分布式 DTU环网柜在线监测系统设计研究

分布式 DTU环网柜在线监测系统设计研究

张海波 沈阳

浙江诚信人才资源交流服务有限公司萧山分公司 浙江 杭州 311200

【摘要】在配电领域当中，环网柜发挥着重要的作用。环网柜工作环境具有多变性，在环境因素的影响下，环网柜可能会发生故障，引发火灾等事故。当前环网柜监测系统集成度有待提升，同时没有全面监测环网柜，因此需要构建环网柜监测系统。本文分析了分布式DTU环网柜在线监测系统设计工作，提高环网柜的集成度，促进配电工作发展。

关键词：配电网；分布式DTU环网柜；在线监测系统；设计工作

人们的生活水平不断提高，居民更加重视供电企业的供电质量，但是我国配电网水平有待提升，我国需要加强建设配电网，提升电网的智能化。在供配电网络当中，环网柜属于重要的设备，环网柜运行状态关系到供电系统稳定性，同时也影响到供电质量。当前我国环网柜架构不够完善，需要利用DTU模块。本文分析了分布式DTU环网柜在线监测系统设计，实时监测环网柜，优化配电网工作。

一、分布式DTU环网柜在线监测系统设计方案

分布式DTU环网柜在线监测系统包括遥测装置和遥信装置等。利用遥测装置可以检测分布式DTU环网柜的电量信号，遥信装置可以收集分布式DTU环网柜中断路器和负荷开关等遥信信号。遥控装置负责分合闸控制柜内的接地刀和负荷开关以及断路器等。一对一配置分布式DTU和环网柜，DTU可以分析处理各单元信号，确定故障类型，利用DTU的显示装置可视化显示采集的数据信息，为运行人员操作提供参考依据。远端主机利用CPRS/4G通信网络汇总供电区域的DTU数据，利用地理信息更新分布式DTU环网柜的运行状态，优化整体拓扑结构。^【1】

分布式DTU环网柜在线监测系统

二、分布式DTU模块化设计方案

（一）网络通信单元

1.环网柜内部通信方案：为了保障分布式DTU环网柜在线监测系统的实时性和可靠性，在环网柜内外需要利用不同的通信方案，维护分布式DTU环网柜在线监测系统运行的稳定性。^【2】

根据环网柜绝缘性和密封性特征，在环网柜内部利用有限传输方式，涉及到复杂的布线工作，导致环网柜内部结构因此发生破坏，引发安全隐患。此外很难解决传感器高压隔离问题，利用无限传输方式完成组网工作，可以快捷的安装环网柜内部通信方案，可以采集丰富的信号量。

现代传感技术规模比较大，同时具有自组织和可靠性等特征，在环网柜中利用ZigBee无线传输技术，这种现代传感技术具有较多的优势，例如能耗和成本比较低，时延比较短暂。此外利用ZigBee模块可以实现全双工通信效果，采取接口电路可以分离各个工作模块，简化传感器节点设计工作，网络通信处理单元负责向主机上传处理器信号，根据信号落实现骨干操作。

2.环网柜外部通信方案：光纤通信的容量比较大，具有较大的抗电磁能力，在环网柜外部通信方案中利用光纤通信技术，有效连接DTU和主机。光纤通信通过转换电信号和光信号，调解光电转换模块后实现光纤通信。在就地主机区域中安装环网柜，实现多个DTU通信。利用RS485串口通信方式，向就地追传输所测数据。这种工作方法具有良好的兼容性，可以有效对接已有配电自动化网络。^【3】

（二）信号处理单元

信号处理单元主要负责采集遥测信号和遥信信号，根据信号返回量控制遥控装置，因此来操作接地刀分合闸和断路器分合闸。分布式DTU环网柜在线监测系统中利用的遥测装置包括电流传感器和环境温湿度传感器等。对接传感器和DTU，根据自动设定周期向DTU发送各个传感器的数据，实时监控分布式环网柜的参数。连接遥信装置和DTU，向DTU中上传开关状态遥信量和环网柜地理信息，判断环网柜开关状态，因此确定环网柜的位置。遥控装置中年包括接地刀电动执行机构和断路器电动执行机构，利用DTU发送执行机构的控制指令，有效控制环网柜动作，优化环网柜实际工作状态。

（三）故障检测单元

环网柜决策单元为算法处理单元，算法处理单元可以预先设置故障诊断工作的处理算法，定期获取信号处理单元的信号，利用信号处理算法判别环网柜故障类型，最后向信号处理单元发送判别结果，利用信号处理单元严格控制遥测装置，因此操作开关动作。^【4】

（四）集成和通信方式

配置通信接口，在DTU中配置两个以太网口，在配网应用阶段，信号接入和调试工作不够灵活，因此在设计阶段需要设置电口。设置不同的RS-485/RS-232串口，接入温度传感器通信，设置无线通信模块，利用GPRS模块实现网络通信。在环网柜中汇总分布式DTU，在一台分布式DTU中结合所有的信息，因此实现主站通信，汇集DTU的通信方式，建立DTU准备方案，在混王贵中设置两台DTU。利用以太网或者RS-485实现DTU之间的通信。

（五）其他功能

利用数据可视化技术，在环网柜中设计DTU预留数据读出接口，可以直接显示环网柜的监测数据，工作人员可以更加方便的查看环网柜实际工作状态。在环网柜的监测系统中预留电力通信协议接口，为并网工作提供数据，有效升级和完善分布式DTU环网柜在线监测系统。

三、智能环网柜设计改造

（一）DTU硬件平台

在DTU装置中设置芯片，利用外设芯片实现部分功能，利用双核AMP模式，通过实时系统发挥保护功能，利用操作系统完成测控工作，优化通信管理效果。

（二）芯片化DTU结构

利用分布式DTU设计方案，根据单元配置按时，在开关柜内就地安装。利用一体式机壳，采取防锈铝材料，利用密封工作，采取IP67防护等级，在外部设置航空插头接口。优化整体结构布局，利用CPU芯片元件，直接连接导热硅胶和外壳，关键元件的温度因此降低，提升装置工作可靠性。

（三）芯片化DTU功能

1.遥测功能：利用DTU监测开关，发挥遥测功能。可定义遥信输入类型，记录大容量事件顺序，可以设置遥信防抖时间。实时接收主站遥控命令，社会输出触点闭合时间软件。

2.通信管理功能：装置可以同时运行多个通道和多种远动规约，可以灵活配置各通道的规约，有效接入各种智能设备。二次处理接入的数据，通过组合数据项，建立新型徐设备转发数据。装置可以支持多个主站，涉及到丰富的规约，利用动态库加载数据，同时可以非常便利的增加、升级规约。^【5】

3.就地保护功能：在故障检测阶段，可以实现故障跳闸和失压告警以及过电压检测等功能，利用软压板投退这些功能，装置可以实现故障录波，利用传统虚拟遥信方式和专用故障信息通道上送故障信息。

4.网络化保护功能：利用智能分布式FA功能，利用芯片化DTU实现对等通信，通过交互相邻装置的信息，可以快速定位故障，同时可以发挥隔离作用。

结束语：

本文分析了分布式DTU环网柜在线监测系统设计，对比现有的DTU，改进传统的DTU，优分布式DTU的各个功能部件，集中监控环网柜的测控状态和测量状态，发挥通信的功能，组网监控区域内部的环网柜，高效监测环网柜，有效融合区域内部的环网柜，保障电网供电工作的稳定性，为人们的生活和工作提供极大的便利，使我国配电网积水水平不断提高。

参考文献：

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[4]姚光,方锦,张伟.基于分布式配电终端的智能环网柜设计[J].通信电源技术,2019,36(03):73-74.

[5]陈波,蔡田田,肖卓典,乔峰,许健,吴恒.集成芯片化DTU智能环网柜的设计与实现[J].电子设计工程,2017,25(24):1-5.