摘要：智能电网中馈线终端系统是智能电网的重要组成部分，与智能电网中的开关配合，采集配电网信息、状态监控、故障检测及定位等，保证配电网的安全和供电可靠性。本文对智能电网中馈线终端的研究和设计展开探讨。
关键词：智能电网；馈线终端；研究；设计
前言
随着智能电网的不断发展，配电自动化系统对配电设备的要求越来越高，而配电网自动化作为智能电网的重要环节，对智能电网的建设有着至关重要的作用，因而智能电网馈线终端系统的研究和设计也变更越来越重要。
一、智能电网中馈线终端系统的优势
1、具有强大的监控和分析能力
馈线终端的后台监控系统主要包括系统运行监控功能、维护功能、自动化分段开关三遥功能以及后台辅助分析功能等。系统运行监控功能主要指的是在常态下对系统的运行状况监控。系统维护功能主要包括维护馈线拓扑结构、配置控制策略、计算相关定值以及在线下发信息等。而后台辅助分析功能包括模拟重现故障场景，系统自动化设备动作的分析等。在系统运行过程中，馈线终端系统将故障处理的过程信息，色括故障的类型、故障点的位置、电压电流、自动化终端的状态、通讯状态、自动化开关的状态等，全部上传到后台监控系统，对故障的处理进行全过程监视以及故障原因的分析，以便于供电人员排除故障，缩短故障处理时间。
2、提高故障隔离与恢复的速度
由馈线终端单元FTU装置间就地动态决策，快速处理和切除故障，将故障隔离在故障区段，不影响非故障区段，有效减少馈线出口开关和自动化分段开关的动作次教，极大的缩短线路的停电时间，保证供电系统的可靠性。
3、增强馈线终端部署的灵活性
智能电网馈线终端系统适合多种类型的馈线拓扑结构，包括单电源、多电源以及手拉手供电线路，大大增强电网线路部署馈线终端的灵活性。
二、智能电网中馈线终端系统的功能
1、遥测：通过馈线终端单元FTU的程序计算，SCADA系统及其用户可以对相应线路的各个电气量参数信息（如电压幅值和电流以及功率等）实时掌握。
2、遥信：配电网在处于非正常运行状态或者是发生或故障的时候，馈线终端系统以及SCADA系统之间进行相互通信，此时通过相对应的计算来找出其中的异常情况或者是其故障所在的区域。
3、遥控：通过控制FTU展开对分段器的有选择性地断开，SCADA系统可以快速的通过隔离故障区域迅速恢复非故障区域的正常用电，以可以保证故障能够控制在最小范围以内，最终得以减少因其故障的停电而造成的经济损失。
三、馈线自动化系统的分类及选择
根据故障处理方式的不同，馈线自动化系统有三种模式，分别是就地控制型、集中控制型和分布智能控制型FAS。
（1）集中控制型FAS：由 SCADA系统来对电网线路运行状况进行监视及控制，适用于架空与电缆线路，可实现遥信、遥测和遥控功能；但其对通信系统及主站系统的依赖性较高，而且投资相对较大，因此主要适用于城市中心、城乡结合等等一些负荷较稳定的区域。
（2）分布智能控制型FAS：分布式处理方式中FTU不需要把检测到的所有信息都发送到主站，而是通过FTU之间的相互通信实现信息共享。其优点是它不依赖于主站就能完成配电网故障自愈控制，且投资较小、易于实现。主要适用于网架结构相对简单、稳定的配电线路，不适用于线路网架结构变动频繁的区域。
（3）就地控制型FAS：它是基于重合器和分段器与变电站出线断路器的动作配合来隔离故障和恢复非故障区段供电，不依赖于通信系统就能实现故障隔离。就地型控制方式具有投资小，易于实现的优点；但在国内大多数电缆线路不允许进行故障重合闸，因为开关的频繁动作对负荷有很大的冲击，短时停电问题很严重，因而主要用在城镇及偏远郊区的配电线路。
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馈线自动化系统主要考虑用于10kV配电网，所以应基于集中控制型与就地控制型综合馈线自动化系统方向研究，从而对智能电网中馈线终端进行优化及设计。
四、智能电网中馈线终端的设计
智能电网馈线终端系统主要包括一次设备和二次设备，其中一次设备主要为开关本体和互感器，二次设备则为与开关本体通过互感器连接的FTU。在设计中需考虑一次设备与馈线终端单元的信号接口、馈线终端单元以及系统抗干扰设计等方面的内容。
1、开关本体与馈线终端单元信号接口的设计
在该系统当中开关本体的配备是三相内置电流互感器（CT），外面配置两只电压互感器（PT）的方式，而电压互感器则分别架设于开关本体进出线的两端。信号输入时，信号的接口从类型上来讲可以划分为两大类，第一类是模拟量，馈线终端采集的模拟量主要是电流及电压量；第二类则为开关量，它包括有分段开关以及断路器合位、分位，SF6低压闭锁，以及SF6低压警告等等。
2、馈线终端单元的设计
馈线终端单元FTU作为整个馈线终端系统的核心部分，其主要由三部分组成：电源模块、测控单元模块以及通信模块。
（1）电源模块
在智能电网的馈线终端系统中，FTU电源模块不只是用于满足于馈线终端FTU的自身用电需求，此外还需要提供给通讯模块以及保护控制回路跳、合闸开关，所以在设计中需要把电源模块划分为双路备份交流电源切换，电源管理控制器以及蓄电池等部分。
（2）测控单元模块
智能电网的馈线终端系统，最基本的构成部分是馈线终端单元FTU，它直接影响着馈线终端系统的自动化水平，因而保护测控单元的设计，直接决定了FTU的性能。测控单元模块需要采用4U小机箱，无风扇（自散热）以及无硬盘设计；机箱内部配置有电源板PRW、通信板COM、保护测控主板DSP以及交流输入板AC、遥控板DO和遥信板DI。
（3）通信模块
馈线终端单元FTU属于一种沿着配电馈线的远程终端单元，该系统允许各FTU及SCADA系统之间进行通信，进而确定故障的位置。由于配电自动化以及负荷控制量大，同时又面积广泛，所要完成的功能太多，现有的通信方式，如有线通信、载波通信、无线扩频通信等基本不能很好满足所有的功能和需求。因此，通过采用光纤、蓝牙、GPRS/GSM等多种通信方式相结合，能克服单一通信方式可能产生的弊端。依靠FTU控制器和上位机，馈线自动化才得以实现。通过上位机和通信接口的作用下，馈线终端FTU才能实现“遥测、遥信、遥控”的功能。
3、系统的抗干扰设计
为防止系统受到干扰，需提高硬件的抗干扰性，主要采用以下抗干扰设计：
（1）滤波技术：在FTU系统设计当中，多处采用虑波电容以减少高频信号对输入的开关量以及模拟量等的干扰，特别是在馈线终端FTU的电源模块设计当中，一般都采用高品质的无源虑波器，将线路中的干扰源滤处掉，从而提高供电质量。
（2）接地技术：在馈线终端的单元地线当中又包括有隔离地、电源地以及数字地和模拟地等地线，而在其中高频数字地线又采用了多点接地，模拟地线则属于单点接地。
（3）隔离技术：为防止数字系统受到外界干扰，在系统设计中一般会在开关量输入和输出的通道上采用光耦隔离。
结语
随着电网智能化水平的不断提高，对馈线终端系统的可靠性和实时控制能力的要求也不断提高，而馈线终端是馈线终端系统重要组成部分，因而对智能电网中馈线终端展开研究和设计，具有十分重要的意义，从而促进智能电网不断稳步的推进。
参考文献：
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[2]张庆，于光远，秦昌龙.含分布式电源接入的配电网接地方式选择和配置原则研究[J].电力电容器与无功补偿，2018（4）.
论文作者:吴伟钊
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/3/27
标签：终端论文; 馈线论文; 电网论文; 系统论文; 故障论文; 智能论文; 单元论文; 《电力设备》2018年第30期论文;