配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)問題淺談

王一超

摘 要：配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于提高電網(wǎng)運(yùn)行安全可靠性具有重要作用，同時(shí)能夠大大降低工作人員負(fù)擔(dān)。但配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在應(yīng)用過程中，也存在著一些亟待解決的問題。文章就當(dāng)前電網(wǎng)自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，并對(duì)其應(yīng)用現(xiàn)狀及前景進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；自動(dòng)化；現(xiàn)狀；前景

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）14-0083-02

從上世紀(jì)末開始，我國(guó)開始對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)進(jìn)行改造升級(jí)，其中最重要的技術(shù)突破是采用了配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)。配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)是信息和自動(dòng)控制兩種技術(shù)的結(jié)合，目前來說，在我國(guó)電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)較之以前有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍舊處于自動(dòng)化水平較低的階段。為保證我國(guó)電網(wǎng)自動(dòng)化水平的進(jìn)一步提高，確保電網(wǎng)運(yùn)行安全，及時(shí)對(duì)電網(wǎng)故障進(jìn)行診斷和處理，我們必須進(jìn)一步認(rèn)清配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)。

1 配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)主要分為三大類，電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控、電網(wǎng)調(diào)度以及變電子站自動(dòng)控制系統(tǒng)。其中電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控是對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)各設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集、上傳、分析和處理，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備或者線路故障，并盡快加以排除；電網(wǎng)調(diào)度功能是針對(duì)電網(wǎng)覆蓋區(qū)域內(nèi)用電負(fù)荷分布情況進(jìn)行自動(dòng)調(diào)度，以便充分利用電網(wǎng)容量進(jìn)行合理的調(diào)度；變電子站控制系統(tǒng)主要對(duì)變電站一次和二次側(cè)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)化管理，并對(duì)各設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和上傳，與上級(jí)主站進(jìn)行數(shù)據(jù)溝通。

①自動(dòng)化饋線技術(shù)。該技術(shù)通常應(yīng)用于用戶與變電站之間，二者之間采用自動(dòng)化饋線進(jìn)行故障檢測(cè)、診斷、隔離以及檢修，此外還利用此技術(shù)進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的測(cè)采、用戶端檢測(cè)以及線路運(yùn)行過程的優(yōu)化。

②變電站自動(dòng)化技術(shù)。該技術(shù)主要用于減輕變電站工作人員工作負(fù)擔(dān)，提高電站運(yùn)行可靠性和安全性。主要技術(shù)內(nèi)容包括變電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控，對(duì)設(shè)備運(yùn)行和故障參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控；變電站故障自動(dòng)保護(hù)和隔離，利用二次設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)繼電保護(hù)器等進(jìn)行邏輯編程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)和故障隔離；實(shí)現(xiàn)與上級(jí)主站之間的數(shù)據(jù)交流，包括電站運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳、上級(jí)主站命令執(zhí)行等，并且其安全性和可靠性越來越高。

③配電網(wǎng)自動(dòng)調(diào)度技術(shù)。電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大導(dǎo)致了區(qū)域內(nèi)負(fù)荷不均衡矛盾的逐步突出，自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)能夠依照既定程序?qū)φ麄€(gè)電網(wǎng)內(nèi)電力負(fù)荷與供應(yīng)進(jìn)行科學(xué)調(diào)配，充分利用電網(wǎng)內(nèi)資源，確保居民的用電安全。

④故障診斷技術(shù)。配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)針對(duì)不同的電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備以及線路采用不同的故障診斷方法。遠(yuǎn)動(dòng)通道中斷檢測(cè)診斷技術(shù)主要用于解決遠(yuǎn)動(dòng)通道中斷導(dǎo)致的地調(diào)喪失對(duì)變電子站監(jiān)控的問題，通過數(shù)字、模擬、IP監(jiān)測(cè)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)通道的故障診斷和及時(shí)隔離；二次設(shè)備故障診斷技術(shù)主要解決二次側(cè)保護(hù)設(shè)備突發(fā)故障時(shí)故障原因分析以及故障點(diǎn)定位的問題，能夠確保電站運(yùn)行的安全性。

⑤仿真技術(shù)。隨著仿真技術(shù)的成熟，越來越多的配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)采用仿真技術(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)模擬和訓(xùn)練，能夠很好地提高運(yùn)行操作人員的技術(shù)水平。

2 配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 配電網(wǎng)主站建設(shè)

目前國(guó)內(nèi)配電網(wǎng)主站自動(dòng)化建設(shè)步伐較快，所采用的現(xiàn)場(chǎng)CAN總線技術(shù)符合IEC61968標(biāo)準(zhǔn)的要求，可與多種信息集成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的交互溝通，同時(shí)建立了較為完備的故障診斷與處理模塊。

但是存在的問題是并非所有的主站建設(shè)都已完成上述兩個(gè)技術(shù)突破，部分主站在建設(shè)過程中依舊采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式的通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)溝通，無法與協(xié)議外的平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)互換，造成了系統(tǒng)冗余、拖沓等缺點(diǎn)，且系統(tǒng)內(nèi)的各類接口標(biāo)準(zhǔn)不一，無法進(jìn)行統(tǒng)一的維護(hù)與管理。互換性差帶來的結(jié)果必然是維護(hù)成本的增加，因此在此后的智能電站建設(shè)過程中，必須建立起統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，采用統(tǒng)一的通訊協(xié)議，標(biāo)準(zhǔn)化接口進(jìn)行建設(shè)，一方面降低維護(hù)成本投入，另一方面也能大大提高系統(tǒng)安全性和可靠性，實(shí)現(xiàn)與其他主站之間的數(shù)據(jù)互換與共享。

2.2 配電網(wǎng)自動(dòng)化終端

配電網(wǎng)終端技術(shù)和設(shè)備在電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展的過程中得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。目前采用的智能終端解決了困擾電網(wǎng)許久的戶外嚴(yán)苛環(huán)境下的終端設(shè)備可靠性問題，并開發(fā)了新一代的超級(jí)備用電源-超級(jí)電容器，作為新型的儲(chǔ)能單元。該超級(jí)電容單體儲(chǔ)能量可以高達(dá)上千法拉，且與同級(jí)別蓄電池相比具有功率密度大、充電速度快、充電電流大、充點(diǎn)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，此外，該種儲(chǔ)能裝置的可靠性大大提高，維護(hù)工作量反而減小。

2.3 通信網(wǎng)絡(luò)

配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)過程，最早是電流載波通信，這種通信方式具有簡(jiǎn)便、易于電網(wǎng)操作等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在屏蔽性能弱、抗干擾能力差、傳輸數(shù)據(jù)量小、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。而近年來廣泛應(yīng)用于配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的方式則是依靠以太網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng)以及GPRS技術(shù)等作為支撐，采用光纖敷設(shè)的方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，大大提高了傳輸速率，同時(shí)雙絞線屏蔽電纜能夠很好的對(duì)信號(hào)進(jìn)行保護(hù)，能夠在很大程度上防止信號(hào)污染。此外，采用以太網(wǎng)通用協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，能夠充分利用其自愈功能，確保數(shù)據(jù)信號(hào)的真實(shí)可靠。

3 配電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)

3.1 提高二次設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合程度

二次設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)中，繼電保護(hù)器的動(dòng)作速率和準(zhǔn)確率直接關(guān)系到電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠性以及故障突發(fā)時(shí)的切備用速率，能夠保證故障影響在一定范圍以內(nèi)而不造成全網(wǎng)大面積停電。目前由于配電網(wǎng)開關(guān)級(jí)聯(lián)數(shù)目巨大，分支多，同時(shí)供電半徑較小導(dǎo)致短路電流相差不大等問題，造成繼電保護(hù)器動(dòng)作困難，動(dòng)作指令不清晰。今后，隨著智能電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，以上問題將會(huì)逐步得到解決，從而能夠使繼電保護(hù)器在動(dòng)作時(shí)能夠獲得清晰的指令，提高二次設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)的配合準(zhǔn)確度，確保及時(shí)切除故障電路，確保全網(wǎng)電力供應(yīng)不受大的影響。

3.2 提高配電網(wǎng)自動(dòng)調(diào)度能力

配電網(wǎng)自動(dòng)調(diào)度設(shè)備利用率偏低是目前一些電網(wǎng)存在的普遍問題。依據(jù)N-1準(zhǔn)則，在手拉手架空線路以及其他雙環(huán)電纜線路中，規(guī)定最大負(fù)載率不得超過50%，因此在進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)度時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備充分利用，采用多供一備、互為備用以及多分段多聯(lián)絡(luò)等方式進(jìn)行配電調(diào)度，配合相應(yīng)的模塊化故障處理方案，以備突發(fā)故障采用。此外，還應(yīng)當(dāng)在提高運(yùn)行操作人員素質(zhì)方面展開，進(jìn)行定期培訓(xùn)，使工作人員充分認(rèn)識(shí)各種配電接線方式。

3.3 提高配電網(wǎng)應(yīng)急能力

目前多數(shù)電網(wǎng)已具備比較完備的故障應(yīng)急搶救預(yù)案，能夠在發(fā)生自動(dòng)饋線故障等典型故障時(shí)及時(shí)的進(jìn)行故障隔離和處理。但是針對(duì)大型自然災(zāi)害，例如大雪、暴雨、雷電、火災(zāi)以及地震等造成的區(qū)域性母線失壓等事故，則顯得應(yīng)急能力不足。因此，在電網(wǎng)建設(shè)與改造過程中，首先要對(duì)電源點(diǎn)以及電網(wǎng)布局進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，各分段之間的聯(lián)絡(luò)更加可靠、合理，當(dāng)突發(fā)自然災(zāi)害等事故時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)通過中壓配電網(wǎng)進(jìn)行電網(wǎng)負(fù)荷的順利轉(zhuǎn)移，且通過配電自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠快速完成這個(gè)過程，大大提高電網(wǎng)應(yīng)急能力。目前針對(duì)此問題的研究，已取得了不少成果，將科研成果快速轉(zhuǎn)化，能夠?yàn)樘岣吲潆娋W(wǎng)應(yīng)急能力提供助力。

4 結(jié) 語(yǔ)

配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)是智能電網(wǎng)改造中的重要技術(shù)，對(duì)于提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性和安全性意義重大。本文對(duì)變電站自動(dòng)化、饋線自動(dòng)化等自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的描述和分析，并針對(duì)目前電網(wǎng)存在的諸如通訊協(xié)議不一致、接口標(biāo)準(zhǔn)不一等問題進(jìn)行了剖析，最后對(duì)配電網(wǎng)今后的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討。

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