【摘 要】隨著電力市場的放開，工程實踐以及理論的不斷完善，以及國家的配網(wǎng)改造的資金投入力度加大，配電自動化水平必將不斷提高。本文結(jié)合工程實際，研究了TTU在配電網(wǎng)中的應用。

【關鍵詞】配電自動化;配電監(jiān)控終端;功率因數(shù)

1.國內(nèi)外配電自動化的發(fā)展及現(xiàn)狀

配電系統(tǒng)自動化是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機及網(wǎng)絡技術(shù)，將配電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和地理圖形進行信息集成，構(gòu)成完整的自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運行及事故情況下的監(jiān)測、保護、控制、用電和配電管理的現(xiàn)代化。在一些工業(yè)發(fā)達國家，配電網(wǎng)受到了廣泛的重視，其配電自動化系統(tǒng)已經(jīng)形成了集變電站自動化、饋線開關測控、電容器調(diào)節(jié)控制、用戶負荷控制及遠方抄表等為一體的自動化系統(tǒng)。我國配電網(wǎng)自動化發(fā)展不完善，而今電力市場也正在由賣方市場向買方市場轉(zhuǎn)變，因此，人們對配電網(wǎng)的重視程度和投入也正在改善。

2.配電自動化系統(tǒng)的組成

由于配網(wǎng)中監(jiān)控設備點多面廣，不可能把所有的站端監(jiān)控設備直接連到配網(wǎng)主站上，因此，配電自動化系統(tǒng)一般由主站-子站-終端三層結(jié)構(gòu)組成:配網(wǎng)監(jiān)控和管理中心層(主站)，配網(wǎng)監(jiān)控中間層(子站)，以及配網(wǎng)監(jiān)控終端層(FTU、TTU)。全局性的功能由主站完成，局部性的自動化功能由子站實現(xiàn)，終端則負責數(shù)據(jù)的采集和操作命令的執(zhí)行。主站還負責全部數(shù)據(jù)、圖紙的存儲和管理。整個系統(tǒng)應支持將來用戶和第三方的二次開發(fā)。實時、歷史、GIS數(shù)據(jù)庫應支持標準的SQL動態(tài)查詢。

3.配變監(jiān)控終端(TTU)在配電自動化系統(tǒng)中的作用及地位

配電終端層主要安裝在各開閉站或配變站及柱上，該層利用現(xiàn)代電子技術(shù)設計生產(chǎn)的配電設備，采集各種配電網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)信息，并執(zhí)行上級下發(fā)的控制命令。主要任務是負責對線路、配電室的開關、配變進行數(shù)據(jù)采集和控制，并在必要時(通訊中斷)執(zhí)行本身賦予的網(wǎng)絡重構(gòu)中的就地智能功能。它主要分為:FTU——饋線(柱上開關)控制終端，TTU——柱上配變監(jiān)控終端，DTU——配電室監(jiān)控終端。TTU主要用于對配電變壓器的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，提供電容器自動投切功能，實現(xiàn)負荷側(cè)無功的補償，及三相電壓的調(diào)節(jié)。由于電力系統(tǒng)市場化，用電質(zhì)量將會直接影響電能價格，TTU對于用電質(zhì)量的監(jiān)控作用越來重要，在配電網(wǎng)系統(tǒng)中TTU將會取得越來越重要的作用。

4.國內(nèi)常用配變TTU主要功能介紹

①測量功能:裝置能在線測量三相電壓、電流、諧波電壓、諧波電流、有功、無功、有功電度、無功電度、功率因數(shù)等。

②記錄功能:裝置能在線記錄每月每日各相電壓，電流，有功，無功，有功電度，無功電度，功率因數(shù)，諧波畸變，3、5、7、9、11次諧波，電壓的最大最低值及其出現(xiàn)的時間等。

③統(tǒng)計功能:裝置能在線統(tǒng)計一年的停電時間、電壓合格率、電容投切次數(shù)等。

④分析功能:裝置能在線和離線分析電流曲線、電壓質(zhì)量、諧波畸變率等，并給出治理意見。

⑤能正確控制電容器的投切，使變壓器低壓三相基本平衡，并使電網(wǎng)功率因數(shù)調(diào)節(jié)至最優(yōu)狀態(tài)。基本控制策略是采用電壓無功井字形控制，自動跟蹤負荷電流、無功、有功、電壓等，實時在線自動控制晶閘管投切電容器，減少無功電流，降低網(wǎng)損，在使用時，電壓、無功、功率因數(shù)等限值是可以整定的。

⑥手動和自動投切功能:裝置既能手動投切，又能自動投切，方便用戶調(diào)試試驗和操作。

⑦三相和單相綜合補償功能:裝置能三相補償、單相補償和綜合補償，保證補償方式最優(yōu)，效果最優(yōu)。其中，電容容量可以自由選擇，補償方式也可以自由選擇，即可以由用戶指定三相投切級數(shù)和單相投切級數(shù)，并指定各級容量。

⑧保護功能:裝置具有完善的越限報警和過壓、欠壓、缺相、缺零、諧波超標等報警或切電容功能，以保護現(xiàn)有設備安全。

5.TTU補償功能實現(xiàn)方案的分析與比較

本裝置可采用分相補償和三相綜合補償方案，無功補償可采用電壓無功井字形判據(jù)或功率因數(shù)判據(jù)?？煽刂评^電器開關，動態(tài)響應時間20ms-100s可選，具有完善的越限報警功能和過壓、欠壓、缺相保護閉鎖功能。

5.1新型無功電壓井字補償方案分析

此方案根據(jù)母線電壓和無功功率綜合進行分區(qū)補償。

0區(qū):無功不越限，電壓不越限，不動作

1區(qū):無功越上限，電壓不越上控線，投入電容器組

2區(qū):無功越下限，電壓不越下控線，切除電容器組

3區(qū):電壓越下限全部切除電容器組

4區(qū):無功越下限，電壓越下控線，為了防止電壓越下限，閉鎖切除電容器組

5區(qū):無功越上限，電壓越上控線，為了防止電壓越上極限，閉鎖投入電容器組

6區(qū):電壓越上限，逐級切電容器組

在0區(qū)，無功功率及母線電壓在正常范圍，電容器組不投入。在1區(qū)，無功功率越上限，投入電容器組補償無功，此時母線電壓升高，由于電容器組動作前母線電壓沒有越上控線，因此投入電容器組后電壓不會超越電壓上極限，此時無功功率及母線電壓達到了用戶的要求，保證了電壓的質(zhì)量。在2區(qū)，分析與一區(qū)相似只是過程相反。當在3區(qū)，應特別注意，電壓越下限，由于電壓在電網(wǎng)中被列入重點考核對象，所以一旦電壓越下限，應無條件切調(diào)所有電容器組，以起到保護的作用。在4區(qū)，無功越下限，電壓越下控線，如果切除電容器組，雖然無功合格，但是電壓很可能下降到電壓的下極限，因此必須閉鎖切除電容器，確保電壓的合格。在5區(qū)，分析與4區(qū)相似，只是過程相反。在6區(qū)，電壓越上限，逐級切除電容，降低電壓，到電壓合格為止。我們的方案比一般的井字型補償判據(jù)有明顯改進，從原先的4條判據(jù)線，擴展成了6條判據(jù)線，增加了電壓的上控線和下控線，使得當電壓無功落入4區(qū)和5區(qū)這兩個靠電壓極限特別近的區(qū)域時，閉鎖電容投切，以避免由于補償或減少無功時而引起電壓越限的可能性。

5．2功率因數(shù)法補償方案分析

A區(qū):逐級切電容，直到進入B區(qū)

B區(qū):電容不動作

C區(qū):逐級投電容，直到進入B區(qū)

在C區(qū)，無功消耗過大，需要逐級投電容，進入B區(qū)功率因數(shù)合格，停止投電容。在A區(qū)，分析與B區(qū)相似只是過程相反。

5．3以上兩種補償方案的比較

我們采用電壓無功井字型補償方案，在進行三相補償?shù)耐瑫r密切關注著無功補償給電壓帶來的負面影響，避免引起電壓越限的情況。這種方案在實際中得到普遍應用，雖然判據(jù)有點復雜，但是能保證電壓的合格。采用功率因數(shù)補償法，優(yōu)點在于判據(jù)簡單，逐級投切，軟件實現(xiàn)較為容易。但是缺點在于補償?shù)耐瑫r不能保證電壓的越限問題。

5．4TTU的工作結(jié)果分析

我們根據(jù)該地區(qū)進行配電網(wǎng)自動化改造后，運行工況觀察分析，TTU的效果顯而易見。本配電自動化系統(tǒng)中的TTU就是采用改進的無功電壓井字型補償方案，補償精度高且穩(wěn)定性好，實現(xiàn)降損節(jié)電，經(jīng)濟效益十分顯著。

6.結(jié)束語

本文研究了配變監(jiān)控終端(TTU)在中壓配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的應用及一些實際中的新型設計方案。隨著工程實踐以及理論的不斷完善，以及國家的配網(wǎng)改造的資金投入力度加大，配電自動化水平必將不斷提高。城市電網(wǎng)是城市建設中的一項重要基礎設施，必須與城市建設密切配合，統(tǒng)籌規(guī)劃，同步實施，并與城市市容景觀相協(xié)調(diào)。一個穩(wěn)定良好的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)是保證電網(wǎng)可靠運行的基礎，而安全可靠地向社會供電，也是維持社會安定的必要條件。因此，配電自動化的實施，不僅具有可觀的經(jīng)濟效益，還有著巨大的社會效益。

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