配电自动化系统中配电终端配置研究

配电自动化系统中配电终端配置研究

袁颖

广州南方电力集团科技发展有限公司广东广州510000

摘要:配电终端在配电自动化系统中占据重要地位，其技术可靠性直接关系到整个配电自动化系统的使用效果。本文对配电自动化的概念、功能进行了阐述，分析了配电终端在配电自动化中起到的作用，并对配电终端配置方式对配电自动化的影响进行了探讨。

关键词:配电终端；供电可靠性；影响

0引言

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。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。因此，分析配电终端配置方式对配电自动化系统的经济性和供电可靠性的影响，对于电力企业的进一步发展具有重要的现实意义。

1配电自动化及其功能

1.1配电自动化的概念

配电自动化指利用计算机、通信及信息技术，将配电网实时运行的数据、电网结构设备、用户和地理图形等信息结合起来构成自动化系统，实现配电网运行及管理的自动化及信息化。

1.2配电自动化的功能

配电自动化的作用是通过故障快速定位、隔离及供电恢复，从而提高供电可靠性。配电自动化的主要作用体现在以下三个方面:

(1)减小故障发生的概率

通过对配电网进行实时监测，改变了以往的盲管现象，故障隐患可以被及时消除，从而减小配网故障发生的概率。例如，当监测到配电设备过负荷时，利用配电自动化系统，可以立即采取转供措施，从而避免配电设备损坏；通过记录的数据，分析瞬时性故障，发现配网绝缘薄弱点，及时安排消缺工作，避免出现永久性故障。

(2)缩小故障处理时间

当配电网发生故障时，若采取人工的方式进行故障定位和故障隔离，往往要花费几小时的时间。若采用配电自动化系统，可以在短短的几分钟定位故障点及恢复非故障区的供电。可见，采用配电自动化大大缩小了故障处理时间。

(3)减少倒闸操作时间

当设备检修安排计划停电时，需要进行负荷转供操作。若依靠人工到现场对环网柜和柱上开关进行倒闸操作，必然造成一部分用户长时间停电。若利用配电自动化系统对环网柜和柱上开关进行遥控，则可有效减少倒闸操作时间。

配电自动化系统遥控功能均是通过配电终端实现的，在本文中，将配电终端定义为对单台开关进行监控的虚拟装置。按照功能可将其分为二遥终端设备和三遥终端设备。

2配电终端

二遥配电终端模块只具备遥测和遥信功能，具有电流遥测和信息上报功能，不具有遥控功能，其对应的开关不具有遥控功能。二遥配电终端模块通常利用故障指示器和通信模块来实现遥测和遥信功能，一台二遥终端模块包含三个故障指示器，分别监测三相线路运行情况。

架空线和电缆的故障指示器安装位置稍有不同，架空线故障指示器可安装在柱上开关和架空馈线上，电缆故障指示器通常只能安装在环网柜中。

三遥配电终端模块不仅具备遥测和遥信功能，还具有遥控功能。三遥配电终端除了具有故障指示器和通信模块之外，还具有电动操作机构(实现遥控功能)。通常采用馈线终端单元(FTU)实现架空馈线三遥终端模块的功能，采用站所端单元(DTU)实现电缆馈线三遥终端模块的功能。

一台FTU只能监控一台柱上开关，因此对架空馈线而言，一台FTU对应一个三遥终端模块。而一台DTU可以对环网柜中的多台开关进行监控，因此对电缆馈线而言，有时可能一台DTU对应多个三遥终端模块。

对于大主干型电缆馈线，每个环网柜只有一个三遥终端，对应一个电动操作机构，如图1a)所示。对于大分支型电缆馈线，处于分支处的环网柜可用一台DTU控制多个三遥终端，对应多个电动操作机构，如图1b)所示。图1中长方形表示变电站出线断路器，椭圆形表示环网柜中的普通开关，正方形表示三遥配电终端所控制的开关，虚线框表示含有DTU的环网柜。

3配电终端配置方式对供电可靠性的影响

配电自动化最主要的目的之一是确保供电可靠性，应当在保证供电可靠性的前提下对配电终端进行配置。

若安装n个配电终端模块在馈线上，则将该馈线分为n+1个区域。假设每个区域的用户数相同，则每个区域的用户数为M/(n+1)，M为总用户数。在配电自动化系统下，线路故障区域的查找时间近似为0。对于二遥终端模块来说，人工故障区域隔离时间和故障恢复时间不能忽略；对于三遥终端模块来说，只需考虑故障恢复时间。设人工故障隔离时间为t1，故障恢复时间为t2。

3.1馈线全部安装二遥终端模块

二遥终端模块不具备遥控功能，无需对开关进行改造，可用GPRS技术实现通信，费用较低，但无法自动隔离故障，供电可靠性相对较低。

3.2馈线全部安装三遥终端模块

三遥终端模块可以自动隔离故障，保证了供电可靠性，但费用比二遥终端设备高。

3.3馈线全部同时安装二遥和三遥终端模块

在一定条件下，二遥和三遥终端模块相结合的模式既能保证供电可用率又能降低建设费用。

从供电可用率的角度分析二遥配电终端、三遥终端模块及二遥三遥终端结合方式下的数量配置问题。对于某条馈线来说选择哪种终端配置方式，不仅由供电可靠性决定，还应该考虑经济性。

4配电终端配置方式对经济性的影响

假设电缆馈线故障率为0.4次/年，架空线故障率为2次/年，所有馈线的人工故障隔离时间及故障恢复时间均相等，t1=0.5h，t2=4h。假设要求确保电缆的供电可用率不低于99.995%，架空线的供电可用率不低于99.99%。

4.1电缆馈线配电终端配置方式的经济性对比

1)电缆馈线全部安装二遥配电终端

在满足电缆供电可用率的条件下，应至少安装6个二遥配电终端。每个电缆二遥配电终端配备一组(共3个)电缆故障指示器，一条GPGS通道。该配置方案的费用计算如表1所示。

对于大分支型电缆馈线，只需一个DTU即可控制两个电动遥控开关，其配置方案的总费用为11.95万元。

假设电缆馈线被三遥终端设备分割的区域均安装两个二遥配电终端，每条馈线应至少安装1个三遥配电终端，4个二遥配电终端，该终端配置总费用为12.1万元。

4.2架空线馈线配电终端配置方式的经济性对比

1)架空线馈线全部安装二遥配电终端

当安装无穷多个二遥终端设备时，供电可用率最大。此时供电可用率无法满足99.99%的要求，故该种终端配置方案弃选。

2)架空线馈线全部安装三遥配电终端

在满足电缆供电可用率的条件下，应至少安装9个三遥配电终端。对于架空线馈线，每个三遥配电终端配备一台FTU，一台柱上开关电动操作机构，一台柱上开关TV，一台架空线TA，一条光纤通道。该配置方案的费用计算如表5所示。

假设电缆馈线被三遥终端设备分割的区域均安装两个二遥配电终端，每条馈线应至少安装4个三遥配电终端，10个二遥配电终端，其配置方案的总的费用为32.1万元。

假设电缆馈线被三遥终端设备分割的区域均安装三个二遥配电终端，每条馈线应至少安装3个三遥配电终端，12个二遥配电终端，其配置方案的总的费用为28.8万元。

假设电缆馈线被三遥终端设备分割的区域均安装四个二遥配电终端，每条馈线应至少安装2个三遥配电终端，12个二遥配电终端，其配置方案的费用为23.4万元。

5结语

综上所述，配电自动化终端作为配电自动化系统基本的检测和控制单元，其技术可靠性和经济性具有非常重要的意义。因此，在设计配电终端模块配置方式时，不但要考虑供电可靠性和经济性，还需要结合馈线的整体结构，并根据馈线故障率、人工故障隔离时间、故障恢复时间和供电可用率要求规划配电终端模块配置方式，才能从根本上提高配电网的可靠性和经济性，促进电力企业的持续发展。

参考文献：

[1]胡航帆.配电自动化系统中配电终端配置数量规划[J].中国新技术新产品.2015(24)

[2]刘东.配电自动化实用化提升技术[J].供用电.2016(06)