配电网中馈线自动化系统的应用研究

摘要：配电网作为电力系统中直接面向用户的关键环节，其运行状态的优劣直接关系到用户的用电体验和国民经济的正常运转。馈线自动化系统作为提升配电网运行水平的核心技术之一，能够实时监测馈线的运行状态，快速定位并隔离故障区域，同时实现非故障区域的自动恢复供电。本文简单分析了配电网中馈线自动化系统的基本架构，探讨了配电网馈线自动化的主要技术及其具体应用，旨在为相关工作提供帮，保障配电网的稳定运行。

关键词：配电网；中馈线；自动化系统

引言：目前，我国用电负荷迅猛增加，特别是在部分经济较发达的区域及新兴工业区，用电需求不断上升，对供电品质提出了更高的要求。传统配电网络的运行方式已经很难满足新形势下的需求，亟需引进先进的自动控制技术，以提高系统的运行效率。馈线自动化是利用现代通信、计算机、自动控制等技术，通过对配电网络中各种运行参数的实时采集和分析，从而实现馈线的远程监测和智能管理。

一、配电网中馈线自动化系统的基本架构

（一）配电主站

配电主站是馈线自动化系统的中枢，具有较强的数据处理、分析功能，并通过高速通讯网络实现各子站和终端设备之间的信息交换。它的主要作用是实时监控整个配电网络的运行状态，可以对各馈线终端设备（FTU）、配电变压器终端设备（TTU）等设备所传输的电气量（如电流、电压、功率）以及开关的位置和设备的状态等进行汇总。基于这些海量数据，主站采用了一种复杂的计算方法，可以迅速地对配电网络的故障进行诊断，并确定其发生的地点、种类和影响范围。

（二）通信系统

通信系统是将配电主站、子站以及各种终端设备进行联接，从而使数据可靠地传送出去，主要包括光纤、无线和电力线载波通信等。光纤通信以其高带宽、高抗干扰、高传输速率等优点，被广泛用于骨干通信网，可以以高速率、高稳定性的方式传输故障信息和实时气量信息。无线通信具有部署灵活、造价低廉等优点，适合在某些难以铺设线路的地区使用，可以对某些终端设备进行数据采集和发出控制命令。电力线载波通讯是以已有电力线为传送媒介，不需要另外架设通讯线，但其通讯品质会受到电力线的使用条件的影响，因此通常只做为一种辅助通讯方式。将各种通信手段有机地融合在一起，能够保证配电网络中各节点间的数据及时准确地传递，从而保证了馈线自动化系统的可靠工作[1]。

（三）远方终端设备

1.馈线终端单元（FTU）

FTU设置在诸如柱上开关、环网柜等配电网络的馈线开关装置的周围，其功能是对所处位置的开关设备进行采集，其中包括开关的分合闸位置、故障电流、电压等电气参数，并将其实时上载到配电主站处。在配电网出现故障时，FTU可以迅速地发现故障电流的突然变化，并将其报告给主、从站，以帮助主站查找故障。此外，FTU也可以从主站接收到控制命令，实现对开关设备的分合闸操作，实现对故障范围的隔离和对未发生故障区域的电力供应的恢复。

2.配电变压器终端单元（TTU）

TTU是一种对配电变压器的运行状况进行监控的设备，可以对变压器的电压，电流，有功，无功，温度等参数进行采集，并将相关的数据通过通讯系统发送到主站，从而实现对变压器的实时监控。另外，部分高级TTU还可以实现对配变的有载调压开关的遥控，能够随着配网电压的变化而自动调节变压器的输出电压，从而保障用户侧的电压品质。

3.智能电表

作为用户侧的终端设备，智能电表不但能精确地测量用电，而且具有双向通讯的功能，能对用户的电压、电流等用电参数进行实时采集，并将其上载到配电主站。另外，还可以从主站接收到有关电价调整和停电通知等相关信息。在需求响应中，智能电表扮演了一个非常重要的角色，主站能够基于配电网络的负载状况，通过智能电表将负载控制命令发送给用户，用户可以按照自己的需要以及价格信号来调节自己的用电行为，从而达到对配电网络中的负载进行最优管理。

二、配电网馈线自动化技术及其应用

（一）主要技术

1.自动化识别故障

在配电网中，自动化识别故障主要依赖于安装在各个关键节点的监测设备，如馈线终端单元、配电变压器终端单元等，这些装置可对配电网络中的电流、电压和功率等进行实时监测[2]。当配电网发生故障时，故障点附近的电参量发生会出现反常变化，自动化识别系统通过对这些实时采集数据的分析，基于预先设定的故障准则算法，能够迅速地抓住这些不正常的变化，并能精确识别故障是否出现。

2.自动化诊断故障

一旦故障被识别，自动化诊断技术便开始发挥作用，自动诊断系统能对多个监测点上传的数据进行全面的分析，结合配电网的拓扑结构，运用故障定位算法来确定故障的具体位置。同时，该系统还可以根据故障发生时的电参数变化特点，来判别是相间短路，还是单相接地短路或其它形式的故障。另外，还可以估计出故障的影响范围，并可以分析出可能对哪些区域的电力供应造成影响。

（二）具体应用

1.处理FTU/DTU故障

FTU（馈线终端单元）和DTU（配电终端单元）在配电网馈线自动化系统中起着关键的数据采集和控制作用。在配电网中，FTU/DTU一旦出现故障，首先由系统的自检功能发现不正常，然后将故障报警信息通过通讯信道传送给配电主站。主站在收到报警信号后，会立即对其进行初步的故障分析。若是因为通信故障而造成主站不能正确地接收FTU/DTU的资料，主站可能会尝试进行通讯连接的转换，例如将光纤通讯转换为无线通讯，或是通过遥控重置通讯装置来重新建立通讯。如果判定为供电模块或采集模块发生故障等硬件故障，则主站将按照事先准备好的应急方案，启动后备FTU/DTU，以保证相关地区的配电网络的监控与控制。与此同时，馈线管理人员还可以根据主站给出的故障信息，快速赶往故障地点进行检修或更换，从而保证FTU/DTU的安全可靠工作，维护馈线自动化系统的完好性。

2.处理架空线路故障

架空线路由于暴露在户外，容易受到自然环境因素如雷击、大风、树枝触碰等影响而发生故障。在架空线路出现故障的情况下，可以快速地进行自动辨识与诊断。首先，利用在线路上装设的FTU检测到线路上的电流和电压等参数的变化，判断线路是否出现了故障。其次，采用行波和交流阻抗法等故障定位方法，对线路故障点进行准确定位。针对一般单相接地故障，当故障电流很小，且为小电流接地故障时，可以根据零序电流和零序电压的相位关系，对故障线路进行精确判断。在判断出故障的部位及类型之后，自动化系统将按照预先设定的策略对其进行相应的处理。针对瞬时性故障，例如雷击造成的电弧短路，自动切换装置将自动合闸，并设法恢复电源。若故障为永久性故障，如线路断线，自动化系统将对有关的切换装置进行控制，快速地对发生故障的地区进行隔离，在此基础上，对无故障区内的负载进行了转移，使无故障区内的电力得以恢复。最后，维护人员依据故障信息及时赶赴现场，开展抢修工作，以保证架空线路的安全稳定运行，提升配电系统的供电可靠性[3]。

三、结语

综上所述，配电网馈线自动化系统对提高供电可靠性、优化供电资源配置、提升电网智能化水平具有不可取代的作用。合理利用自动化故障识别与诊断技术，能够在故障出现的第一时间快速反应，精确地找到故障点，确定故障类型，大大减少断电的时间，降低由于故障而造成的生产和生活上的不便。在实际应用中，不管是解决FTU/DTU等设备故障，还是解决复杂变化的架空线故障，馈线自动化系统均表现出较强的故障处理能力，为配电网络的安全稳定提供了有力的保证。

参考文献：

[1]陈利忠.配电网馈线自动化终端系统的设计[J].自动化应用，2024，65（05）：218-220.

[2]周锐，夏俊雅，侯宜祥，等.考虑集中式FTU控制的馈线自动化系统可靠性分析模型[J].河南工程学院学报（自然科学版），2023，35（04）：55-60+67.

[3]刘冰寒，闫黎明.智能分布式馈线自动化系统在配电网中应用[J].信息技术与信息化，2021，（04）：155-157.