2024年4月16日发(作者：)

配电自动化馈线终端 (FTU) 典型离线故

障分析及应对措施研究

【摘要】配电自动化可以对配电网机械设备的运行进行合理的监督管理，而

考虑配电自动化系统软件韧性的核心在于其终端设备单元的上线率是否超过规定，

以FTU无网络故障和网络通讯中断为突破口，采用模块化设计控制方法和改进版

程序复位技术，对FTU核心手机软件进行多功能扩展和二次开发，自动FTU没有

网络故障已经完成诊断、自我完善和一些附加功能，从而显著减少解决FTU网络

故障的时间，大大减少终端设备单元与自动化技术主站之间数据传输的盲区。

【关键词】智能电网；配电自动化；终端单元；在线率

1、FTU馈线自动化系统在配网中的应用

1.1配网故障在线检测分析技术

配电网故障的技术类型及其故障分析非常普遍，应用故障在线监测技术的主

要目的是防止上述故障的发生，减少停电。根据该类故障无损检测技术，对各个

智能终端进行在线检测和深度分析，根据相关数据图表和统计数据的采集进行分

析，以下结果立即反馈到主站的核心。根据对各配电设备终端设备故障类型的分

析，建立故障部位和故障特征，积极进行故障排除。

1.2通信技术

现阶段，配电自动化智能终端的通信技术依靠单个配电电子设备站来接收和

推送相应的信息数据。一方面，配电电子设备站必须立即接受其所属站的信息和

数据信息，同时也必须相应地接受和推送附近的配电自动化智能终端的信息和数

据信息。另一方面，要适当增加主站层面数据传输的出入口总数，依靠SDH技术

和光纤网络技术的优质效应，完成信息的有效传输。配电自动化智能终端的通讯

技术可以从配电设备载体通讯和计算机接口、外网地址等通讯技术中选择。在远

距离故障检测分析过程中，可以保证电力工程配网运行的安全系数和稳定性。如

果使用串行通讯接口终端设备，信息和数据的传输必须通过以太网接口进行，可

以实现高质量、高效率的信息传输数据，从而促进我国电力工程配网自动化的可

持续运行。

1.3配网故障自动隔离技术

配电网故障自动隔离技术作为所有配电自动化系统软件中一项非常关键的技

术，对于维护配电系统的可靠性具有特别关键的作用。因此，我们必须进一步改

进和完善。为了更好地提高电力系统中数据传输和传输的稳定性，需要创建相应

的开关，综合处理不同开关电源及其不同数据连接的不一致问题。三相五线设计

方案的通用设计方案体现在选择短路设备和配置相应维护和控制设备的设计方案

中，而组出线设计方案通常采用负载电源开关来发展和谐。使用该系统软件构建、

即时检测和检测故障，即时建立和报告故障类型及其特征是完成检测和调整的主

要体现。PLC功能及其FTU功能可完成分合闸远程检测操作、中压远程控制及远

距离配电设备的输送，从而更好地解决分合闸故障。对电源插头的故障进行排除

和分析，当其连接点位置出现故障，断开开关时，可以立即启动维修。当隔离开

关检测到机器设备的工作压力无法控制时，会自动切断内部的开关电源，待故障

立即清除后，恢复正常配电情况。

2、FTU离线故障快速自愈控制方法的实现

本文的软件开发主要包括5个模块：无网络故障自检单元、异常报文解析单

元、传输数据检测单元、FTU系统软件程序和网口程序复位单元、告警信息打印

和异常报文归档单元，请参阅图1，了解如何让自己变得更好的操作步骤。

图1 FTU离线故障快速自愈方法流程

2、主要关键技术包括如下几个部分。

2.1离线故障自检单元

使用Sockettcp协议技术对FTU与主站的通信进行实时监控，完成终端设备

单元无网络故障的自诊断。（1）Sockettcp协议定义程序：承担建立一个可以开

发通信网络的tcp协议，并指定应用程序应用的通信协议的协议族（对于TCP/IP

协议族，定义为PF_INET），建立tcp协议类型（因为终端设备单元和主站按照

IEC104通信协议进行数据信息的传输，所以tcp协议类型设置为SOCK_DGRAM）

及其通信协议。如果这个程序执行成功，会返回创建的tcp协议的描述符sockfd；

如果不成功，它将返回INVALID_SOCKET。(2)网络状态监控程序：给出目的详细

地址（主站IP）和通讯端口。本节程序完成对与主站数据连接的实时监控，如果

连接正确，则返回0；否则，返回SOCKET_ERROR。

2.2异常报文处理单元

本单元完成IEC104中异常信息的提取和分析。(1)异常消息提取流程：定义

接收异常消息的缓冲区（缓冲区长度可根据需要设置）。如果程序执行成功，会

返回异常消息缓冲区的详细地址。否则也会返回SOCKET_ERROR；如果程序正在等

待协议读取数据，则互联网终止，则返回0。特别是在Unix系统软件中，如果程

序在等待协议读取数据时互联网断开，则进程读取这个程序会收到一个SIGPIPE

数据信号，进程对这个数据信号的默认设置是进程停止。(2)异常报文分析程序：

加载报文提取程序返回的异常报文，按照IEC104通信协议标准进行分析，设置

分析结果缓冲区，返回分析结果缓冲区，消息存档器要读取的详细地址。

2.3数据传输测试单元

该单元主要进行FTU与主站之间的ICMP数据传输检测，并根据ICMP回显应

答区分与主站的通信安全信道。（1）传输数据检测程序：关键是将一定大小的

数据（系统软件默认设置为32byte）推送到特定IP地址，根据网络丢包或数据

存活情况区分通信安全通道状态时间。如果安全通道一切正常，则返回1；一旦

网络丢包超过额定值，则返回0；(2)回显回复解析程序：首先读取传输数据检测

程序，根据传递的参数选择是否运行系统复位程序，如果函数参数为1，则退出

所有操作单元；如果功能参数为0，则运行系统复位程序，复位FTU系统软件程

序和网口程序。

2.4FTU系统程序、网卡程序重置单元

（1）系统复位程序：在Linux系统软件的自然环境下，本段程序包含两次

读取，第一次读取System()函数公式（百度已收录在标准C库文件中，可以随时

读取），然后系统会读取fock()函数公式创建子进程，子进程会执行/bin/sh-

cstring中的主参数字符串数组表示的DOS命令。该命令执行完毕后，会回到原

来的读取状态。最后，重置配电设备终端设备单元的网口程序和系统软件程序，

等待FTU再进行一次上网申请注册。（2）等待FTU再次申请注册后（一般设置

等待时间为3分钟左右），程序执行一次传输数据检测的单元测试，但是即使在

echoreply中接收到的传输参数为0（即检测到通信安全通道被阻塞）不会重启

系统复位程序（因为如果由于硬件配置导致FTU断开，会导致程序无控制地复位

FTU），然后就去到下一个操作单元。

2.5报警信息打印、异常报文存档

（1）异常报文归档程序：获取异常报文分析结果的缓冲区详细地址，将缓

冲区中的数据信息加载到特定文件中（因为国内大部分FTU操作内存设计方案都

是几十MB左右），为了更好的节省室内空间，通常不配备消息存储功能）存储。

供运维人员对未来无网络故障的FTU进行分析总结，适用于历史记录。（2）报

警信息打印程序：负责将网络故障信息打印到FTU主屏幕，方便运维人员在日常

巡视时及时处理和解决。

3、结语

据供电企业统计分析，我国电力工程客户遇到的停电安全事故95%以上是由

于配电系统故障引起的，而配电自动化的基础建设是由于配电网故障检索处理时

间长，如果配电自动化系统软件在某一阶段出现问题，它也将失去其功能。因此，

将构建一套可靠、实时在线运行的配电自动化系统软件，对提高配电稳定性具有

广泛的现实意义。文中明确提出的FTU核心系统软件的扩展和二次开发，完成了

FTU无网络故障的自诊断、自改进和一些附加功能。终端设备单元的在线率合理

避免了FTU无网络时电网故障带来的不必要的损害，大大减少了终端设备单元与

自动化技术主站之间数据传输的盲区。

参考文献

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