配電自動化終端設備在電力配網(wǎng)中的應用

摘 要：智能電網(wǎng)的發(fā)展對配電網(wǎng)自動化水平要求越來越高，配電自動化終端設備在電力配網(wǎng)中的應用狀況，直接決定著配電網(wǎng)自動化水平的高低。文章深入探討了配電自動化終端設備的構(gòu)成，并分析其在電力配網(wǎng)的應用情況。通過對上述問題的研究，促進配電網(wǎng)終端設備應用技術(shù)的增強，提高了配電網(wǎng)的自動化水平。

關(guān)鍵詞：配電自動化終端設備；電力配網(wǎng)；應用分析

引言

電力配網(wǎng)自動化系統(tǒng)是電力系統(tǒng)自動化中重要的環(huán)節(jié)，其采用計算機網(wǎng)絡技術(shù)、通信技術(shù)等手段對配電線路進行監(jiān)測，并優(yōu)化配電網(wǎng)的管理技術(shù)。利用該項技術(shù)能夠提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性，減少停電次數(shù)，提高供電質(zhì)量和電力管理的效率。

在配電網(wǎng)正常運行的狀況下，配電網(wǎng)自動化通過建設電力配網(wǎng)的運行工況，并優(yōu)化電網(wǎng)的運行方式；當配電網(wǎng)運行異常時，配電網(wǎng)自動化能夠迅速查出故障區(qū)域及異常情況，從而快速隔離故障區(qū)域，并快速恢復非故障區(qū)域的正常供電，減少停電面積；還能根據(jù)配電網(wǎng)電壓合理的調(diào)節(jié)無功負載和電壓水平，改善供電質(zhì)量，從而達到經(jīng)濟運行的目的。因此，配電網(wǎng)自動化是電力配網(wǎng)系統(tǒng)現(xiàn)代化的必然趨勢[1]。

配電自動化終端設備主要安裝于電力網(wǎng)的各個環(huán)節(jié)，比如：配電變壓器、配電站等饋線自動化設備（FTU），入機接口電路，電源回路等部分。文章首先闡述配電自動化終端設備的組成和功能，并對其中核心技術(shù)加以分析，以促進配電自動化技術(shù)的改善。

1 配電自動化終端設備的構(gòu)成

構(gòu)成配電自動化終端設備主要有配電自動化系統(tǒng)底層的饋線終端FTU和站終端DTU，它們是用于實現(xiàn)通信網(wǎng)自動化系統(tǒng)的主站與設備之間的連接，以實現(xiàn)在配電過程中數(shù)據(jù)采集及遠程控制的功能。除此之外，還有人機接口電路、中心監(jiān)控單元、通信終端、操作控制回路以及電源回路。

人機接口電路主要用于維護設備相關(guān)配置，如將測量的電壓、電流及功率等數(shù)據(jù)顯示出來。還能對設備故障進行定值檢測及對設備中的部分運行數(shù)據(jù)進行調(diào)整等功能。中心監(jiān)控單元是整個配網(wǎng)自動化終端設備的核心組成單元，其具有諸多功能：故障區(qū)域和類型檢測、有功功率參數(shù)計算、模擬量輸入、遠程通訊等功能[2]。通信終端能夠有效連接控制單元的通信介質(zhì)、進行通信。由通信通道的種類被封為載波終端、光纖終端及無線終端。操作控制回路能及時使工作人員了解現(xiàn)場線路開關(guān)的狀況。電源回路是用于對控制回路、設備終端及通信設備提供不間斷電源、直流電源或逆變電源燈，防止線路停電后，設備失效的情況。

2 配電自動化終端設備在電力配網(wǎng)的應用

配電終端技術(shù)涵蓋了配電自動化終端設備故障檢測技術(shù)、配電自動化終端設備通訊技術(shù)、配電自動化終端設備故障自動隔離技術(shù)。

2.1 配電自動化終端設備故障檢測技術(shù)

在現(xiàn)場最常發(fā)生的故障是短路故障，特別是單相接地故障發(fā)生的幾率是很高的，這種故障對配電網(wǎng)帶來很大的危害。通過配電終端（主要指DTU、FTU）能可靠檢測和處理這兩種故障類型。在采用遠方遙控模式的饋線自動化系統(tǒng)中，各配電終端檢測到短路故障信息，將其報告到配網(wǎng)自動化主站（或配電子站），而等待主站對各配電終端的故障檢測進行比較后，最后確認故障發(fā)生的區(qū)段。

短路故障檢測技術(shù)只要能夠檢測出有短路電流的出現(xiàn)，不用像保護繼電器那樣具有選擇性。也不需要輸出跳閘信號，不嚴格要求故障檢測時間，故分析判斷采樣數(shù)據(jù)、可靠地檢測故障情況有較充分的時間。按常規(guī)的做法，接入保護電流互感器（TA）的二次電流的配電終端檢測短路電流，是通過判斷線路電流是否超過整定值，而躲過最大負荷電流值是電流整定值的選擇原則。在采用小電阻接地方式的系統(tǒng)中，配電終端通過判斷零序電流是否超過整定值，來檢測是否發(fā)生單相接地短路的情況。由于保護電流互感器的動態(tài)范圍較大，因而會導致電流測量精度不高。特別是當線路負荷較小的時候，往往出現(xiàn)測量電流接近于零值的情況，這種情況將導致不能有效地監(jiān)視負荷電流的變化。建議使用飽和型電流互感器或者測量電流互感器，這種設備可以對故障檢測與測量精度都有效果，發(fā)展趨勢良好。

2.2 配電自動化終端設備通訊技術(shù)

對大多數(shù)配電自動化終端通信而言，其都有分散性、多點性等特點。針對上述特點，將配電子站設置在變電所、開閉所內(nèi)，從而通過子站發(fā)送附近一個區(qū)域內(nèi)的配電終端的數(shù)據(jù)。作為配電子站與主站的主干通道，通常采用SDH光纖網(wǎng)絡。對通信速率的要求不高的配電子站與配電終端的分支信道，可采用數(shù)據(jù)電臺、配電載波（DLC）、電話撥號、有線、移動通信（GPRS/CDMA）、現(xiàn)場總線等形式。FTU對可靠性要求比較高，可采用光纖以太網(wǎng)或點對多點光纖通道。光纖通信技術(shù)的不斷發(fā)展和逐漸降低的光端設備成本，大部分供電企業(yè)的分支信道都選擇用光纖網(wǎng)絡。針對工程中個別大型的開閉所，由于其通信數(shù)據(jù)量較多，可以將DTU直接接入主干的SDH光纖網(wǎng)絡，直接通信主站。由標準RS-232通信接口對配電終端相互通信。而以太網(wǎng)接口的終端可直接接入以太網(wǎng)的通道[3]。

點對多點的采樣方式經(jīng)常用于配電子站與配電終端間的通信，但遇到查詢時訪問所有的點的情況時，則訪問時長就會增加，常常會影響故障信息等重要信息的上傳。因此，一種比較理想的采樣方式是配電終端能主動向上級主站報告異常信息，如故障信息、遙測量越限、遙信量變位等。而主站在固定的間隔時間下（如30分鐘），訪問配電終端，確認其是它是否工作正常，并讀取各種測量數(shù)據(jù)。這種方法能夠有效防止因訪問點數(shù)增加而引起的訪問時長增加的現(xiàn)象。

2.3 配電自動化終端設備故障自動隔離技術(shù)

饋線自動化（FeederAutomation，F(xiàn)A）作為配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的一個核心功能，其故障處理（定位、隔離、恢復供電）的速度與可靠性對配網(wǎng)自動化的實施效果有直接的影響。饋線自動化系統(tǒng)常規(guī)處理短路故障的常見方法有兩種：

（1）集中處理配電主站或子站與FTU間的故障，實現(xiàn)的集中智能模式；（2）在沒有通信時，將配合有保護功能的重合器和分段器的時序，來觸發(fā)重合器模式。這兩種模式能夠中斷故障線路上的所有非故障區(qū)段的供電，一般在分鐘內(nèi)即可快速恢復供電的時間。對于一些重要的敏感負荷，如有重要比賽的體育場、半導體集成電路制造廠、有重要活動的會議中心等，即使是很短暫停電，也會造成不良社會影響和嚴重的經(jīng)濟損失。因此應該在敏感負荷區(qū)域采用新型的故障處理技術(shù)，最大限度減少故障引起的停電時間和停電范圍，從而提高電能質(zhì)量與供電可靠性。

3 結(jié)束語

文章研究配電網(wǎng)自動化終端設備在配電網(wǎng)自動化應用，并深入探討了相關(guān)終端設備的組成、功能和核心技術(shù)。以供相關(guān)人員進行參考，以便促進技術(shù)進步、完善不足，增強相關(guān)技術(shù)的可操作性和實用性。

參考文獻

[1]劉灃萱.配電自動化終端設備在配電網(wǎng)自動化的應用[J].電子制作，2013.

[2]孫建春.配電自動化終端設備在配電網(wǎng)自動化的應用[J].通訊世界，2015.

[3]宋士通.配電自動化終端設備及其應用[J].山東理工大學學報（自然科學版），2003.