配电自动化终端技术分析

李宗峰

（珠海许继电气有限公司，广东珠海 519060）

0.引言

智能电网是当前社会环境下电力系统的发展趋势，其建设关键在于对输送电质量的提升，这是在新型经济形势在，人们对电力系统提出的新要求[1]。传统的电力系统及其自动化控制程度较低，电力设备的技术含量也不高，两相结合之下自然难以为民众提供高质量的用电服务，因此，想要进行智能电网建设，就必须对电力系统的稳定性及安全性进行提升，提升电力系统的故障处理能力，确保配电网持续供电，进而促进经济发展。配电自动化终端技术的应用使电力系统的智能程度得到了提升，促进了智能电网的形成，配电自动化终端设备能够对电力系统运营过程中设备及线路的运行状态进行实时监控，并通过数据采集为用电的人们与电力管理部门建立起可靠的信息桥梁。因而在某种程度上，配电自动化终端技术水平能够决定当前配电自动化控制系统能够达到的程度。

1.配电自动化终端设备

1.1 系统构成

配电自动化终端由中央监控单元、人机界面模块、操作控制回路、通信终端和电源模块组成[2]。其中中央监控单元能够收集电压、电流、功率等数据参数并能够进行故障检测，能够有效实现控制量输出的管理及远程通信，并通过对通信接口和平台的新形式设计来满足在实际运营过程中对于设备的功能性需求和配置要求[3]。人机界面主要是针对配电自动化系统的设计及维护进行设计的，可以通过记录电流、电压及功率等参数并进行反馈，使工作人员能够了解到设备在实际工作中的运行状态并进行参数调整，从而保证系统的稳定性与安全性。操作控制回路可以帮助工作人员了解到控制回路中的开关所在位置及开关的运行状态，并且该回路中必须要设置一个手动控制按钮，便于人工进行干预。通信终端的主要作用是利用中央监管单元的以太网接口和RS 232接口来完成信息传输及对配电自动化系统的信息交互，而通信设备由于制造核心技术的不同在属性特征上存在很大的差异，如无线终端与光纤终端。在配电自动终端中通常会有多种电源的存在。如一般情况下，终端都是采用电压互感器二次侧AC220V电源作为终端的主电源，当主电源因为某种不可抗力导致电源断开时，就会采用备用电源如蓄电池、超级电容等来为终端进行供电，多种电源的应用能够保证终端设备具有持续的电源供应，进而提升配电网自动化系统的稳定性与可靠性。

1.2 功能设计

配电自动化终端的设计初衷主要是针对配电系统中的故障检测，但随着我国科技水平的提升，终端技术也在不断发展，而新技术的融入使现阶段的配电自动化终端已经能够在故障检测的基础上实现对系统电压、电流及功率的相关参数进行实时采集，从而为配电自动化系统提供可靠的数据依据，也能通过接收配电网中的站点数据来对相关设备进行控制；配电自动化终端的应用能够对系统的运行状态进行实时监控，并根据系统运行状态的数据呈现来对设备进行功能和参数的修改，从而实现对设备的有效调控；通过对一次设备的运行状态进行监测，来对系统的异常状态进行干预；通过对系统中存在的故障检测进行示警反馈，便于故障检修与排除，并能够对具备恢复功能性的设备，加快其恢复过程；通过对系统运行状态的监控能够了解到系统的运行状态，并根据系统异常点采取保护措施来完成对系统的微机保护，并对此进行记录，为后续的改良和优化提供可靠的数据分析。

综上所述，配电自动终端的主要作用及功能在于对系统运行状态、设备运行状态及设备产生的数据的监控及收集来完成对于远程设备的调控、系统参数的修改及系统的微机保护，并能够将收集的数据信息作为系统优化和终端技术发展方向的重要参考资料。

1.3 终端分类

配电自动化终端的分类需要综合其设备安装形式、设备的使用环境及设备发生故障的类型来对其进行分类，在安装形式上，主要分为集中式和分散式，而对其有直接影响的就是终端单元的安装集中度；设备的使用环境主要有开关站、环网柜及架空线等，不同的使用环境对于配电自动化终端的功能需求也有所不同；其故障发生类型可以将配电自动化终端分为电流型、电压型及电流/电压兼容型。

2.配电自动化终端技术分析

终端技术的应用能够有效提升配电网自动化程度，使配电网向智能化转变，而想要实现智能配电网建设，就必须对现有的配电网结构进行优化并提出要求[4]。为了保证对配电网的优化能够满足当前社会对高质量电力资源的需求，在配电控制的过程中，除了终端设备的自动化控制之外，还要了解终端设备的自动化控制对当前的电力系统的运行状态是否产生影响，根据配电终端的信息采集和监控能力进行获悉。另外，随着配电网的覆盖范围越来越广，将会有大量的分布式电源接入配电网，使配电网的结构复杂度提升，但为了保证高质量的供电服务，在此环境下，也必须保证电力系统在实际运营中具备足够的安全性和灵活性。依然能够进行高质量供电。基于此，配电终端就需要保证系统安全、稳定、可靠的情况下对配电网结构及设备运行参数进行控制，这一过程需要主站系统或其他通信设备的配合才能够有效进行，因此配电自动化终端技术综合为以下几种。

2.1 故障检测技术

配电终端最初的设计目的就是为了实现对系统的故障检测，因此故障检测技术也是配电终端最核心的技术。利用终端的数据监测功能来对系统运行过程中的设备运行状态进行监控，当故障发生时，故障检测技术将故障发生过程中的数据变化进行采集，经过终端的数据分析后能够判断出故障发生的类型及位置，工作人员能够根据数据显示快速找到故障所在并及时采取有效措施进行检修，进而有效减少或避免电力事故的发生。故障检测技术的主要难点在于对故障的定位，现阶段我国对于电力资源的需求量大幅度提升，为了保证电力系统运行的稳定性和安全性，就需要通过故障检测系统来完成对故障的快速定位，并且需要保证定位的准确性，但随着需求量上升，电力系统的规模也在迅速扩张，因此配电网结构发生了较大的变化，这使得故障检测技术的故障定位迎来了新的挑战。

配电终端设备对于故障检测的准确定位不仅是提升配电网自动化程度的关键，也是终端设备在市场竞争中的核心竞争力。随着经济的发展，我国对于电力资源有着高需求的地区越来越多，导致配电网的覆盖范围越来越广，结构也越来越复杂，而小电流接地也是当前配电网普遍采用的接地形式。如果小电流接地发生故障，以当前的故障检测技术，故障选线的准确率能够达到95%以上，但对于故障线上的故障发生定位，目前仍然是需要研究的问题。另外，随着配电网的发展，分布式电源系统的接入，想要完成故障发生的准确定位的难度将进一步提升，但故障检测技术的准确定位是配电终端实现其他功能的基础，想要提升配电终端技术含量，建设配电自动化系统，就必须对故障检测技术展开深入探讨。

2.2 预判、自愈控制技术

故障检测技术主要包括了故障选项和故障诊断2个核心内容，故障选项是通过对电力系统故障发生过程中的数据显示来判断故障的具体类型及相应的处理措施，而故障主要是对发生故障的元件进行识别，其作用在于对电力系统自愈性的有效实现。即对故障发生点进行隔离，进而实现电力系统自我恢复，这也是完成配电网自动化控制的关键之一。想要提升电力系统的自愈性，除了对配电网结构的必要性优化之外，配电自动化控制终端也是必要的设备，其作用在于利用录波技术来对电力系统的设备及线路的运行状态进行实时监测，对电网可能出现的状态进行预判，计算机根据预判的故障类型及故障所在定位来采取相应的故障预防措施及故障发生后的紧急处理方案，尽可能地将配电网故障停电带来的影响降到最低。

故障预判和故障自愈是配电自动化控制终端设备的核心功能之一。我国当前配电网仍以离线数据运算来保证数据运算的安全稳定性，但离线式的数据并不能够保证数据的时效性，数据运算结果可能与实际运行状态存在一定的差异。如果在分布式电源接入配电网的情况下，配电网的结构复杂性必然会大幅度提升，而分布式电源受环境的影响较大，离线数据的计算结果与实际运行状态必然会产生冲突，如何实时采集电力系统运行过程中的数据并进行分析，从而对故障进行预判和快速诊断，以实现配电网的自愈性控制，是实现配电自动化控制的主要攻克点之一。

2.3 极端条件下的电磁兼容性

随着配电网自动化程度的提升，在电力系统中也有越来越多的电子产品被应用。电子产品的发展使得电子产品的工作电压和信号电压随着集成度提高而下降，集成度的提高使得电子产品的运行速度得到了极大的提升，电磁耦合也越来越紧密，因此当前有许多的电子设备都极易因为外界干扰而受损。基于此，就必须在对配电终端设备进行设计时就考虑到在极端条件下设备的电磁兼容性和抗干扰性。而想要令终端设备在极端条件下拥有较好的电磁兼容性，其难点在于技术理论和技术实现的冲突，如雷击、过电压等极端条件下PT、CT在电磁暂态过程中精确的数学模型就难以确立。极端条件下电磁兼容性的提升不仅是配电自动化终端设备的主要设计难点之一，同时也是提升终端设备集中度的攻克难点之一。

2.4 网络通信技术

配电自动化的发展使得网络通信技术也迎来了质的飞跃，但由于电力系统在发展过程中的诸多历史原因和技术条件的限制，再加上不同制造商对于核心制造技术存在差异，导致我国许多设备的数据接口和数据传输的兼容性存在很大问题，利用网络通信技术来加强配电自动化控制终端对于不同厂家的设备的兼容性及良好的数据传输能力是推动配电网自动化控制的一大助力，必须深入对通信协议的兼容性研究以及标准化建设，进而实现不同规格的设备之间的数据流通。虽然当前配电自动化终端设备中应用的即插即用体系负荷配电网的结构优化需求，但是如何对配电网中的设备逻辑节点进行清晰明了的描述是当前主要面临的技术难点之一。

2.5 分布式设计技术

随着用电需求的地区越来越多，配电网的覆盖范围越来越广，配电系统的结构复杂度大幅度提升，因此在数据采集及状态检测的问题由原来的一条或者多条的环网检测转变为现在需要同时对几十乃至几百条线路的输入输出量进行同时监控和采集。在此背景下，传统的集中式设计已经不足以满足当前配电网系统对于终端设备的数据处理要求，需要利用现代网络信息技术来完成对于配电自动化终端设备的分布式设计，从而实现对多项数据的高效采集和传输。通过对配电自动化终端进行分布式设计能够让终端设备与主站系统建立起高效的信息传输桥梁，但分布式设计对于通信协议的兼容性与标准化建设、极端条件下的电磁兼容性及故障检测技术均有一定的要求。

2.6 配电终端和一次设备集成设计技术

为了实现配电自动化终端的数据采集和自动化控制，通常会将配电自动化终端与一次设备通过特定的端口进行连接，而在实际应用中，配电自动化终端与一次设备通常都是出于2个相对独立的空间内的，因此在整个配电自动化控制系统的设备分布上所占面积较大。通过将配电自动化终端与一次设备进行集成设计，实现配电自动化系统一体化，能够明显降低设备所占面积的同时提升系统的可靠性和稳定性，但集成化设计需要将设备之间的干扰、通信、温度及压力等多种因素考虑在内，才能在保证不对配电自动化终端功能性产生影响的前提下实现可靠性较强的集成一体化设计[5]。

3.结语

配电自动化控制系统的实现主要在于提升配电终端设备的技术含量，即对终端技术进行深入探讨，特别是在分布式电源接入配电网之后，如何进行快速高效的故障检测及诊断、终端设备在极端条件下是否具备较强的电磁兼容性及保证不同规格的设备之间的数据传输和兼容性都是当前配电自动化系统建设中需要深入探讨的问题。终端技术的研究能够提高配电网的智能化程度，而智能配电网建设也是网络信息时代下的未来趋势，因此，对配电自动化终端设备设计中的技术难点进行攻克，提升电力系统运行的安全性及稳定性，为人民提供安全可靠的电力输送对推动社会发展有着积极作用。