配电自动化系统的研究——馈线自动化中载波通讯及FTU可靠性的研究
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摘要
随着经济的发展，用户对电力的质量及可靠性提出了越来越高
的要求，而以往配网的布局及自动化水平根本不能满足要求，因此
各供电单位都在进行城网改造，开展配网自动化。因此研制一套可
靠性高、性能优良的配电自动化系统，既是开发者的目标，也是用
户的呼声。本文以此为出发点，结合四方公司的CSDA2000系统项
目的开发，对配网自动化系统中的通讯、FTU的可靠性、小电流接
地故障选线定段进行了研究。
通讯是配网自动化中最关键、最重要的技术，本文在对现有的
光纤、有线、无线、电力线载波几种通讯方式的特点进行了分析比
较，认为基于DSP的新型数字电力线载波技术是配电网自动化中最
有前途的的通讯方式之一。本文在新型数字电力线载波的现场实验
取得成功和获取实验数据后，对正常情况及故障情况下载波通道建
立了衰耗计算模型、进行了理论分析，分析结果表明新型数字电力
线载波作为配网自动化的的一种主要通讯方式是可行和可靠的。在
分析功放的原理后，针对新型数字载波通讯的特点研制了适合与其
配套的功放。
配电自动化其目标首先是提高供电可靠性，而配电自动化的监
视和控制都是通过馈线终端单元FTU（Feeder Terminal Unit）来实
现的，因此从各方面保证FTU的可靠性是非常重要。本文以此为出
发点针对FTU的特点设计了电源及外围监控电路，分析了FTU可
能受到的干扰种类和途径，并采取了有效的防范措施。经试验验证
这些措施是有效的和必要的。
作为对配电网中的常见故障之一小电流接地，其检测一直都是
一个难题，本文根据配网自动化系统的特点，探讨了一种新的方案，
即以注入调制信号和综合负序矢量相结合的办法。并对此进行了仿
真，同时研制了注入信号的 PWM（Pulse width modulator）功放及
注入信号接收的滤波电路，仿真和实验取得了预期的效果。
As the development of the economy, the consumers hope the quality
and dependability higher and higher. The structure and automation level
of distribution can not meet the demands, more and more power suppliers
are reconstructing the structure of distribution and adopting the
distribution automation. So it is very necessary to develop a set of
distribution automation, which is of high dependability and powerfttl
function. Aiming to this, the thesis analyzed and studied on some
important problems of distribution automation, including DLC
(distribution line carrier), the dependability of FTU (Feeder Terminal
Unit) and selecting the distribution of earth fault.
After acquiring the data of the experiment on a real distribution
system, the thesis built the model of attenuation and analyzed the
attenuation of DLC in the normal and default case, which proved that
DLC is feasible and dependable. In order to improve the dependability of
FTU, this thesis designed the circuit of power, watching and controlling,
it also took some valid measurements to improve the capability of anti-
jamming after analyzing the source and mode of jam, which assured the
FTU passed the test successfully. The thesis also studied the method of
select the line of earth fault, which is combining the negative sequence
vector and injecting the modulated signal, the analysis and simulation
proved it is a valid method. The PWM amplifier for injecting signal and
/1-
the circuit of receiving signal were also made and tested, the result is as
prospective.
的要求，而以往配网的布局及自动化水平根本不能满足要求，因此
各供电单位都在进行城网改造，开展配网自动化。因此研制一套可
靠性高、性能优良的配电自动化系统，既是开发者的目标，也是用
户的呼声。本文以此为出发点，结合四方公司的CSDA2000系统项
目的开发，对配网自动化系统中的通讯、FTU的可靠性、小电流接
地故障选线定段进行了研究。
通讯是配网自动化中最关键、最重要的技术，本文在对现有的
光纤、有线、无线、电力线载波几种通讯方式的特点进行了分析比
较，认为基于DSP的新型数字电力线载波技术是配电网自动化中最
有前途的的通讯方式之一。本文在新型数字电力线载波的现场实验
取得成功和获取实验数据后，对正常情况及故障情况下载波通道建
立了衰耗计算模型、进行了理论分析，分析结果表明新型数字电力
线载波作为配网自动化的的一种主要通讯方式是可行和可靠的。在
分析功放的原理后，针对新型数字载波通讯的特点研制了适合与其
配套的功放。
配电自动化其目标首先是提高供电可靠性，而配电自动化的监
视和控制都是通过馈线终端单元FTU（Feeder Terminal Unit）来实
现的，因此从各方面保证FTU的可靠性是非常重要。本文以此为出
发点针对FTU的特点设计了电源及外围监控电路，分析了FTU可
能受到的干扰种类和途径，并采取了有效的防范措施。经试验验证
这些措施是有效的和必要的。
作为对配电网中的常见故障之一小电流接地，其检测一直都是
一个难题，本文根据配网自动化系统的特点，探讨了一种新的方案，
即以注入调制信号和综合负序矢量相结合的办法。并对此进行了仿
真，同时研制了注入信号的 PWM（Pulse width modulator）功放及
注入信号接收的滤波电路，仿真和实验取得了预期的效果。
As the development of the economy, the consumers hope the quality
and dependability higher and higher. The structure and automation level
of distribution can not meet the demands, more and more power suppliers
are reconstructing the structure of distribution and adopting the
distribution automation. So it is very necessary to develop a set of
distribution automation, which is of high dependability and powerfttl
function. Aiming to this, the thesis analyzed and studied on some
important problems of distribution automation, including DLC
(distribution line carrier), the dependability of FTU (Feeder Terminal
Unit) and selecting the distribution of earth fault.
After acquiring the data of the experiment on a real distribution
system, the thesis built the model of attenuation and analyzed the
attenuation of DLC in the normal and default case, which proved that
DLC is feasible and dependable. In order to improve the dependability of
FTU, this thesis designed the circuit of power, watching and controlling,
it also took some valid measurements to improve the capability of anti-
jamming after analyzing the source and mode of jam, which assured the
FTU passed the test successfully. The thesis also studied the method of
select the line of earth fault, which is combining the negative sequence
vector and injecting the modulated signal, the analysis and simulation
proved it is a valid method. The PWM amplifier for injecting signal and
/1-
the circuit of receiving signal were also made and tested, the result is as
prospective.
引文
1) 王明俊 于尔铿 刘广一 配电系统自动化及其发展 中国电力出版社
2) 徐丙垠 科汇配电自动化手册
3) 施育华主编，输电线载波通道，中国电力出版社，1997，北京
4) 王章启 顾霓鸿 配电自动化开关设备 水利电力出版社 1995．6
5) 郭永基 电力系统可靠性原理与应用 清华大学出版社 1990．7
6) 唐国福 配电管理信息系统 电力系统自动化 1997．8 21 (8)
7) 宋启祥 沈阳地区配电网自动化的设想 供用电 1995．12
8) 王明俊 配电自动化的综合优化设计 电网技术 1998．4
9) 布里斯班 配电自动化——实现运行可靠性的工具 NU—Lee Pty Ltd
10) 王鸿麟 智能充电器的设计与制作 科学出版社
11) 电力电子变流技术 机械工业出版社
12) 陈章潮 顾洁 配电网规划及自动化(五) 电网技术 1996．1
13) 冯纪明 一种新型小电流接地检测方法
14) 叶世勋 配电线路及其自动化发展 电网技术 1996；20 (6)
15) Distribution Automation (Authorial Course) IEEE Working Group on Distribution, 1998
16) Reason J. Communications Alternatives For Distribution Automation. Electrical World, 1993
17) TOSHIBA TECHNICAL MATERIAL, TECHNICAL INFORMATTION FOR DAS SCHEME, KS-Z-CHI-019
18) Raul Garfiuli，采用新遥信技术的配电自动化系统，供用电，1997；14 (2)
19) IEEE TUTORIAL COURSE. Distribution automation. 1988
20) 徐丙垠，馈线自动化技术，电网技术，1998；22 (22)
21) 徐绳钧，电磁场，华北电力大学出版社，1990
22) 日本九州配电自动化系统交流资料
23) 何彬 电磁兼容与电力系统自动化 电力系统自动化 1994．2
24) 唐国福 配电管理系统的实现 供用电 1998，15 (2)
25) 张燕雯 程正敏 配电网络的故障隔离和恢复供电的原则 中国电力 1999．5
26) R．McMillan R．Formby R．G wilson 英国城市配电馈线自动化的发展 1987年国际供电会议译文集
27) 董振亚 对当前城市电网建设和改造中若干技术热点问题的思考，电网技术，1999，23 (3)：66-70
28) 罗毅 配电网自动化实用技术 中国电力出版社 1998．10
29) 陈章潮 唐德光 城市电网规划与改造 中国电力出版社 1998
30) 王全根 配电自动化系统的功能和实施原则 城市供电学术年会论文集，1996
31) 远动终端通用技术条件 GB／T13729-92
32) 赵祖康等 远方数据终端(RTU)论析 电力系统自动化 1993．5
33) 金韬等 分散式变电站自动化系统的分析与讨论 电力系统自动化 1997．10
34) 阳宪惠 现场总线技术及其应用 清华大学出版社
35) 杨奇逊 微型机继电保护基础 水利电力出版社 1988．11
36) 陈德树 计算机继电保护原理与技术 水利电力出版社 1995．11
37) 辛国良 小接地系统选线装置理论探讨 东北电力技术 1993．8
38) 桑在中 TY-01型通用小电流接地系统单相接地选线与定位保护 技术报告山东工业大学继电保护科研室 1994．4
39) 徐永生 小电流接地系统接地故障分析及其选线方案 上海电力学院学报 1992．Vol．8
40) MLX98小电流系统接地微机选线消谐装置使用说明书 中国电力企业联合会 东港电力技术设备公司 华北电力学院华沃高技术产业股份有限公司
41) 李福寿 《中性点非有效接地电网的运行》水利电力出版社 1993．10
42) 刘万顺 《电力系统故障分析》中国电力出版社 1998．7
43) 张树文等 “小电流接地系统单相接地保护原理与技术综述”电力情报 1994．2
44) 刘淑敏“城区10kV配电网中性电接地方式探讨” 山东电力技术，1999．5
45) 弋东方“关于6～10kV电网中性点接地方式的讨论” 电网技术 1998．7
46) Vinay K. Ingle 《Digital Signal Processing Using MATLAB》 电子工业出版社 1998.8
47) Celgg Barry "Underground Cable Fault Location" McGraw-Hill International(UK) 1993
2) 徐丙垠 科汇配电自动化手册
3) 施育华主编，输电线载波通道，中国电力出版社，1997，北京
4) 王章启 顾霓鸿 配电自动化开关设备 水利电力出版社 1995．6
5) 郭永基 电力系统可靠性原理与应用 清华大学出版社 1990．7
6) 唐国福 配电管理信息系统 电力系统自动化 1997．8 21 (8)
7) 宋启祥 沈阳地区配电网自动化的设想 供用电 1995．12
8) 王明俊 配电自动化的综合优化设计 电网技术 1998．4
9) 布里斯班 配电自动化——实现运行可靠性的工具 NU—Lee Pty Ltd
10) 王鸿麟 智能充电器的设计与制作 科学出版社
11) 电力电子变流技术 机械工业出版社
12) 陈章潮 顾洁 配电网规划及自动化(五) 电网技术 1996．1
13) 冯纪明 一种新型小电流接地检测方法
14) 叶世勋 配电线路及其自动化发展 电网技术 1996；20 (6)
15) Distribution Automation (Authorial Course) IEEE Working Group on Distribution, 1998
16) Reason J. Communications Alternatives For Distribution Automation. Electrical World, 1993
17) TOSHIBA TECHNICAL MATERIAL, TECHNICAL INFORMATTION FOR DAS SCHEME, KS-Z-CHI-019
18) Raul Garfiuli，采用新遥信技术的配电自动化系统，供用电，1997；14 (2)
19) IEEE TUTORIAL COURSE. Distribution automation. 1988
20) 徐丙垠，馈线自动化技术，电网技术，1998；22 (22)
21) 徐绳钧，电磁场，华北电力大学出版社，1990
22) 日本九州配电自动化系统交流资料
23) 何彬 电磁兼容与电力系统自动化 电力系统自动化 1994．2
24) 唐国福 配电管理系统的实现 供用电 1998，15 (2)
25) 张燕雯 程正敏 配电网络的故障隔离和恢复供电的原则 中国电力 1999．5
26) R．McMillan R．Formby R．G wilson 英国城市配电馈线自动化的发展 1987年国际供电会议译文集
27) 董振亚 对当前城市电网建设和改造中若干技术热点问题的思考，电网技术，1999，23 (3)：66-70
28) 罗毅 配电网自动化实用技术 中国电力出版社 1998．10
29) 陈章潮 唐德光 城市电网规划与改造 中国电力出版社 1998
30) 王全根 配电自动化系统的功能和实施原则 城市供电学术年会论文集，1996
31) 远动终端通用技术条件 GB／T13729-92
32) 赵祖康等 远方数据终端(RTU)论析 电力系统自动化 1993．5
33) 金韬等 分散式变电站自动化系统的分析与讨论 电力系统自动化 1997．10
34) 阳宪惠 现场总线技术及其应用 清华大学出版社
35) 杨奇逊 微型机继电保护基础 水利电力出版社 1988．11
36) 陈德树 计算机继电保护原理与技术 水利电力出版社 1995．11
37) 辛国良 小接地系统选线装置理论探讨 东北电力技术 1993．8
38) 桑在中 TY-01型通用小电流接地系统单相接地选线与定位保护 技术报告山东工业大学继电保护科研室 1994．4
39) 徐永生 小电流接地系统接地故障分析及其选线方案 上海电力学院学报 1992．Vol．8
40) MLX98小电流系统接地微机选线消谐装置使用说明书 中国电力企业联合会 东港电力技术设备公司 华北电力学院华沃高技术产业股份有限公司
41) 李福寿 《中性点非有效接地电网的运行》水利电力出版社 1993．10
42) 刘万顺 《电力系统故障分析》中国电力出版社 1998．7
43) 张树文等 “小电流接地系统单相接地保护原理与技术综述”电力情报 1994．2
44) 刘淑敏“城区10kV配电网中性电接地方式探讨” 山东电力技术，1999．5
45) 弋东方“关于6～10kV电网中性点接地方式的讨论” 电网技术 1998．7
46) Vinay K. Ingle 《Digital Signal Processing Using MATLAB》 电子工业出版社 1998.8
47) Celgg Barry "Underground Cable Fault Location" McGraw-Hill International(UK) 1993