新型配电自动化远方终端设计方案

1 引言
配电系统具有元件多。结构复杂的特点。据统计约80％的用户停大功率电感电事故均由配电系统障碍引起。因此配电系统供电可靠性对提高供电质量非常重要，而配电自动化系统的持续改造和升级是提高配电系统可靠性的重要手段。
传统的远方终端单元R工字电感器TU(remote terminal unit)仅是一个完成“上一体成型电感器传数据，下达命令”任务的现场终端单元。在配电自动化系统中，为提高故障切除的快速性、准确性，以及配电网供电可靠性，需使用微机化自动装置完成除RTU所具有的数据采集和控制功能外，还能实现不依赖于主站的本地自动控制功能，如低周减载、备用电源自投等。由于这些装置既要完成配电自动化主站服务功能，又要独立完成本地保护、控制功能，即现场自动化单元FAU(field automation unit)。因此，提出一种无保护功能的现场自动化单元，将这种装置称为配电自动化远方终端DA-RTU(distribution automation-remote terminal unit)。

2 DA-RTU基本功能
由于被监控的设备不同，应用要求也不同，故对实际工程DA-RTU来说，应根据具体的应用情况，选择以下功能：
(1)常规的“四遥”功能DA-RTU首先应具有常规的调度自动化RTU的遥测、遥信、遥控、遥调功能。除正常负荷状态下的电压、电流、有功、无功、视在功率、功率因数、有功电能、无功电能、频率外，DA-RTU还要能够测量零序、负序电压及电流等反映系统不平衡程度的电气量。
(2)配电网故障信息采集与处理功能配电自动化系统是一个综合的配电网及设备运行管理系统，具有故障定位、自动隔离故障及恢复供电以及其他故障管理功能。因此，DA-RTU能够采集、处理故障数据及信息，这是区别于常规调度自动化RTU的一个重要特点。DA-RTU采集的故障信息包括：故障电流、电压值；故障发生时间及故障历时；故障方向；小电流接地绕行电感器故障检测。
(3)电能质量测量功能D大功率电感A-RTU应能测量电能质量。测量的内容包括：供电电压中的谐波、电压波动、电压闪变等参数。
(4)断路器在线监视功能通过测量、记录断路器累计切断故障电流的水平、动作时间、断路器动作次数，监视断路器触头受电腐蚀的程度以及断路器的机械性能，为断路器状态检修提供依据。DA-RTU测量记录的参数及数据有：累计切断电流的水平、断路器动作时间以及断路器动作次数。累计切断电流的水平，即： ∑I2△t。其中，I为断路器切断故障电流有效值，△t为断路器触头拉弧时间，近似于断路器合位辅助触头变位和线路电流消失之间的时间差；断路器动作时间一般是近似于跳闸继电器动作和断路器合位辅助触头变位完毕之间的时间差；断路器动作次数是指分／合操作断路器的次数。
(5)PLC功能 PLC应用于DA-RTU实现低周减载、备用电源自投、无功补偿电容器自动投切、线路自动故障分段等本地自动控制功能。通过编写响应的软件程序设置RTU的模拟输入量、开关输入量及开关输出量装置，设定所完成的逻辑控制功能。

3 DA-RTU故障检测功能
3．1 短路故障检测
配电网系统故障区段检测是由主站通过比较DA-RTU的故障检测结果确定的，不要求它像保护继电器那样具有选择性，以及输出跳闸信号，只要能检测出有故障电流出现即可，要求时间相对较长，装置有充分的时间对采样数据进行分析判断以可靠地检测出故障。
DA-RTU使用保护电流互感器(TA)检测短路故障，不采取同时接入保护与测量TA的方法，为同时满足故障检测和测量需求，采用饱和型TA。饱和型TA 的特性在负荷电流区间接近测量TA的特性，额定电流2倍以上时故障快速饱和。DA-RTU故障检测整定值按照躲过最大负荷电流的整定原则，通过检测电流互感器二次电流输出是否出现饱和现象判断线路出现故障，利用每一周期TA饱和前这段时间的输出，估算出一次工频电流的幅值，以及检测故障电流的方向。
3．2 小电流系统单相接地故障检测
我国配电网采用小电流接地方式。由于接地电流小，单相接地故障检测是一难题。单相接地故障时，暂态零序电流值远大于稳态值，因此，利用暂态零序电流值检测有较高的灵敏度。另一方面，相当一部分单相接地故障是间歇式电弧接地故障，即故障点电弧不稳定，间歇性地在电压达到或接近峰值时故障点击穿拉弧，而在电流过零点时电弧熄灭。间隙性接地现象引起持续的暂态过程，影响基于稳态工频或谐波分量的检测方法的正确判断，而应用故障暂态高频电流的方法可充分利用故障暂态电流信号的能量。为满足基于暂态分量的单相接地故障检测要求，DA-RTU设计了具有数百千赫兹的采样频率记录及实时处理能力，经计算可检测到暂态零序电流有效值。主站通过比较在同一时刻不同的DA-RTU检测到的暂态零序电流有效值，可确定故障线路及故障区段。

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