配网自动化 FTU模拟开关的应用研究

配网自动化 FTU模拟开关的应用研究

张晨光

国网山西省电力公司闻喜县供电公司 山西省运城市闻喜县 043800

摘要：本文主要介绍配网自动化FTU，配网自动化设备维护，配网自动化FTU模拟开关的主要功能特点，配网自动化 FTU模拟开关在配网自动化运维中应用及解决的主要问题，配网自动化FTU模拟开关在实际应用中的优点、风险点、管控措施及应用前景。

关键词：配网自动化FTU模拟开关 ；FTU不停电调试、预试、消缺、故障处理 ；供电可靠性

0 引言

配网自动化开关的核心是FTU终端，配网自动化开关一般都是安装在户外，受运行环境影响较大，潮湿、飞虫、小动物都会导致FTU出现故障 ；在实际工作中，对已投运的自动化柱上开关FTU进行预试、调试、消缺、故障处理时，我们可能需要会对开关进行本地电动分合闸、远程遥控分合闸和测试保护跳闸功能，每次调试都要配合计划停电或者带电作业，对于架空线路较多供电局来说，一个区县局的自动化开关数量大概会有400-600台，我们对数量如此之多的自动化开关进行维护时，如果单单靠配合计划停电和带电作业来处理，会极大限制工作效率，那么我们就需要一种在开关本体运行情况下也可以对配网自动化FTU进行调试、预试、消缺、故障处理的方法。

1 配网自动化 FTU

配电开关监控终端(简称FTU)，具有遥控、遥测、遥信，故障检测功能，并与配电自动化主站通信，提供配电系统运行情况和各种参数即监测控制所需信息，包括开关状态、电能参数、相间故障、接地故障以及故障时的参数,并执行配电主站下发的命令，对配电设备进行调节和控制，实现故障定位、故障隔离和非故障区域快速恢复供电等功能。FTU是安装在配电室或馈线上的智能终端设备。它可以与远方的配电子站通信，将配电设备的运行数据发送到配电子站，还可以接受配电子站的控制命令，对配电设备进行控制和调节。FTU 与 RTU 有以下区别：FTU 体积小、数量多，可安置在户外馈线上，设有变送器，直接交流采样，抗高温，耐严寒，适应户外恶劣的环境 ；而 RTU安装在户内，对环境要求高；FTU采集的数据量小，通信速率要求较低，可靠性要求较高；而 RTU 采集的数据量大，通信速率较高，可靠性要求高，有专用通道。

FTU可采用高性能单片机制造，为了适应恶劣的环境，应选择能工作在 75℃的工业级芯片，并通过适当的结构设计使之防雷、防雨、防潮。

FTU是用先进的 DSP 数字信号处理技术、多CPU集成技术、高速工业网络通信技术、隔离技术嵌入式实时多任务操作系统，稳定性强、可靠性高、实时性好、适应环境广、功能强大，是一种集遥测、遥信、遥控、保护和通信等功能于一体的新一代馈线自动化远方终端装置。适用于城市、农村、企业配电网的自动化工程，完成环网柜、柱上开关的监视、控制和保护以及通信等自动化功能。配合配电子站、主站实现配电线路的正常监控和故障识别、隔离和非故障区段恢复供电。

2 配网自动化设备维护

架空线路配网自动化开关成套设备由开关本体、三相PT、单相 PT、FTU、电缆线组成，当配网自动化设备出现问题时，我们一般会优先将可能出现问题的点缩小到某个范围，然后再进行详细排查，例如，当配网自动化FTU装置在停运状态时，我们首先检查供电电源 PT 的航空插头电压是否正常，从而可以直接判断是FTU问题还是 PT 问题 ；当设备在运行状态下时，在配网自动化成套设备中我们唯一可以带电进行故障排查和消缺的设备只有 FTU, 在开关本体、PT 和电缆线出现时时，只能在开关检修状态下或者利用带电作业进行故障排查和消缺 ；所以，在配网自动化设备故障时，排查出故障点所在范围对于后续消缺工作安排非常重要。

架空线路配网自动化开关成套设备在运行过程中，会受到各种因素的影响而出现故障和缺陷，其中开关本体的运行一般较为稳定，故障率最低 ；电压互感器主要受雷击、二次接线错误和FTU内部电路接地短路影响，电压互感器一次有高压熔断管保护，二次有低压保险丝保护，电压互感器的故障排查比较简单 ；电缆线一般运行也比较稳定，电缆线的运行质量会受电缆航空插头本身防水设计影响，防水性能差的电缆航空插头进水会导致电缆线接地短路故障 ；FTU 是配网自动化开关成套设备中最为复杂的一个部分，也是配网自动化开关成套设备的核心元件，FTU 在运行中会受到多方面的影响，FTU 的故障排查一般比较复杂，维护FTU需要工作人员熟读FTU的二次接线图以及各功能回路的工作原理 ；FTU 的故一般会导致自动化设备以下几种问题 ：自动化断路器保护拒动、自动化断路器重合闸不动作、自动化负荷开关保护逻辑错误、自动化设备不在线、自动化设备摇信错误、自动化设备无法实现主站远程遥控分合闸等，这几种常见问题除自动化设备不在线的消缺不需要开关本体的配合外，其他问题的处理都需要FTU连接开关本体进行测试，判断FTU是否存在缺陷。

在实际工作中，对已投运的自动化柱上开关FTU进行预试、调试、消缺、故障处理时，在涉及到需连接开关本体进行分合闸测试时，那么每次调试都要配合计划停电或者带电作业进行，这样会极大限制工作效率，因此我们开发出了一种开关的模拟装置（配网自动化FTU模拟开关），并用这种模拟装置拓展出一种新的FTU预试、调试、消缺、故障处理方式。

3 配网自动化FTU模拟开关功能特点

配网自动化FTU模拟开关可以模拟开关的分合闸点位、储能点位、未储能点位，这个模拟开关可以通过相应的航空插头连接配网自动化FTU，在FTU发出分合闸指令时，开关模拟装置可以模拟开关的分合闸动作，并能将分合闸状态正确的反馈给 FTU。

4 配网自动化FTU模拟开关在配网自动化运维中

应用及解决的主要问题

（1）配网自动化FTU模拟开关在自动化断路器开关继保动作逻辑测试中的应用 ：断路器保护逻辑测试内容有三段过流保护、零序保护、重合闸测试，我们将开关本体与FTU之间断开，将配网自动化FTU模拟开关连接至FTU, 然后用继保仪模拟故障电流，利用配网自动化FTU模拟开关模拟保护跳闸和重合闸的动作，在不用FTU连接开关本体的情况下完成对自动化断路器开关的继保动作逻辑测试。

（2）配网自动化FTU模拟开关在负荷开关保护逻辑测试中的应用：负荷开关保护逻辑有失压分闸、有压合闸、Y闭锁、残压闭锁，我们将开关本体与FTU之间断开，将配网自动化FTU模拟开关连接至FTU,然后用继保仪模拟线路有压和失压状态，利用配网自动化FTU模拟开关模拟开关的分合闸动作，在不用FTU连接开关本体的情况下完成对自动化负荷开关的保护逻辑测试。

配网自动化FTU模拟开关可以解决在配网自动化 FTU需要调试、预试、消缺、故障处理时需线路停电或者配合带电作业的问题，实现开关本体不停电情况下对配网自动化 FTU进行调试、预试、消缺和故障处理 ；

5 配网自动化FTU模拟开关在应用中的优点

（1）配网自动化FTU模拟开关利用配网自动化FTU的24VDC 直流电源工作，不需外接电源；（2）配网自动化FTU模拟开关利用配套的航空插头与配网自动化FTU连接，现场不需要接线，方便灵活；（3）利用配网自动化FTU模拟开关对配网自动化FTU调试、预试、消缺、故障处理时不需要开关本体停电，不影响线路开关运行，减少用户停电时户数，提高供电可靠性。

6 配网自动化FTU模拟开关在实际应用中的风险点

（1）存在触电风险；（2）错误拔插航空插头，导致开关跳闸；（3）拔插控制电缆插头导致开关错误发送开关分合闸信息。

7 配网自动化FTU模拟开关在实际应用中的风险点预控措施

（1）现场作业严格执行作业指导书，开工前要提前进行现场勘察，对现场存在的危险点，制定相应的预控措施，开工前工作负责人须告知工作人员现场设备带电部位及作业危险点，作业过程中工作负责人要监护作业人员是否规范作业，履行“十个规定动作”；（2）配网自动化开关消缺工作开工前需核对工作位置是否正确，并按规定向配网调度申请开关挂“检修牌”；（3）拔插航空插头前需退出FTU的自动化功能，并核对设备与图纸正确无误后方可进行航空插头的拔插。

8 配网自动化FTU模拟开关的应用前景

目前正在大力推广 10kV 配网架空线路的自动化改造，配网自动化柱上开关现已被广泛的应用，一个区县局的自动化开关数量大概会有400-600台，配网自动化开关FTU的预试、调试、消缺、故障处理将是重点运维工作，配网自动化柱上开关模拟器的应用会大大挺高工作效率，实现配网自动化柱上开关FTU的不停电调试、预试、消缺和故障处理 ；配网自动化柱上开关模拟器结构简单，使用灵活，只要配套相应航空插头就可使用，可推广至所有安装10k 配网自动化FTU的地区。

参考文献

[1]张昌帅,薛保平.配电网FTU配置优化方法研究[J].电子制作 ,2019(16):79-80+58.

[2]张建忠.浅析配电自动化FTU安装调试技术[J].电子制作 ,2016(Z1):122-123.

[3]邢怀兵.分析配电自动化中FTU常见的故障类型[J].电子制作,2016(07):99-100.