全面解析 FTU、DTU、TTU、RTU 在配网自动化中的差异与应用

　　配网自动化系统在现代电力供应中扮演着至关重要的角色，它一般由配电主站、配电子站（常设在变电站内，可选配）、配电远方终端（FTU、DTU、TTU 等）和通信网络组成。配电主站位于城市调度中心，配电子站部署于 110kV/35kV 变电站，子站负责与所辖区域 DTU/TTU/FTU 等电力终端设备通信，主站则负责与各个子站之间通信。下面我们将详细了解 FTU、DTU、TTU、RTU 这几种设备的特点和区别。
　　开闭所终端设备（DTU）
　　DTU 通常安装在常规的开闭所（站）、户外小型开闭所、环网柜、小型变电站、箱式变电站等处。它能够完成对开关设备的位置信号、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能量等数据的采集与计算，还可以对开关进行分合闸操作，实现对馈线开关的故障识别、隔离和对非故障区间的恢复供电。部分 DTU 还具备保护和备用电源自动投入的功能。
　　DTU 具有诸多特点，其机箱结构采用标准 4U 半（全）机箱，增强型设计；采用后插拔接线方式，整体面板，全封闭设计。率先采用基于 CANBUS 总线的智能插件方案，不仅极大地减少了插件间接线，还完全避免了插件接触不良的隐患，使装置运行可靠性大幅提高。智能插件方案的采用，让机箱母板标准化，便于生产及现场维护。装置不同类插件在结构设计时保证不能互插，提高了整体安全性。采用 32 位 D 浮点型 SP，系统性能先进；采用 16 位 A/D 转换芯片，采样精度高；采用大规模可编程逻辑芯片，减少外围电路，提高可靠性；大容量存储器设计，使得报文及事故录波完全满足现场需求；采用多层印制板电路和 SMT 表面贴装技术，装置的抗干扰性能强；测量回路精度软件自动校准，免调试，减小现场定检等维护时间；超强的电磁兼容能力，能适应恶劣的工作环境；功能强大的 PC 支持工具，具有完善灵活的分析软件，便于事故分析；简单可靠的保护处理系统（DSP）与成熟的实时多任务操作系统相结合，既保证功能可靠性，又能满足网络通讯、人机界面的实时性；支持 RS232/RS485、Enthernet 等多种通讯接口，内置 Enthernet 使得工程应用简单、可靠；支持 IEC60870 - 5 - 101、IEC60870 - 5 - 103、IEC60870 - 5 - 104 等标准规约；各装置独立的掉电保持时钟系统及带对时脉冲的 GPS 对时系统。
　　DTU 的功能十分丰富，包括遥测、遥信、遥控、数据传输功能、故障识别、隔离隔离恢复供电及保护、就地操作、环网功能、定值下装、上传功能、当地维护功能、自诊断、自恢复功能、电源 UPS 和电池维护功能等。
　　馈线终端设备（FTU）
　　FTU 是装设在馈线开关旁的开关监控装置，这里的馈线开关指的是户外的柱上开关，例如 10kV 线路上的断路器、负荷开关、分段开关等。一般情况下，1 台 FTU 要求能监控 1 台柱上开关，主要是因为柱上开关大多分散安装，若遇同杆架设情况，这时可以 1 台 FTU 监控两台柱上开关。
　　FTU 采用了先进的 DSP 数字信号处理技术、多 CPU 集成技术、高速工业网络通信技术，采用嵌入式实时多任务操作系统，稳定性强、可靠性高、实时性好、适应环境广、功能强大，是一种集遥测、遥信、遥控、保护和通信等功能于一体的新一代馈线自动化远方终端装置。它适用于城市、农村、企业配电网的自动化工程，能够完成环网柜、柱上开关的监视、控制和保护以及通信等自动化功能，配合配电子站、主站实现配电线路的正常监控和故障识别、隔离和非故障区段恢复供电。
　　FTU 的功能与 DTU 类似，同样具备遥测、遥信、遥控、数据传输、故障识别、隔离、恢复供电及保护、就地操作、环网功能、定值下装、上传功能、当地维护功能、自诊断、自恢复功能、电源 UPS 和电池维护功能等。
　　配变终端设备（TTU）
　　TTU 主要用于监测并记录配电变压器运行工况。它根据低压侧三相电压、电流采样值，每隔 1 - 2 分钟计算电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能等运行参数，记录并保存一段时间（一周或一个月）和典型日上述数组的整点值，电压、电流的值、值及其出现时间，供电中断时间及恢复时间，记录数据保存在装置的不挥发内存中，在装置断电时记录内容不丢失。
　　配网主站通过通信系统定时读取 TTU 测量值及历史记录，能够及时发现变压器过负荷及停电等运行问题，根据记录数据，统计分析电压合格率、供电可靠性以及负荷特性，并为负荷预测、配电网规划及事故分析提供基础数据。如不具备通信条件，使用掌上电脑每隔一周或一个月到现场读取记录，事后转存到配网主站或其它分析系统。TTU 构成与 FTU 类似，由于只有数据采集、记录与通信功能，而无控制功能，结构要简单得多。为简化设计及减少成本，TTU 由配变低压侧直接变压整流供电，不配备蓄电池。在就地有无功补偿电容器组时，为避免重复投资，TTU 要增加电容器投切控制功能。
　　TTU 具有适用于供电公司、县级电力公司、发电厂、工矿企业、部队院校、农村乡电管站、100 - 500KVA 配电变压器台变的监测与电能计量，配合用电监察进行线损考核，还能通过 GPRS 通信网络将所有数据送到用电管理中心，为低压配电网络优化进行提供真实准确的决策依据等特点。其功能包括 “四合一” 综合功能（集计量、电能质量监测、配变工况监测、无功补偿四项功能于一体）、智能无功补偿（智能式电容器可自成系统，电容器自动投切，实现自动无功补偿）、组网灵活（遵循国家电网公司与南网公司现行配变监测系统规约，方便接入电力企业现有的负荷管理系统与配电管理系统，提供完整的电压无功实时信息，亦可独立组成无功实时信息系统）、工程简便（装置结构简洁，内部接线少而清晰，电容器积木式组合，便于安装、维护，更方便优化调整补偿容量）。
　　远程终端设备（RTU）
　　RTU（Remote Terminal Unit）是一种远端测控单元装置，负责对现场信号、工业设备的监测和控制。与常用的可编程控制器 PLC 相比，RTU 通常要具有优良的通讯能力和更大的存储容量，适用于更恶劣的温度和湿度环境，提供更多的计算功能。正是由于 RTU 完善的功能，使得 RTU 产品在 SCADA 系统中得到了大量的应用。远程终端设备（RTU）是安装在远程现场的电子设备，用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备。RTU 将测得的状态或信号转换成可在通信媒体上发送的数据格式。它还将从中央计算机发送来得数据转换成命令，实现对设备的功能控制。
　　RTU 具有通讯距离较长、用于各种环境恶劣的工业现场、模块结构化设计便于扩展、在具有遥信、遥测、遥控领域的水利，电力调度，市政调度等行业广泛使用等特点。其功能包括采集状态量并向远方发送（带有光电隔离，遥信变位优先传送）、采集数据量并向远方发送（带有光电隔离）、直接采集系统工频电量（实现对电压、电流、有功、无功的测量并向远方发送，可计算正反向电度）、采集脉冲电度量并向远方发送（带有光电隔离）、接收并执行遥控及返校、程序自恢复、设备自诊断（故障诊断到插件级）、设备自调、通道监视、接收并执行遥调、接收并执行校时命令（包括 GPS 对时功能选配）、与两个及两个以上的主站通讯、采集事件顺序记录并向远方发送、提供多个数字接口及多个模拟接口、可对每个接口特性进行远方 / 当地设置、提供若干种通信规约（每个接口可以根据远方 / 当地设置传输不同规约的数据）、接受远方命令选择发送各类信息、可转发多个子站远动信息、当地显示功能（当地接口有隔离器）、支持与扩频、微波、卫星、载波等设备的通讯、选配及多规约同时运行（如 DL451 - 91 CDT 规约，同进应支持 POLLING 规约和其他国际标准规约，如 DNP3.0、SC1801、101 规约）、可通过电信网和电力系统通道进行远方设置。
　　主要区别
　　DTU 是 SOCKET 连接的客户端，因此只有 DTU 是不能完成数据的无线传输的，还需要有后台软件的配合一起使用。FTU 与 RTU 有以下区别：FTU 体积小、数量多，可安置在户外馈线上，设有变送器，直接交流采样，抗高温，耐严寒，适应户外恶劣的环境；而 RTU 安装在户内，对环境要求高；FTU 采集的数据量小，通信速率要求较低，可靠性要求较高；而 RTU 采集的数据量大，通信速率较高，可靠性要求高，有专用通道。TTU 则是单一功能单元，仅对配电变压器的信息采集和控制。