关于小型低压配电网馈线自动化系统设计的文献综述
摘要
基于当代社会可持续发展背景下,智能电网建设问题逐渐引起了人们关注，同时由于智能电网在配电环节起着至关重要的影响作用,因而在此基拙上,为了打造可靠性、高质量供电环境,需在配电网布局过程中规划配电网自动化系统的 设计,就此通过馈线自动化运行模式缩短停电时间,降低线损,达到高效率供电效果,缓解电力设备投资问题。馈线自动化设计,即要求电力企业在配电网布局过程中应注重借助电力控制技术通信技术等,对供电区域实施自动化故障监测、诊断、定位、故障隔离,且以集成化管理形式,协调配电网中供电环境,保护供电空间。如,分段开关设置等均是自动化接线方式的表现,为此,在当前智能电网建设过程中应提高对此问题的重视程度,满足居民生活、生产用电需求。
关键词：馈线自动化 FTU 配电网络 Linux系统
一、引言
配电网自动化是提高供电可靠性以及供电质量的有效措施。配电网自动化分为运行自动化与管理自动化两个层面,其中运行自动化是配电网自动化的基础与关键,而馈线自动化则是配网运行自动化的重要支撑。主流的馈线自动化技术方案中,馈线自动化终端（FTU）与系统中的一次设备相连进行数据采集与保护控制,直接关系到供电可靠性,对于配电网自动化系统具有至关重要的意义。
二、本课题的背景和意义
随着嵌入式和物联网技术在电力行业应用越来越广泛,传统的馈线终端设计单一、使用不灵活且处理能力较差,不能满足配电自动化系统中对输电线路数据采集和供电质量可靠性的要求。馈线自动化终端是实现配电自动化的关键的设备,而馈线自动化终端最核心的功能就是数据的采集和传输。这不仅是馈线自动化终端最重要的一个环节,同样体现了馈线终端的性能。在配电领域内一种新型的馈线终端得到了广泛的应用。新型的馈线终端是嵌入式和物联网技术在配电领域的一个典型应用,用于解决目前馈线终端设计单一、使用不灵活且处理能力较差、安全性较低的问题,本文在传统的馈线终端基础上,介绍了一种安全的智能馈线终端的设计,不仅实现了其核心功能,同时也解决了其在公网进行数据传输的安全问题。通过对配电网自动化系统的研究,根据现场应用需求,本设计介绍了新型智能馈线终端核心功能的设计与实现。该终端在传统馈线终端的基础上,实现了数据的安全传输和方便的现场维护功能。终端运行着嵌入式Linux操作系统,通过嵌入式Linux系统强大且稳定的多任务管理功能来实现终端各个任务的调度、管理,使终端的性能得到了极大的提升;终端具有强大的采集和通讯能力,可以根据主站的需要采集现场实时数据,上传实时数据或主动上报。
- 国内外概况
欧美等发达国家的电力系统在建设过程中，对于电网的总体拓扑规划及服务模式进行了较为详细的前期规划和分析，所以在电力系统的总体架构层面，这些发达国家的供电企业采取了较为合理和简单的组织架构突出的特点是电力系统中主要由电气一次设备和线路组成，其中的二次设备及各类保护装置比例非常低，电网的总体架构比较清晰简洁【1】 所以在配电网馈线自动化管理的发展方面，欧美等主要的发达国家采取的技术思路和管理方案较为简单。
通常情况下，这些国家的电力企业不需要自主研发大量的功能较为复杂的软件系统进行实施，而是利用电气设备及专业的电气服务供应商的集成式电力系统调度和管理平台实现【2】。
在具体实施过程中，目前比较常用的技术平台主要是由西门子、通用电气、日本松下等大型电气服务供应商提供【3】。
例如，西门子公司在其研发的变电设备产品中，还集成了配套的配电网运维管理工具JFS-A系列软件，其中集成了针对配电网馈线管理的自动化功能子模块，可以通过集成化的方式对配电网中的硬件设备及配电线路的运行状态进行远程探异常分析和远程控制【4】。
另外，在其他大型电气服务供应商的类似产品中，通常情况下也采用了软硬件打包的方式进行发布和销售【5】供电企业在大多数情况下都是通过直接和这些电气服务供应商建立战略合作协议，将配电网馈线自动化管理的具体实施全部通过这些电气设备及服务供应商进行处理【6】，在具体实施过程中可以根据供电企业的实际需求状态，在通用性管理平台中加入定制化的功能模块或插件，例如通用电气针对美国电力部门专门研发的SSLP功能插件等【7】。
从技术层面而言，由于国外所采用的的配电网硬件及馈线自动化管理软件基本都是由电气服务供应商集成实现和供应，因此在软硬件结合层面的技术水平和功能耦合性非常高。
同时，对于配电网硬件设备及线路的监测和控制管理，由于在硬件层面的关键技术和内部原理方面，以及软件服务功能的研发方面，全部由统一供应商研发和供应，所以其管理的功能范围及效率通常情况下都比较高。
从国内的电力系统发展情况来看，由于种种因素的限制和影响，在电气技术领域中主要依靠发达国家引进，所以我国电力系统的发展历程比较坎坷。尤其在智能电网时代，电力系统中的关键电气设备及内部元器件的进口比例高达95%以上【8】所以在国内各地供电企业的电网中，二次设备及各类保护装置的占比非常高，电力系统的拓扑结构非常复杂，电力系统运维管理的难度比较大【9】。
具体到馈线自动化发展方面，由于国内大多数地区的电力系统的配电网结构较为复杂，在变电站出线到供电端之间的线路和设备类型众多、运行方式差异较大，所以馈线自动化的难度也比较高【10】。
目前，国内大多数供电企业的配电网馈线自动化平台采用的技术方案是通过省网主导、地网试点的方式，由省级供电公司进行总体规划，各地级供电公司作为参与主体，配合高校、研究机构、电气企业等社会第三方力量，以联合研发的方式，根据当地电力系统的拓扑架构及组网模式，利用电力系统中部署安装的TTU、DTU、FTU等终端装置，实现配电网馈线的运行状态采集、异常分析及远程控制【11】。
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