1 引言
配電系統具有元件多。結構復雜的特點。據統計約80％的用戶停電事故均由配電系統障礙引起。因此配電系統供電可靠性對提高供電質量非常重要，而配電自動化系統的持續改造和升級是提高配電系統可靠性的重要手段。
傳統的遠方終端單元RTU(remote terminal unit)僅是一個完成“上傳數據，下達命令”任務的現場終端單元。在配電自動化系統中，為提高故障切除的快速性、準確性，以及配電網供電可靠性，需使用微機化自動裝置完成除RTU所具有的數據采集和控制功能外，還能實現不依賴于主站的本地自動控制功能，如低周減載、備用電源自投等。由于這些裝置既要完成配電自動化主站服務功能，又要獨立完成本地保護、控制功能，即現場自動化單元FAU(field automation unit)。因此，提出一種無保護功能的現場自動化單元，將這種裝置稱為配電自動化遠方終端DA-RTU(distribution automation-remote terminal unit)。

2 DA-RTU基本功能
由于被監控的設備不同，應用要求也不同，故對實際工程DA-RTU來說，應根據具體的應用情況，選擇以下功能：
(1)常規的“四遙”功能DA-RTU首先應具有常規的調度自動化RTU的遙測、遙信、遙控、遙調功能。除正常負荷狀態下的電壓、電流、有功、無功、視在功率、功率因數、有功電能、無功電能、頻率外，DA-RTU還要能夠測量零序、負序電壓及電流等反映系統不平衡程度的電氣量。
(2)配電網故障信息采集與處理功能配電自動化系統是一個綜合的配電網及設備運行管理系統，具有故障定位、自動隔離故障及恢復供電以及其他故障管理功能。因此，DA-RTU能夠采集、處理故障數據及信息，這是區別于常規調度自動化RTU的一個重要特點。DA-RTU采集的故障信息包括：故障電流、電壓值；故障發生時間及故障歷時；故障方向；小電流接地故障檢測。
(3)電能質量測量功能DA-RTU應能測量電能質量。測量的內容包括：供電電壓中的諧波、電壓波動、電壓閃變等參數。
(4)斷路器在線監視功能通過測量、記錄斷路器累計切斷故障電流的水平、動作時間、斷路器動作次數，監視斷路器觸頭受電腐蝕的程度以及斷路器的機械性能，為斷路器狀態檢修提供依據。DA-RTU測量記錄的參數及數據有：累計切斷電流的水平、斷路器動作時間以及斷路器動作次數。累計切斷電流的水平，即： ∑I2△t。其中，I為斷路器切斷故障電流有效值，△t為斷路器觸頭拉弧時間，近似于斷路器合位輔助觸頭變位和線路電流消失之間的時間差；斷路器動作時間一般是近似于跳閘繼電器動作和斷路器合位輔助觸頭變位完畢之間的時間差；斷路器動作次數是指分／合操作斷路器的次數。
(5)PLC功能 PLC應用于DA-RTU實現低周減載、備用電源自投、無功補償電容器自動投切、線路自動故障分段等本地自動控制功能。通過編寫響應的軟件程序設置RTU的模擬輸入量、開關輸入量及開關輸出量裝置，設定所完成的邏輯控制功能。

3 DA-RTU故障檢測功能
3．1 短路故障檢測
配電網系統故障區段檢測是由主站通過比較DA-RTU的故障檢測結果確定的，不要求它像保護繼電器那樣具有選擇性，以及輸出跳閘信號，只要能檢測出有故障電流出現即可，要求時間相對較長，裝置有充分的時間對采樣數據進行分析判斷以可靠地檢測出故障。
DA-RTU使用保護電流互感器(TA)檢測短路故障，不采取同時接入保護與測量TA的方法，為同時滿足故障檢測和測量需求，采用飽和型TA。飽和型TA 的特性在負荷電流區間接近測量TA的特性，額定電流2倍以上時故障快速飽和。DA-RTU故障檢測整定值按照躲過最大負荷電流的整定原則，通過檢測電流互感器二次電流輸出是否出現飽和現象判斷線路出現故障，利用每一周期TA飽和前這段時間的輸出，估算出一次工頻電流的幅值，以及檢測故障電流的方向。
3．2 小電流系統單相接地故障檢測
我國配電網采用小電流接地方式。由于接地電流小，單相接地故障檢測是一難題。單相接地故障時，暫態零序電流值遠大于穩態值，因此，利用暫態零序電流值檢測有較高的靈敏度。另一方面，相當一部分單相接地故障是間歇式電弧接地故障，即故障點電弧不穩定，間歇性地在電壓達到或接近峰值時故障點擊穿拉弧，而在電流過零點時電弧熄滅。間隙性接地現象引起持續的暫態過程，影響基于穩態工頻或諧波分量的檢測方法的正確判斷，而應用故障暫態高頻電流的方法可充分利用故障暫態電流信號的能量。為滿足基于暫態分量的單相接地故障檢測要求，DA-RTU設計了具有數百千赫茲的采樣頻率記錄及實時處理能力，經計算可檢測到暫態零序電流有效值。主站通過比較在同一時刻不同的DA-RTU檢測到的暫態零序電流有效值，可確定故障線路及故障區段。

4 DA-RTU通信技術
以DA-RTU為現場單元構成的配電網系統中(見圖1)通信技術非常重要。具體通信分為與主站的通信和局域通信兩部分。

4．1 與主站的通信技術
DA-RTU的通信數據量比先前的調度自動化系統RTU要小得多。DA-RTU能主動向控制主站報告遙信量變位、遙測量越限及故障信息等，主站間隔一定的時間(如0．5 h)訪問各個DA-RTU，以確認DA-RTU是否工作正常。與傳統的調度自動化系統相比，配電自動化系統規模大，涉及到的現場自動化裝置數量大、種類多。有關制造商較多，為了做到不同廠商生產的裝置、系統能夠方便地互聯，采用開放的標準通信規約。目前，國際電工委員會制定的IEC 870-5及在北美地區較流行的DNP 3．0規約是兩個比較合適的配電自動化系統的通信規約，支持RTU主動報告方式，能及時報告故障信息。DNP 3．0是符合OSI系統模型的開放式規約，與IEC 870-5基本兼容，并根據實際需要進行修改，已被IEEE推薦為在RTU與主站間通信的規約。
4．2 局域通信技術
DA-RTU設計有局域網通信接口，可以是RS-232／485接口，也可以是CAN，LonWorks等現場總線接口。主要有3個用途：(1)通過該接口多個同類型的DA-RTU裝置互聯，構成分布式系統；(2)DA-RTU作為數據集中器，例如用于柱上開關或環網柜的 FTU可利用該接口與附近小區的其他電子智能裝置(如自動抄表裝置)連接，實現數據轉發，以優化通信通道配置，減少通信通道投資；(3)DA-RTU能夠接人由其他裝置構成的局域網，其上、下行數據由其他數據轉發器或具有數據轉發功能的自動裝置轉發。

5 DA-RTU交流采樣技術
現在的RTU一般使用交流采樣技術。即直接利用輸入的電壓、電流信號計算所需的各種電氣量，并進行故障檢測，計算量很大，普通的CPU很難勝任。因此，一般采用專用的數字信號處理器(DSP)計算所需的各種模擬量，計算結果通過其接口送普通的主(host)CPU，主CPU仍像在常規RTU那樣實現通信、開關量的處理等功能。DA-RTU使用交流采樣技術的優點是：省去直流變送器，降低造價，簡化裝置構成，測量功能強，可測量故障電流等用直流采樣方法不易測量的參數，計算各種電氣量更靈活、方便；調試、校正方便，測量精度高。交流采樣RTU把交流輸入通道、傳感器等誤差校正系數儲存在不揮發內存里，對 A／D轉換后的原始數據及校正參數進行數字運算后，得到所需的電氣量，因此具有很高的測量精度。給RTU輸入標準信號，運行校正程序，輸入標準值，RTU 能夠自動計算，生成誤差校正系數，寫入不揮發內存中。

6 DA-RTU分布式設計技術
DA-RTU應用的場合從只監控一條線路的柱上開關到幾條線路的環網柜，甚至到十幾條線路的開閉所、變電站，對輸入輸出量的個數要求從幾個到上百個不等，傳統的集中式結構很難適應不同的應用要求。因此，DA-RTU應采用分布式設計技術。
分布式設計技術實質是一個DA-RTU，具有一定量輸入輸出配置。完成一個或多個配電設備的監控功能，DA-RTU設計有局域網接口。通過該局域網接口將多個DA-RTU連接在一起，完成更多配電設備的監控工作。DA-RTU具有數據轉發功能，其中任何一個DA-RTU均可作為主RTU與主站通信。一個普通的DSP能夠處理的交流輸入量為十幾個，監視1~4條線路，所以一個DA-RTU的輸入輸出配置一般不超過監控4條線路所需的數量。

7 DA-RTU配置及維護
現代DA-RTU正朝著一個開放的電力自動化裝置平臺方向發展，其硬件本身采用模塊化設計，可擴展性好，而軟件采用實時多任務操作系統，可以很容易地植入新的功能模塊。RTU實際所完成的功能由裝置不揮發內存的配置方式字所確定，用戶可通過修改配置方式字改變裝置的功能，減少了工程應用開發工作量，提高了裝置性價比。
DA-RTU設有專用維護通信口，把該口與PC機相連，運行專用程序，用戶可在PC機上在線檢查、修改裝置的配置方式字，監視裝置的測量數據及運行狀態。有些。DA-RTU甚至可做到通過該口下載應用程序模塊，以更改有錯誤的程序，增加新的功能。通過DA-RTU的主站通信口，操作人員應該能夠在主站通過通信通道上裝或下載裝置的配置方式字。

8 結束語
隨著計算機軟硬件技術和通信技術的發展，配電網自動化技術會不斷發展，逐步實現配電網的監控、饋線自動化及就地保護、控制功能，配電網自動化系統運行將更加穩定，電網供電更加可靠，電網供電質量將進一步得到提高。