配電自動化FTU終端供電新能源應用技術研究

摘要：文章詳細介紹了風光發電系統基本原理，結合正在進行的實際配電自動化建設，分析了風光發電系統在配電自動化當中的應用，對配電自動化FTU進行了分析，并以桐鄉市供電公司配電自動化FTU應用實例，介紹了配電終端新能源技術的應用。

關鍵詞：新能源；風光互補發電系統；配電自動化；FTU終端設備

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）28-0047-02

1 FTU終端設備概述

隨著智能電網建設的有序推進，配電自動化作為智能配電網建設的關鍵環節已在國內大規模開展建設工作，配電自動化終端設備FTU的應用也日趨廣泛。提高配電自動化終端設備運行可靠性，從而實現提高配電網供電可靠性和改善供電質量，已納入國家電網公司智能配電網建設的整體規劃設計考慮范圍。在國網公司頒布的企業標準《配電自動化終端/子站功能規范》（Q/GDW514-2010）中明確提出配電自動化終端設備供電電源可采用新型能源作為供電電源。

在配電自動化系統的應用與實踐中，目前戶外線路上FTU終端設備的工作電源接入方式單一，主要依靠外接線路電壓互感器作為FTU終端設備供電電源。外接電壓互感器方式存在后期維護難度高，維護時線路需停電等問題。并且存在如果線路長時間停電檢修，此時FTU終端蓄電池組需要充電而無電可充的運行風險。隨著太陽能發電技術和風力發電技術的進步，光電及風電的轉換效率已大幅提高，新能源供電技術也從原來的低級應用向高級應用方向發展，在電力系統中的應用也越來越廣泛。新能源供電技術應用于FTU終端設備供電電源，將實現FTU終端設備供電電源多樣化，有效提高FTU終端設備供電穩定性，滿足配網自動化系統可靠運行的要求，同時將有利于探索解決偏遠地區配電自動化建設中戶外配電終端設備工作電源供電問題。

2 風光互補發電系統簡述

風光互補發電系統主要由風力發電機組、太陽能光伏組件、逆變器等部分組成，是集風能、太陽能等多種能源發電技術及系統智能控制技術為一體的復合可再生能源發電系統。

（1）風力發電部分是利用風力機將風能轉換為機械能，通過風力發電機將機械能轉換為電能，經過逆變器對負載供電。

（2）光伏發電部分利用太陽能電池板的光伏效應將光能轉換為電能，通過逆變器將直流電轉換為交流電對負載進行供電。

（3）逆變系統由幾臺逆變器組成，把直流電變成標準的220V交流電，保證交流電負載設備的正常使用。同時還具有自動穩壓功能，可改善風光互補發電系統的供電質量。

風光互補是風力發電機和太陽能電池方陣兩種發電設備共同發電。夜間和陰雨天無陽光時由風能發電，晴天由太陽能發電，在既有風又有太陽的情況下兩者同時發揮作用，實現了全天候的發電功能，比單用風機和太陽能更經濟、科學、實用。

風光互補發電比單獨風力發電或光伏發電有以下

優點：

（1）利用風能、太陽能的互補性，可以獲得比較穩定的輸出，系統有較高的穩定性和可靠性。

（2）在保證同樣供電的情況下，可大大減少儲能蓄電池的容量。

（3）通過合理地設計與匹配，可以基本上由風光互補發電系統供電，很少或基本不用啟動備用電源如柴油機發電機組等，可獲得較好的社會效益和經濟效益。

風光互補發電系統可采用垂直軸風機作為風力發電主體組件，其具有如下優點：

（1）安全放心渦輪垂直式外形設計。采用單渦輪垂直葉片設計，連接緊固，設計一體成形，無風輪飛車危險，極大地增加使用安全系數。外形異于一般的水平軸風力發電機，所以增加視覺吸引力及美化景觀的效果。而且由于沒有風輪范圍的限制，非常適合用于作為同桿架設的配電終端后備電源應用。

（2）外轉子發電效率高。采用盤式無鐵芯發電機，外轉子機芯，啟動扭力低，減少機械損失。新一代無噪音發電機置頂設計，有效減少發電機運作震動時，對桿造成的壓力，無共振危險，超靜音。

（3）360°全方位迎風（1.5m/s）超低風起動。垂直軸風力發電機，風葉設計不受風向影響，能適應風向及風速的頻繁變化，平穩發電。專門針對低風速地區設計，360°全方位迎風，自然風（1.5m/s）即可啟動，風能利用率高。

3 風光互補發電系統應用于配電終端供電電源實踐

桐鄉市供電局結合當前正在進行的配電自動化建設，開展了配電自動化FTU（柱上開關運行監測終端）終端供電新能源應用技術研究，積極探索FTU終端設備供電電源多樣化，提高配電終端設備安全運行水平。

依托20kV配網線路，選取該線路已裝設配電自動化終端FTU的4臺分段開關，采用同桿架設方式安裝了風光互補發電系統，風光互補發電系統由300W垂直軸風力發電機組、80W光伏發電組件及逆變器組成。下圖1是風光互補發電系統后備電源現場安裝實例圖。

圖1 風光互補發電系統后備電源現場安裝效果圖

如下圖2，是風光互補后備電源供電方式示意圖。風光互補發電系統發出的電能通過逆變器逆變為220V交流電，接入FTU蓄電池充電模塊，該充電模塊支持雙路充電電源輸入。形成與原有的由外接式線路電壓互感器變換的220V交流充電回路構成雙回路充電模式。在線路運行正常時，風光互補發電系統與外接式線路電壓互感器同時為蓄電池充電模塊提供充電電源，當線路發生故障時，風光互補發電系統獨立為蓄電池提供充電電源，保障蓄電池穩定持續輸出電能，為FTU配電終端及相關通信設備提供工作電源。

圖2 風光互補后備電源供電方式示意圖

根據現場運行證明，FTU配電終端及相關通信設備運行功率30W，配套蓄電池組件可在無外界充電電源供應下滿足持續正常工作9小時，在裝設了風光互補發電系統后，當線路發生故障及線路檢修情況下，蓄電池組件可得到風光互補發電系統輸出的電能持續充電，避免了蓄電池組件電能耗空，FTU配電終端及相關通信設備停止運行的風險，確實提高了配電自動化終端設備運行可靠性。

4 結語

綜上所述，隨著智能配電網建設的全面推進，特別是農村電網配電自動化建設的逐步開展，配電自動化終端設備的運行可靠性將越來越凸顯出其重要性。相比于傳統的單一依靠外接式電壓互感器作為配電自動化終端及其相關通信設備工作電源的建設模式，引入風光互補發電系統作為后備供電電源將實現供電電源的多樣化，有效提高配電自動化終端設備的運行可靠性。特別在風、光資源條件較好，同時地處偏遠地區的配電自動化建設中，風光互補發電系統將成為直接解決戶外配電終端設備工作電源供電問題的一種可嘗試應用的建設

模式。

參考文獻

[1] 國家電網公司.配電自動化終端/子站功能規范（Q/GDW514-2010）[S].

[2] 林功平，徐石明，羅劍波.配電自動化終端技術分析[J].電力系統自動化，2003，（12）.

[3] 蔡朝月，夏立新.風光互補發電系統及其發展[J].機電信息，2009，（24）.

[4] 普子恒，倪浩，黃楊玨.淺析風光互補發電系統及其應用前景[J].科協論壇，2009，（6）.

作者簡介：曾振源（1987-），男，寧夏固原人，國網浙江桐鄉市供電公司助理工程師，研究方向：電氣工程及其自

動化。endprint

摘要：文章詳細介紹了風光發電系統基本原理，結合正在進行的實際配電自動化建設，分析了風光發電系統在配電自動化當中的應用，對配電自動化FTU進行了分析，并以桐鄉市供電公司配電自動化FTU應用實例，介紹了配電終端新能源技術的應用。

關鍵詞：新能源；風光互補發電系統；配電自動化；FTU終端設備

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）28-0047-02

1 FTU終端設備概述

隨著智能電網建設的有序推進，配電自動化作為智能配電網建設的關鍵環節已在國內大規模開展建設工作，配電自動化終端設備FTU的應用也日趨廣泛。提高配電自動化終端設備運行可靠性，從而實現提高配電網供電可靠性和改善供電質量，已納入國家電網公司智能配電網建設的整體規劃設計考慮范圍。在國網公司頒布的企業標準《配電自動化終端/子站功能規范》（Q/GDW514-2010）中明確提出配電自動化終端設備供電電源可采用新型能源作為供電電源。

在配電自動化系統的應用與實踐中，目前戶外線路上FTU終端設備的工作電源接入方式單一，主要依靠外接線路電壓互感器作為FTU終端設備供電電源。外接電壓互感器方式存在后期維護難度高，維護時線路需停電等問題。并且存在如果線路長時間停電檢修，此時FTU終端蓄電池組需要充電而無電可充的運行風險。隨著太陽能發電技術和風力發電技術的進步，光電及風電的轉換效率已大幅提高，新能源供電技術也從原來的低級應用向高級應用方向發展，在電力系統中的應用也越來越廣泛。新能源供電技術應用于FTU終端設備供電電源，將實現FTU終端設備供電電源多樣化，有效提高FTU終端設備供電穩定性，滿足配網自動化系統可靠運行的要求，同時將有利于探索解決偏遠地區配電自動化建設中戶外配電終端設備工作電源供電問題。

2 風光互補發電系統簡述

風光互補發電系統主要由風力發電機組、太陽能光伏組件、逆變器等部分組成，是集風能、太陽能等多種能源發電技術及系統智能控制技術為一體的復合可再生能源發電系統。

（1）風力發電部分是利用風力機將風能轉換為機械能，通過風力發電機將機械能轉換為電能，經過逆變器對負載供電。

（2）光伏發電部分利用太陽能電池板的光伏效應將光能轉換為電能，通過逆變器將直流電轉換為交流電對負載進行供電。

（3）逆變系統由幾臺逆變器組成，把直流電變成標準的220V交流電，保證交流電負載設備的正常使用。同時還具有自動穩壓功能，可改善風光互補發電系統的供電質量。

風光互補是風力發電機和太陽能電池方陣兩種發電設備共同發電。夜間和陰雨天無陽光時由風能發電，晴天由太陽能發電，在既有風又有太陽的情況下兩者同時發揮作用，實現了全天候的發電功能，比單用風機和太陽能更經濟、科學、實用。

風光互補發電比單獨風力發電或光伏發電有以下

優點：

（1）利用風能、太陽能的互補性，可以獲得比較穩定的輸出，系統有較高的穩定性和可靠性。

（2）在保證同樣供電的情況下，可大大減少儲能蓄電池的容量。

（3）通過合理地設計與匹配，可以基本上由風光互補發電系統供電，很少或基本不用啟動備用電源如柴油機發電機組等，可獲得較好的社會效益和經濟效益。

風光互補發電系統可采用垂直軸風機作為風力發電主體組件，其具有如下優點：

（1）安全放心渦輪垂直式外形設計。采用單渦輪垂直葉片設計，連接緊固，設計一體成形，無風輪飛車危險，極大地增加使用安全系數。外形異于一般的水平軸風力發電機，所以增加視覺吸引力及美化景觀的效果。而且由于沒有風輪范圍的限制，非常適合用于作為同桿架設的配電終端后備電源應用。

（2）外轉子發電效率高。采用盤式無鐵芯發電機，外轉子機芯，啟動扭力低，減少機械損失。新一代無噪音發電機置頂設計，有效減少發電機運作震動時，對桿造成的壓力，無共振危險，超靜音。

（3）360°全方位迎風（1.5m/s）超低風起動。垂直軸風力發電機，風葉設計不受風向影響，能適應風向及風速的頻繁變化，平穩發電。專門針對低風速地區設計，360°全方位迎風，自然風（1.5m/s）即可啟動，風能利用率高。

3 風光互補發電系統應用于配電終端供電電源實踐

桐鄉市供電局結合當前正在進行的配電自動化建設，開展了配電自動化FTU（柱上開關運行監測終端）終端供電新能源應用技術研究，積極探索FTU終端設備供電電源多樣化，提高配電終端設備安全運行水平。

依托20kV配網線路，選取該線路已裝設配電自動化終端FTU的4臺分段開關，采用同桿架設方式安裝了風光互補發電系統，風光互補發電系統由300W垂直軸風力發電機組、80W光伏發電組件及逆變器組成。下圖1是風光互補發電系統后備電源現場安裝實例圖。

圖1 風光互補發電系統后備電源現場安裝效果圖

如下圖2，是風光互補后備電源供電方式示意圖。風光互補發電系統發出的電能通過逆變器逆變為220V交流電，接入FTU蓄電池充電模塊，該充電模塊支持雙路充電電源輸入。形成與原有的由外接式線路電壓互感器變換的220V交流充電回路構成雙回路充電模式。在線路運行正常時，風光互補發電系統與外接式線路電壓互感器同時為蓄電池充電模塊提供充電電源，當線路發生故障時，風光互補發電系統獨立為蓄電池提供充電電源，保障蓄電池穩定持續輸出電能，為FTU配電終端及相關通信設備提供工作電源。

圖2 風光互補后備電源供電方式示意圖

根據現場運行證明，FTU配電終端及相關通信設備運行功率30W，配套蓄電池組件可在無外界充電電源供應下滿足持續正常工作9小時，在裝設了風光互補發電系統后，當線路發生故障及線路檢修情況下，蓄電池組件可得到風光互補發電系統輸出的電能持續充電，避免了蓄電池組件電能耗空，FTU配電終端及相關通信設備停止運行的風險，確實提高了配電自動化終端設備運行可靠性。

4 結語

綜上所述，隨著智能配電網建設的全面推進，特別是農村電網配電自動化建設的逐步開展，配電自動化終端設備的運行可靠性將越來越凸顯出其重要性。相比于傳統的單一依靠外接式電壓互感器作為配電自動化終端及其相關通信設備工作電源的建設模式，引入風光互補發電系統作為后備供電電源將實現供電電源的多樣化，有效提高配電自動化終端設備的運行可靠性。特別在風、光資源條件較好，同時地處偏遠地區的配電自動化建設中，風光互補發電系統將成為直接解決戶外配電終端設備工作電源供電問題的一種可嘗試應用的建設

模式。

參考文獻

[1] 國家電網公司.配電自動化終端/子站功能規范（Q/GDW514-2010）[S].

[2] 林功平，徐石明，羅劍波.配電自動化終端技術分析[J].電力系統自動化，2003，（12）.

[3] 蔡朝月，夏立新.風光互補發電系統及其發展[J].機電信息，2009，（24）.

[4] 普子恒，倪浩，黃楊玨.淺析風光互補發電系統及其應用前景[J].科協論壇，2009，（6）.

作者簡介：曾振源（1987-），男，寧夏固原人，國網浙江桐鄉市供電公司助理工程師，研究方向：電氣工程及其自

動化。endprint

摘要：文章詳細介紹了風光發電系統基本原理，結合正在進行的實際配電自動化建設，分析了風光發電系統在配電自動化當中的應用，對配電自動化FTU進行了分析，并以桐鄉市供電公司配電自動化FTU應用實例，介紹了配電終端新能源技術的應用。

關鍵詞：新能源；風光互補發電系統；配電自動化；FTU終端設備

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）28-0047-02

1 FTU終端設備概述

隨著智能電網建設的有序推進，配電自動化作為智能配電網建設的關鍵環節已在國內大規模開展建設工作，配電自動化終端設備FTU的應用也日趨廣泛。提高配電自動化終端設備運行可靠性，從而實現提高配電網供電可靠性和改善供電質量，已納入國家電網公司智能配電網建設的整體規劃設計考慮范圍。在國網公司頒布的企業標準《配電自動化終端/子站功能規范》（Q/GDW514-2010）中明確提出配電自動化終端設備供電電源可采用新型能源作為供電電源。

在配電自動化系統的應用與實踐中，目前戶外線路上FTU終端設備的工作電源接入方式單一，主要依靠外接線路電壓互感器作為FTU終端設備供電電源。外接電壓互感器方式存在后期維護難度高，維護時線路需停電等問題。并且存在如果線路長時間停電檢修，此時FTU終端蓄電池組需要充電而無電可充的運行風險。隨著太陽能發電技術和風力發電技術的進步，光電及風電的轉換效率已大幅提高，新能源供電技術也從原來的低級應用向高級應用方向發展，在電力系統中的應用也越來越廣泛。新能源供電技術應用于FTU終端設備供電電源，將實現FTU終端設備供電電源多樣化，有效提高FTU終端設備供電穩定性，滿足配網自動化系統可靠運行的要求，同時將有利于探索解決偏遠地區配電自動化建設中戶外配電終端設備工作電源供電問題。

2 風光互補發電系統簡述

風光互補發電系統主要由風力發電機組、太陽能光伏組件、逆變器等部分組成，是集風能、太陽能等多種能源發電技術及系統智能控制技術為一體的復合可再生能源發電系統。

（1）風力發電部分是利用風力機將風能轉換為機械能，通過風力發電機將機械能轉換為電能，經過逆變器對負載供電。

（2）光伏發電部分利用太陽能電池板的光伏效應將光能轉換為電能，通過逆變器將直流電轉換為交流電對負載進行供電。

（3）逆變系統由幾臺逆變器組成，把直流電變成標準的220V交流電，保證交流電負載設備的正常使用。同時還具有自動穩壓功能，可改善風光互補發電系統的供電質量。

風光互補是風力發電機和太陽能電池方陣兩種發電設備共同發電。夜間和陰雨天無陽光時由風能發電，晴天由太陽能發電，在既有風又有太陽的情況下兩者同時發揮作用，實現了全天候的發電功能，比單用風機和太陽能更經濟、科學、實用。

風光互補發電比單獨風力發電或光伏發電有以下

優點：

（1）利用風能、太陽能的互補性，可以獲得比較穩定的輸出，系統有較高的穩定性和可靠性。

（2）在保證同樣供電的情況下，可大大減少儲能蓄電池的容量。

（3）通過合理地設計與匹配，可以基本上由風光互補發電系統供電，很少或基本不用啟動備用電源如柴油機發電機組等，可獲得較好的社會效益和經濟效益。

風光互補發電系統可采用垂直軸風機作為風力發電主體組件，其具有如下優點：

（1）安全放心渦輪垂直式外形設計。采用單渦輪垂直葉片設計，連接緊固，設計一體成形，無風輪飛車危險，極大地增加使用安全系數。外形異于一般的水平軸風力發電機，所以增加視覺吸引力及美化景觀的效果。而且由于沒有風輪范圍的限制，非常適合用于作為同桿架設的配電終端后備電源應用。

（2）外轉子發電效率高。采用盤式無鐵芯發電機，外轉子機芯，啟動扭力低，減少機械損失。新一代無噪音發電機置頂設計，有效減少發電機運作震動時，對桿造成的壓力，無共振危險，超靜音。

（3）360°全方位迎風（1.5m/s）超低風起動。垂直軸風力發電機，風葉設計不受風向影響，能適應風向及風速的頻繁變化，平穩發電。專門針對低風速地區設計，360°全方位迎風，自然風（1.5m/s）即可啟動，風能利用率高。

3 風光互補發電系統應用于配電終端供電電源實踐

桐鄉市供電局結合當前正在進行的配電自動化建設，開展了配電自動化FTU（柱上開關運行監測終端）終端供電新能源應用技術研究，積極探索FTU終端設備供電電源多樣化，提高配電終端設備安全運行水平。

依托20kV配網線路，選取該線路已裝設配電自動化終端FTU的4臺分段開關，采用同桿架設方式安裝了風光互補發電系統，風光互補發電系統由300W垂直軸風力發電機組、80W光伏發電組件及逆變器組成。下圖1是風光互補發電系統后備電源現場安裝實例圖。

圖1 風光互補發電系統后備電源現場安裝效果圖

如下圖2，是風光互補后備電源供電方式示意圖。風光互補發電系統發出的電能通過逆變器逆變為220V交流電，接入FTU蓄電池充電模塊，該充電模塊支持雙路充電電源輸入。形成與原有的由外接式線路電壓互感器變換的220V交流充電回路構成雙回路充電模式。在線路運行正常時，風光互補發電系統與外接式線路電壓互感器同時為蓄電池充電模塊提供充電電源，當線路發生故障時，風光互補發電系統獨立為蓄電池提供充電電源，保障蓄電池穩定持續輸出電能，為FTU配電終端及相關通信設備提供工作電源。

圖2 風光互補后備電源供電方式示意圖

根據現場運行證明，FTU配電終端及相關通信設備運行功率30W，配套蓄電池組件可在無外界充電電源供應下滿足持續正常工作9小時，在裝設了風光互補發電系統后，當線路發生故障及線路檢修情況下，蓄電池組件可得到風光互補發電系統輸出的電能持續充電，避免了蓄電池組件電能耗空，FTU配電終端及相關通信設備停止運行的風險，確實提高了配電自動化終端設備運行可靠性。

4 結語

綜上所述，隨著智能配電網建設的全面推進，特別是農村電網配電自動化建設的逐步開展，配電自動化終端設備的運行可靠性將越來越凸顯出其重要性。相比于傳統的單一依靠外接式電壓互感器作為配電自動化終端及其相關通信設備工作電源的建設模式，引入風光互補發電系統作為后備供電電源將實現供電電源的多樣化，有效提高配電自動化終端設備的運行可靠性。特別在風、光資源條件較好，同時地處偏遠地區的配電自動化建設中，風光互補發電系統將成為直接解決戶外配電終端設備工作電源供電問題的一種可嘗試應用的建設

模式。

參考文獻

[1] 國家電網公司.配電自動化終端/子站功能規范（Q/GDW514-2010）[S].

[2] 林功平，徐石明，羅劍波.配電自動化終端技術分析[J].電力系統自動化，2003，（12）.

[3] 蔡朝月，夏立新.風光互補發電系統及其發展[J].機電信息，2009，（24）.

[4] 普子恒，倪浩，黃楊玨.淺析風光互補發電系統及其應用前景[J].科協論壇，2009，（6）.

作者簡介：曾振源（1987-），男，寧夏固原人，國網浙江桐鄉市供電公司助理工程師，研究方向：電氣工程及其自

動化。endprint