配电自动化终端设备在电力配网自动化的运用

潘照鹏

（国网渭南供电公司，陕西 渭南 714000）

0 引 言

随着社会经济的快速发展，人们生活水平日益提高，对电能供应的可靠性需求也越来越高，传统的人工运维模式已不能满足现代社会对电力系统稳定性的要求。因此，推进电力配网向智能化、数字化发展已成为必然。配电自动化终端设备是实现电力系统智能化管理的重要工具。其能够实时采集、处理、分析各类数据信息，快速诊断、定位故障问题，并进行修复。此外，该设备可以监测和控制电网运行状态，提升供电系统运行的可靠性，具有较好的应用价值。

1 配电自动化终端设备在电力配网自动化的运用价值

1.1 提升供电可靠性

配电自动化终端设备可以实时监测电力系统的运行情况，能够及时发现并处理故障问题。该设备具备故障诊断、故障定位、故障修复功能，能够大幅缩短停电时间，提升供电可靠性。当出现故障或异常情况时，终端设备可以迅速报警并采取相应措施，确保供电系统能够及时响应和处理问题[1]。

此外，配电自动化终端设备可以实时监测和管理负荷，并根据负荷情况合理分配供电资源，避免系统过载或不平衡，从而降低停电风险。配电自动化终端设备通过精确控制和调节供电状态，提升了供电系统的稳定性。

1.2 提升系统安全性

配电自动化终端设备具有智能保护功能，可以判断异常情况，并根据预设的保护策略采取相应措施。该设备能够实时监测线路负荷、温度等参数，若参数异常，会及时报警或主动断开故障部分，避免事故进一步扩大。

借助配电自动化终端设备的智能保护功能，可以有效预防和避免电力系统发生短路、过载、漏电等问题。同时，终端设备能够记录和分析历史数据，为事后的故障排查和系统优化提供有力支持[2]。

1.3 降低运维的成本

传统的人工巡检需要投入大量的人力物力，且容易出现疏漏和延误。而配电自动化终端设备可以实现远程监控和管理，减少人员巡检频次，从而降低员工的工作强度和运维成本。

借助配电自动化终端设备的远程监控功能，运维人员可以实时获取各个节点的运行状态和参数信息，及时发现并处理问题。此外，终端设备可以进行远程操作和设置，降低人力资源投入和巡检成本，提高运维效率。

2 配电自动化终端设备的组成分析

2.1 智能保护装置

智能保护装置是配电自动化终端设备中重要的组成部分之一，具有故障检测、故障定位、故障隔离等功能，能够快速响应和处理异常情况，从而确保配电网的安全运行。而配电自动化终端设备作为电力系统中的关键环节，不仅能传输和分配电能，还具备监控、控制、保护电力系统的能力[3]。

智能保护装置通过使用先进的技术和算法，可以实时监测电力系统中出现的异常情况，并进行快速准确地故障检测、定位及隔离。其通过与其他设备进行通信和数据交换来获取实时数据，并进行分析处理，实现对异常情况的有效响应和妥善处理。

在故障检测方面，智能保护装置可以通过监测电流、电压及功率等关键参数，判断电力系统是否存在故障问题。一旦检测到异常，智能保护装置会立即发出警报，并将相关信息发送给运维人员，以便他们能够及时采取措施进行故障处理和修复。在故障隔离方面，智能保护装置能够根据实时数据和预设规则，自动切除受影响的电路或设备，以确保电力系统的稳定运行。

2.2 数据采集单元

数据采集单元的重要性主要体现在4 个方面。首先，数据采集单元利用各类传感器来获取不同类型的电力参数，如电流、电压、功率因数等，为后续的电力分析和监控提供准确的基础数据。其次，数据采集单元能够实时检测并记录各个配电设备的运行状态，包括开关状态、温度变化等，及时发现潜在故障或异常情况。再次，数据采集单元能够自动识别并修复传输中的错误，确保传输数据不会因噪声或干扰而失真或丢失。最后，数据采集单元通过专用协议将处理后的数据传输给上级监控系统，如Modbus、分布式网络协议3（Distributed Network Protocol 3，DNP3）等。通过使用这些协议，数据采集单元能够与上级监控系统实现可靠通信，及时将采集到的数据提供给监控系统，顺利完成数据分析，并做出正确决策[4]。

2.3 通信模块

在配电自动化终端设备中，通信模块是实现与上级监控系统之间数据交换和通信的关键环节。其通过建立有线或无线连接方式，能够实现远程监控、远程操作等一系列功能。

为满足不同应用场景的通信需求，配电自动化终端设备中的通信模块可以采用有线或无线方式进行数据传输。其中。有线通信方式主要包括以太网、串口等；无线通信方式则包括蜂窝网络（如4G、5G）、Wi-Fi、蓝牙等。通过这些通信方式，配电自动化终端设备可以与上级监控系统建立稳定的连接，并实现远程监控和操作等功能。在实际应用中，通信模块还具备数据压缩和加密等功能，确保数据传输的高效性和安全性。

3 配电自动化终端设备在电力配网自动化的运用

3.1 馈线自动化“三遥”终端配置

配电自动化“三遥”是指电力系统中的遥测、遥控、遥信3 个方面[5]。其中，遥测是指利用传感器、感应装置等设备，远程实时监控、采集、处理及传输配电网电压、电流、功率因数以及电量等数据信息；遥控是指在配电网中借助遥控触发器、开关等控制装置，借助终端设备实现对不同位置设备的远程控制与操作；遥信是指借助遥感装置，将配电网运行状态、变化数据上传至终端设备，从而实现故障隔离、报警等功能。不同区域的“三遥”终端配置标准有所差异，具体如表1 所示。

表1 “三遥”终端配置标准

“三遥”终端配置不仅实现了对配电网的自动化监控、控制、保护，还极大地提升了配电系统运行的安全性、效率。同时，借助“三遥”终端设备，可以智能化管理配电网的全过程，从而有效减少因人为误操作或信息传递延迟而引发的问题。此外，“三遥”终端配置可以实现电源监测和一体化远程调控，有效提高能源使用率。

3.2 配电系统自动化故障检测

配电自动化系统中可应用多种故障检测方案，如短路故障检测、单相接地故障检测等。

短路故障检测主要针对馈线自动化系统检测工作，涵盖馈线系统的所有终端。第一，获取终端运行数据，并进行深入分析，从而判断系统是否存在故障或潜在的故障隐患。第二，将分析结果上传至配网自动化主站。主站根据获取的信息与设定阈值进行对比，判定故障所处区段范围和故障情况，同时系统会自动提出故障解决措施。

当配电自动化系统发生单相接地故障时，安全防护系统会在短时间内（通常为2 h）维持供电功能，确保电力供应不受影响。在此期间，系统会尝试自主修复故障。如果修复失败，主站显示屏会显示故障信息，可派专人到现场进行维修。如果维持供电期间成功修复故障，则无须进行断电[6]。

3.3 配电自动化终端通信

在通信系统中，通信主干通道主要由主站通道、配电子站通道连接而成。为确保信息收发的实时性，可采用同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）光纤网络搭建通道。配电终端和配电子站组成分支通道，由于分支通道的信息承载需求量不高，选择有线通信作为连接通道，如现场总线、配电载波等。而针对馈线终端单元（Feeder Terminal Unit，FTU）这种对通信质量要求较高的应用场景，采用光纤以太网技术来提高通信通道的可靠性，确保数据的准确传输和系统的稳定运行。

随着光纤技术的不断发展，可选用的光纤技术种类愈发丰富，通信终端购买和应用成本逐渐降低。因此，在条件允许的情况下，建议分支通道同样选用光纤网络通信通道。对于大型开闭这种通信数据量非常庞大的应用场景，可以将配电终端单元接入SDH光纤通道，通过与主站接口连接实现相应的通信功能，以满足其高效、稳定的通信需求。

3.4 开闭所故障自动隔离

开闭所可以有效提升配电网系统的运行可靠性，加强不同电源之间的联络。进线端使用断路器和相关保护装置，并在出线侧安装负荷开关。配电终端单元负责开关的安全监测，第一时间发现开关拒动、误动等故障情况，并上报相应的故障信息。

在开闭所故障处理中，借助配电终端单元系统中的可编程逻辑控制器（Programmable logic Controller，PLC）完成故障数据分析、处理。如果PLC 无法自行解决故障，则向主站提供处理方案，以便及时有效地解决故障问题。电源进线故障处理有两种处理方案。第一种，当某个点存在故障时，系统会自动启动保护动作。如果进线断路器检测到失压并跳开，系统会自动切换至备用电源，并合上开关，以恢复正常供电功能。第二种，当某个点出现故障时，断路器会自动跳开。此时，远程终端控制系统（Remote Terminal Unit，RTU）会获取并分析故障信息，确定故障线路，并借助遥控系统打开开关，使断路器合闸，这样非故障线路即可正常运行。

4 结 论

配电自动化终端设备已经成为电力配网自动化系统的重要组成部分。目前市场上推出的新型自动化终端设备种类繁多，但性能参差不齐。因此，合理配置自动化终端设备有助于进一步强化电力配网自动化系统的性能，提升配电系统运行的可靠性、经济性、安全性，减少后期运维过程中的人力、财力、物力等资源的投入。未来，随着配电网规模的不断扩大，应用的自动化终端设备也将不断增加，需要投入先进的终端设备，不断强化配电网的自动化性能，以实现配电网长期发展目标。