【摘 要】在现代社会中，电力资源是必不可少的重要能源，而电力系统要想为用户提供优质的供电服务，满足现代社会的发展需求，首先就必须确保配电网络的持续稳定运行，这就需要对配电网络实施必要的控制与保护。10kV配电网控制与保护系统是现代电力系统配电网络中较为先进的控制保护措施，但是该系统的专业性非常的强，设计的过程也十分的复杂，涉及了非常多的专业知识。基于此本文将对10kV配电网控制与保护系统进行分析与讨论。
【关键词】10kV配电网；控制与保护；系统；设计
现如今，为了更好的适应社会的快速发展，提升自身的核心竞争力，我国的各个领域都在积极的进行自动化与智能化建设，这其中以电力领域最具代表性。经过多年的努力，我国的配电网络在自动化和智能化建设方面已经取得了喜人的成绩，但是就目前的状况来看，在我国某些县级地区，我国在这两方面的建设还相对较弱，无论是技术水平还是设备的先进程度都与城市有一定的差距，从而导致了某些县区的电网水平较低，制约了行业的整体发展。所以为了提高县级地区的供电水平，对10kV配电网控制与保护系统进行分析与讨论十分必要。
1我国配电网络的发展现状
在我国的电力系统中，电网系统是必不可少的重要组成部分，其构成主要包括了输电设备、配电设备、变电设备以及各种线路等等几部分，也就是说电网系统实质是由输电网络与配电网公共构成的。一般情况下，输电网格的电压等级往往要超过35kV，而配电网络电压的等级往往要低于10kV，电网系统的主要目的就是为用户提供构想服务，满足用户日常生活及生产的用电需求，为社会的正常发展提供强有力的电力保障。要想保证电网系统持续、稳定、安全的运行，对配电网络进行必要的控制与保护是其关键所在。
在我国，配电网络主要有两种形式，它们分别是城市电网与农村电网。其中城市电网由于各方面的条件比较优越，所以城市电网的发展水平要相对较高，而农村电网由于资金不足、技术水平不先进等因素导致了农村电网的发展水平相对较低。因此供电可靠性不足、自动化与智能化水平低是农村电网面临的最大问题，要想使此种问题得到有效的解决，就需要对农村电网进行专业化的改造与优化，从而缩短农村电网与城市电网之间的距离，进而提高农村电网的供电可靠性与自动化程度。
过去，由于受到技术水平限制，我国10kV配电网络主要以辐射型结构为主，该种结构最大的缺点就是配电线路之间并没有设置分段开关，所以一旦配电网络的运行出现了故障，就会造成大面积停电状况的发生，并且停电的时间也比较长，这为人们的正常生活与生产带来了非常大的不利影响。而随着科学技术的发展，现阶段我国10kV配电网络已经普遍采用环网结构，此结构能够实现分段控制，从而有效地解决了辐射型结构的弊端，为配电网络自动化与智能化建设打下了结实的基础。
2基于ARM的10kV配电网控制与保护系统
2.1馈线自动化解决方案及终端实现功能
常用的馈线自动化系统分别以自动化开关设备或馈线自动化终端设备为依托。
配电自动化开关设备能够自动隔离故障区域，使系统中有充足的重合器、分段器等开关设备可自动恢复供电。该系统应用过程中，无需通信信道支持，仅依托各配电自动化开关配合，即可通过隔离故障区段，使供电正常。
馈线自动化终端设备，简称FTU。以FTU为基础的馈线自动化，无论在辐射型，还是环形、多电源网络式中都适用。其应用原理是将柱上FTU分别安装在变电站出口断路器和户外馈线分段开关部位，借助通信网络，将其与SCADA系统连接，充分发挥计算机软件后台处理作用，构建有效的智能式馈线自动化系统。运行时的配电网，能够监控柱上开关部位馈线电压和电流及馈线分段状态等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆依托通信网络优势，熟悉全网运行信息，继而优化配电网，借助FTU远方遥控分段开关转移负荷或重构网络，凸显设备容量优势，降低线损。一旦配电网发生故障，FTU会向主站上传故障信息，后者经故障分析和处理后，借助FTU遥控分段开关，分别隔离故障及恢复供电。以FTU为基础的集中式馈线自动化系统应用界面广，分层结构往往是其优选。
该方案背景下，集中式在配电主站实现了故障远程处理，故障定位和恢复快捷准确。FTU控制和监测功能兼备，不仅具备智能化特点，而且便于信息集成，将这一系统与地理信息系统等同步使用，效果好，即便配电自动化网络复杂，也具备适用性。
处于正常运行状态下的配电网，具备实时监测配网运行、控制断路器、故障隔离等性能，能够在第一时间恢复供电。该系统具备遥测、遥信、遥控、对时、通信、远方闭锁和手动操作、自检和自恢复功能，而且能够记录事故、事件顺序、修改和召唤定值等。
2.2 FTU硬件总体设计
FTU主要硬件功能模块主要构成元素有CPU主模块、电源管理模块、数据采集模块、开关量输入输出模块、通信模块和无线遥控模块。CPU主模块是FTU系统中的关键要素及核心内容，该过程中会用到ARM7核心的LPC2138处理器，与CPLD相互配合，发挥主体功能；电源管理模块的价值在于通过双电源切换，保持蓄电池电源充足，继而进行过放保护；数据采集模块除了对PT进行监测之外，还会输入CT信号等；开关量输入输出模块，主要是输入监测储能信号、开关状态等，并对出口实施继电保护；通信模块，负责FTU和通信板接口，调试PC机；无线遥控模块，主要被用于FTU本地无线遥控。
2.3 FTU各功能主要模块设计
CPU主模块。主CPU为ARM7核心LPC2138，其不仅处理速度快，而且片内资源和外设都非常丰富，仅少量外部资源，便可对所需功能进行满足，抗干扰能力强。LPC2138含2个8路10位A/D，无论是精度，还是转换速度，都比较弱，而FLASH和RAM空间容量比较大，使FTU功能复杂，不需要外扩。该背景下，FTU具备RTC、32768Hz晶体、纽扣锂电等精准的时钟参数，ISP为软件仿真调试提供便利，开发周期短。确保复位电路可靠性，ARM芯片方能正常工作，当系统掉电时，无论是电源监控电路，还是复位电路，均能对存储器和系统控制器予以保护。
电源管理模块。该模块中包括FTU电源供电和蓄电池监控电路两个方面的设计内容。断路器中PT为FTU提供电源，稳定性强，为使FTU在故障状态下仍能正常工作，需要设置蓄电池。故而，电源管理模块具备切换双电源、为蓄电池充电、保护等功能。选择密封免维护铅酸蓄电池，辅之以浮充电压，并设计专用充电电路，以免出现过充及过放情况，使蓄电池使用寿命延长。
3结束语
总而言之，在电网系统中，有效的对配电网络进行控制与保护至关重要，它是保证电网系统正常、持续、安全运行的关键，直接关系到电网系统的供电水平。10kV配电网控制与保护系统是一种较为先进的配电网络控制与保护系统，其专业要求非常的高，设计过程也十分的复杂，所以相关的工作人员一定要加大对10kV配电网控制与保护系统的研究力度，从而使其能够达到更为理想的设计效果，充分发挥该套系统的作用与价值，使我国电网系统的稳定性得打进一步的提高，促进我国经济的建设与发展。
参考文献
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[3]王志成.10kV配电网建设与改造方案分析[J].数字通信世界,2018(1).
论文作者:刘源
论文发表刊物:《中国电业》2019年20期
论文发表时间:2020/3/10
标签：电网论文; 系统论文; 网络论文; 配电网论文; 模块论文; 故障论文; 馈线论文; 《中国电业》2019年20期论文;