszustands des Transformators zu erreichen.
Datenaufzeichnungsfunktion: Sie zeichnet Betriebsdaten für einen bestimmten Zeitraum auf und speichert sie, um grundlegende Daten für spätere Analysen bereitzustellen und so eine eingehende Untersuchung und Bewertung der Betriebsbedingungen des Transformators zu ermöglichen.
Fernüberwachungsfunktion: Sie überträgt Daten über das Kommunikationssystem an die Hauptstation des Verteilnetzes, um eine Fernüberwachung und -verwaltung zu ermöglichen. Die Hauptstation des Verteilnetzes kann über das Kommunikationssystem regelmäßig TTU-Messwerte und historische Aufzeichnungen lesen, um Transformatorüberlastungen und Betriebsprobleme durch Stromausfälle umgehend zu erkennen. Basierend auf den aufgezeichneten Daten kann sie auch die Spannungsqualifizierungsrate, die Zuverlässigkeit der Stromversorgung und die Lasteigenschaften statistisch analysieren und grundlegende Datenunterstützung für Lastprognosen, Verteilnetzplanung und Unfallanalysen bieten.