配电自动化远方终端技术李环琳

配电自动化远方终端技术李环琳

李环琳刘青东王君

（国网大连供电公司辽宁大连116041）

摘要：为了提高供电质量，供电企业发展配电自动化系统是必然方向。配电自动化终端技术作为配电自动化系统的重要基础技术，它的发展完善对于提高电力用户的用电质量具有非常实际的意义。配电自动化终端通常包括配电网馈线监控终端、中压远方站控制终端、开闭所远方监控终端以及配电变压器终端。这些终端装置主要实现配电网系统中设备监控功能和故障检测、通信报警等功能，同时具有遥信、遥测、遥控和遥调的功能特点。随着计算机技术和自动化技术的发展，配电自动化终端技术也取得了非常迅速的发展和完善，本文从配电自动化终端的功能设计出发，结合当前的技术现状，分析其存在的问题及发展趋势。

关键词：配电自动化；终端装置；通信系统

配电自动化系统由主站、通信网络、终端装置三部分组成。配电自动化终端主要用于中压配电网中的环网开关柜、重合器、柱上分段开关、配电变压器等的监视与控制，与配电自动化主站通信，提供配电运行控制及管理所需的数据，执行主站发出的对配电设备的控制指令，其性能和可靠性直接影响到整个系统能否有效地发挥作用。

与作为现场装置进行“上传数据、下达命令”的传统调度自动化或远动系统的终端（RTU）不同，配电自动化终端，除了完成传统的“三遥”（遥测、遥信、遥控）外，还能够检测故障、完成一些就地自动控制功能，如分段开关重合控制、开闭所备用电源自投等。此外，安装在户外线路上的配电终端还要能够适应恶劣的运行环境、在线路停电时能够利用蓄电池实现不间断供电等。本文对配电自动化终端的分类、原理结构、功能、通信技术等进行了系统阐述和探讨。

1配电自动化终端的种类

按照配电自动化终端的结构，可以将其分为两类：一类是分散式配电终端，另一类是集中式配电终端。两者的区别在于终端单元是否分散安装。根据应用场合的不同，可以将配电自动化终端分为环网柜配电终端、变压器配电终端和开闭所配电终端以及架空线配电终端。同时需要注意的是，用于不同场合的配电终端实现的功能也略有差别。另外，根据自动化终端处理故障的判据类型，可以将其分为电压型配电终端、电流型配电终端以及电压/电流兼容型配电终端。

2构成与原理

配电自动化终端主要由中心监控单元、人机接口模块、操作控制回路、通信终端、电源模块5部分组成。

配电自动化终端的核心时中心监控单元，像模拟量输入与开关量输入信号的采集，故障检测，电压、电流、有功功率等运行参数的计算，控制量的输出、远程通信等都是其包括的主要功能。配电自动化终端目前的采用的形式是平台化、模块化的输出量和通信接口形式设计，根据实际需要扩展和配置数量。

在简单配置维护配电自动化终端的时候可以使用人机接口，可以整定主要运行参数，可以对电压、电流、功率等测量数据进行显示，其他装置的运行状态信息可以得到反映。为达到设计更简化，装置的可靠性得到提高的目的，有很多没有人机接口模块的配电自动化终端，配置维护的时候就需要维护人员通过便携式PC进行。

通信终端又被叫做通信配适器，可以通过监控单元的以太网接口或者RS232串行接口连接，来达到连接监控单元和配网自动化通信介质的目的。不同的类型的通信设备通道的连接，分有光纤终端、无线终端、调制解调器（用于模拟通道）、载波终端等不同的通信终端。

在FTU可以使用操作控制回路，这样要有人工控制按钮。该装置可以帮助操作人员通过开关位置在回路的显示了解开关状态。

配电终端电路需要的各种直流电源是由电源模块提供。DTU外部输入电源一般取自开闭所内的交流220V自用电源，在自用电源中断时，使用交流不间断电源（UPS）提供备用电源。TTU的电源输入取自配电变压器低压侧输出。对于FTU来说，因线路上一般不设专用220V交流电源，通常使用电压互感器在提供电压测量取样信号的同时，为FTU供电。FTU电源应配备蓄电池，以在线路停电时为自身电路提供不间断供电，同时提供开关操作电源。

3配电自动化终端技术

下文将从几个方面分析实现这些功能所采用的常用技术。

3.1故障检测技术

配电自动化系统终端通过电流互感器进行故障电流的检测，为了提高电流互感器的测量精度，最新研制出的饱和型电流互感器将被广泛使用。饱和型电流互感器的铁芯材料是易饱和的，这使得其特性几乎完全接近测量型电流互感器，但是却拥有较大的经济优势。在检测电流方面，自动化终端可以采用继电保护中技术成熟的故障检测方法。在通过电流互感器采集到系统电流后，判断线路电流是否超过整定值，如果超过则判定为故障发生。当配电线路投入运行的情况下，负荷启动电流过大引起的过电流不是真正的故障状态，配电自动化终端在配置时需要能够避开。

3.2通信技术

配电自动化系统中所涉及的终端装置数量庞大且比较分散，为了做到不同装置的高效互联，必须采用开发的通信协议。目前较为流行的通信协议为IEC870-5以及北美地区广泛使用的DNP3.0，两者均能实现信息的及时通信传输。另外，局域网通信技术也被广泛使用于配电自动化终端系统中，具体的实现方式包括RS232或者RS485串口通信接口，或者CAN和LonWorks等现场总线方式的接口。局域网通信主要用于连接数个不同类型的设备，构成分散式结构。

工业现场总线和以太网接口也是配电自动化系统中较常用的通信模式，相比串口通信它们具有通信速率高、互操作性强和可靠性高等优点，两者均是解决配电终端通信问题的较好方案。

3.3分布式设计技术

分布式设计技术是应对电网大范围信息采集问题所产生的。随着配电系统的壮大和复杂化，配电自动化终端需要检测和采集的信息已不再是一条线路或者几条线路所组成的环网，而可能是需要采集数十条线路上的多达几百个输入和输出状态量。这种情况下，传统采用的集中式设计很难适应要求。配电自动化终端的分布式设计技术实际上是依靠更先进的网络技术，实现将多个信息的高效整合和传输。通过分布式设计，任何一个自动化终端均可与主站建立高效的连接。

3.4配电终端和一次设备集成设计技术

通常情况下，配电自动化终端是和一次设备在空间上是相互独立分开的。为了达到数据采集和指令控制功能，两者通过特定接口相连接，这就使得整个系统相对分散，体积大。集成设计技术就是将配电自动化终端一体化设计在一次设备中，这样就会达到结构紧凑、可靠性高、体积大大减小的效果，提高了系统的整体性能并且减低了成本。同时需要注意的是，集成化设计时必须考虑通信、温度和压力等机电一体化设计因素，最可能做到高可靠性、高性能的一体化系统。

4配电自动化技术发展趋势

配电自动化是智能电网的重要基础之一，需要通过配电自动化系统采集尽可能多的配电信息，并向下延伸到低压用电信息的汇集。配电自动化和用电营销自动化的有机结合，直接面向最终电力用户，是智能配电网的具体体现，极大地改进了对客户的服务，从而提高配电网的管理水平。

随着经济的快速发展，用户对供电质量和可靠性的要求越来越高。配电自动化系统利用现代计算机、通信技术和网络技术，实现中压配电网运行的自动化，有效地提高供电质量和生产管理效率。因此，配电自动化受到国家电网和科研生产单位的广泛重视，成为是当今配网建设的热点。

参考文献：

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[2]李建芳，盛万兴，孟晓丽，宋晓辉.智能配电网技术框架研究[J]，能源技术经济，2011（03）.

[3]裴彰.浅谈智能电网[J].黑龙江科技信息，2011（09）.