馈线自动化在南安市城区电网改造中的应用

　　摘要：馈线自动化系统是配电自动化系统的重要基础。本文结合在南安市城区电网改造中对馈线自动化的实际应用，着重介绍馈线自动化的主要功能。
　　关键词：馈线自动化；电网改造；实际应用；主要功能
　　0引言
　　近几年来，南安市城区电网发展迅速，供电可靠性的问题已提到日程上来，为了实施城区有效的配网自动化方案，紧密结合南安市电力局的具体情况，充分利用现有电网设备、资源，考虑电网若干年的发展，把南安市城区配电网自动化系统建设成技术水平先进、功能使用模块化的配电自动化系统。
　　1南安市城区配电网现状及改造
　　南安市城区配电网主要由110kV龙浔变、110kV城关变，共10回10KV馈线供电，分别为龙浔变出线的龙北线、龙南线、龙坪线、龙东线、龙英线共5回，城关变出线的城东Ⅰ回、城北Ⅰ回、城北Ⅱ回、城南I回、城南Ⅱ回共5回，目前部分线路已具备简单的环网联络。为了适应城市的发展，已陆续对城北I、II回和城南I、II回分段改造，增设分段开关和支路开关，增设接地环，使整个网络结构趋于合理，便于负荷调整和自动化控制。
　　2馈线故障自动隔离与恢复供电方式
　　根据自动化装置的技术特点和整体方案，一般有就地控制和远方控制两种，就地控制以开关设备之间的整定值配合实现，能在不依赖主站和通信系统的条件下隔离故障,一般有分为重合器方案和电压—时间型分段器；远方控制方式通过主站对FTU上传信息的分析、判断及控制现场开关设备以达到对故障区段的隔离和非故障区段的供电恢复。
　　馈线自动化方案的选择本着实用、可靠、先进的原则，对于分段较少的架空线路，重合器方案能够快速有效地隔离故障，恢复供电；而分段较多时，宜采用远方控制方式。南安市城区配网负荷密集，有些线路分段较多且分段开关间距离短，宜采用远方控制方式；有些线路长而分段少，宜采用重合器方案。综合考虑，配电自动化开关的一次设备选用具有环网功能的自动重合器，将保护功能和环网功能投入即可实现远方控制方式的馈线自动化。
　　3馈钱自动化终端（FTU）功能
　　配电自动化监控器可以用作户外的配电开关的监控装置，与SCADA（数据采集及监控）系统、配电自动化主站或变电站监控系统通信，完成对配电系统及设备的远方监视、故障检测与控制功能。配电自动化监控器主要有配电自动化监控器、充电电源、蓄电池组、操作回路、操作面板、交流电源等组成，电气原理框图如下图所示：
　　
　　                            
　　
　　　　
　　
　　FTU电气原理框图
　　配网自动化监控器主要功能原理介绍如下：
　　3.1数据处理功能：
　　主处理部分通常由一个16位的微处理器CPU和键盘显示板及面板组成，提供串行接口、状态输入、控制输出、通讯、键盘显示和系统自检等各种功能。主处理部分还包括静态的读写存储器（SRAM）和电可擦除的闪烁存储器（FLASHRAM/EEPROM）。SRAM是主CPU的工作内存，为保证其内部数据在装置掉电时不丢失，应给其加装电池供电。闪烁存储器是不挥发存储器，用于保存系统参数、装置运行程序、主CPU运行程序、DSP运行程序等配置数据。该处理部分主要对采集的基本数据进行计算和分析处理，结果保存在数据存储器中，并随时向外部接口提供信息和进行数据转发功能，转发附近其他智能设备（如TTU等）的数据。
　　3.2测量监视功能
　　遥测的基本原理：所有的交流模拟输入量都经变压器隔离，直流模拟输入量使用光电耦合器实现隔离，然后经过滤波电路滤波，再经过多路转换器选择，多路转换器的输出由电压跟随放大器驱动放大，送入高速16位A/D转换器转换为数字量，A/D的输出以串行数据流的形式送入数字信号处理DSP进行处理，从而保证长期运行的稳定性和精度,最后再将采集到的各类数据进行处理,并上传至系统主站。装置的测量监视功能包括：正常负荷状态下的电压、电流、有功、无功、视在功率、功率因数、有功电度、无功电度、频率、零序电流、交流电流输入量和电压输入量的2~16次谐波值等常规电气量。故障检测功能，对相间短路故障进行检测，可测量记录故障电流及方向、故障距离、故障发生时间及历时，能够满足故障分析、故障定位及隔离的需要。具有单相接地故障检测功能，记录小电流接地系统单相接地故障时的线路暂态零序电流真有效值。断路器当前状态，动作次数等。
　　3.3开关遥控功能
　　遥控功能基本原理：遥控是配网控制中心向各个站点发布命令,直接进行断路器分闸或合闸的操作。为了保证高度可靠,通常都采用返送校验法,对遥控操作分两步完成。1)先由配网主部端向各个分站端发送遥控选择命令,指定遥控的对象和遥控操作的性质(合闸或是分闸)。2)站点端收到主站的遥控选择命令经校验合格后并不立即执行遥控操作,而是将收到的遥控选择命令返送回主站进行校核。CPU将主站下发的遥控命令进行处理,执行,并通过返校寄存器，检查校对继电器输出控制过程中硬件控制电路及继电器驱动器状态是否正确通过。可编程控制器按照一定的逻辑顺序选通硬件控制电路及继电器驱动器，执行信号放大生成直接驱动继电器的信号,经校验合格后,由并行接口经驱动器使指定的对象输出继电器动作。同时在操作面板上装有操作方式选择开关，扳动开关可选择“当地”或“远方”操作方式。操作方式开关拨到“远方”时，开关工作在远方遥控方式；操作方式开关拨到“当地”时，中间继电器的电源经由手动合、分闸按钮提供，开关工作在当地控制状态。通过“当地”或“远方”两种操作方式，起动合、分闸中间继电器，中间继电器接点闭合，接通柱上负荷开关的合、分闸操作回路，完成对高压开关的合、分闸操作。装置内部可提供24VDC或48VDC操作电源，在线路停电时由装置的可充电蓄电池提供高压开关分、合操作的能量。
　　3.4遥信功能
　　在电力系统运行中,断路器的闭合或断开直接关系到电网的结构,断路器和隔离开关等位置状态都取自它们的辅助触点。为防止因辅助触点接触不良或电磁干扰而造成差错(触点回路电压高,有24V或48V)。在遥信采样装置中,除了要设置RC滤波器滤除高频干扰外还要采取光电耦合隔离措施。
　　装置的开关量输入接点均经过光电隔离后转换成逻辑信号，通过可编程控制器PLC的逻辑电路自动检测输入接点状态的变化，并向主CPU申请中断，由主CPU读出PLC逻辑电路锁存的变位信息，记录和保存事项记录和区分正常遥信与事故遥信。并将进一步信息上传CPU,最后经FTU通信接口上传系统主站。
　　3.5供电电源的功能
　　装置可由两路交流供电电源输入。交流供电电源可来自线路的电压互感器或变压器，它们输出的220V或110V交流电压通过接线端子引入监控装置，经过抗干扰电路、交流电源切换电路接至装置内部的充电电源，充电电源作为供电电源的核心部件，主要完成三方面的功能，第一，交流电源有电压输出时，直接作为稳压电源使用，为配电自动化监控器、中间继电器等装置运行提供24V稳压输出，还应为通信装置提供一路稳定的12V直流电压输出，并为高压开关操作提供24V或48V直流操作电源；第二，交流电源有电压输出且当面板电池开关打在“开”位时，对外输出浮充电电流，为蓄电池补充电能。第三，在交流电源掉电时，充电电源完成自动转换，使蓄电池组由浮充电状态转为放电状态，为装置的运行提供所需的电能。同时在蓄电池过放电时，自动切断对外供电回路，以防止蓄电池损坏。此外，充电电源还应具有电池活化测试等功能，并能对外输出交流掉电报警和电池低压指示等信号。
　　3.6通信功能
　　作为FTU，通信能力要强，且支持IEC870-5-101、DNP3.0、MODBUS、SC1801等通信规约。在装置内可装入光纤收发器以及调制解调器等通信终端，并能提供多种接口类型，能够提供232接口、458接口或422接口。可通过对配电自动化监控器的RS-232主站通信口与通信终端的RS-232口相连接，完成高压开关的监视与控制功能。同时装置应设计有维护通信口，把该口与PC机相连，通过该口可监视装置的实时运行状态对装置进行检查维护。此外还可作为主机实现将附近的TTU的数据转发到主站前置机。
　　4配变监测终端（TTU）的功能
　　配电监测终端（TTU）是对配变变压器的各种运行参数的监视、测量与控制的远方终端，是配电自动化系统中的一部分。通过采集和保存变压器的各种运行数据，利用通信网络与配网、SCADA系统交换数据，实现主站对柱上配电变压器、箱式变的遥测、遥信、遥控功能。
　　配电监测终端（TTU）一般由电流互感器、A/D转换器、专用高智能芯片、实时时钟、数据存储器、液晶显示器，I/O接口、和数据通讯接口等组成。各模拟信号通过互感器和A/D转换等信号处理电路后，进入智能芯片进行计算和分析处理，结果保存在数据存储器中，随时向外部接口提供信息和进行数据交换。
　　4.1数据采集功能：
　　包括对运行电量参数（变压器低压测三相电压、三相电流、有功、无功、功率因数及电能量等参数）的远方测量，设备状态的远方监视，根据监测点的电压和无功大小，控制电容器的运行状态，达到无功就地平衡，提高电压质量，减小线路损耗。
　　4.2数据处理功能：
　　对的采集数据在线统计和计算,包括:电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、停电时间、电压合格率、记录及上报起始时间和恢复时间、越限告警等。
　　5结语
　　馈线自动化系统的投入运行，对于提高南安市城区电网供电可靠性和电能质量水平，提供了可靠保证。
　　参考文献
　　［1］福建省电网地、市调度自动化人员培训班资料。福建省电网调度,2002年11月。
　　［2］PZK-100配电自动化监控器用户手册,淄博科汇电气有限公司,2005年2月。