配電自動(dòng)化技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

左志亮

（連云港三新供電服務(wù)有限公司 灌云分公司，江蘇 連云港 222200）

0 引 言

智能電網(wǎng)將現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合，通過各種平臺(tái)來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。目前，國家加大了對(duì)科技創(chuàng)新的投資，以促進(jìn)人工智能和高端自動(dòng)化技術(shù)的全面發(fā)展。在智能電網(wǎng)的分配階段，采用自動(dòng)化技術(shù)是順應(yīng)社會(huì)發(fā)展潮流的舉措，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到智能電網(wǎng)中可以更好地貫徹可持續(xù)發(fā)展的思想，既能降低環(huán)境污染，又能為國家和企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益[1]。

在電力配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)中，其最突出的問題就是傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)管理方式不能完全實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)的全自動(dòng)化管理，也不能對(duì)配網(wǎng)故障進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)，且無論是故障查找還是故障定位都需要很長時(shí)間，導(dǎo)致配電自動(dòng)化技術(shù)管理應(yīng)用質(zhì)量無法達(dá)到預(yù)期要求。通過配電自動(dòng)化運(yùn)行和開發(fā)，能夠保證在出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)進(jìn)行故障定位和處理，并向工作人員反饋有關(guān)的故障信息，提高故障處理的效率。目前，配電系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行的首要目的是確保電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，避免因電力系統(tǒng)的不正常運(yùn)行而引起各種安全事故。同時(shí)，配電系統(tǒng)的自動(dòng)化可以有效地防止由于電網(wǎng)運(yùn)行不穩(wěn)定所帶來的各種負(fù)面影響，從而提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益，保障電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定[2]。

1 自動(dòng)化技術(shù)在智能電網(wǎng)配電中應(yīng)用的優(yōu)勢

1.1 兼容性

智能電網(wǎng)的兼容性是其重要的特點(diǎn)，隨著社會(huì)的快速發(fā)展，能耗問題被人們所重視。在電力系統(tǒng)中，大量的電子元件會(huì)造成諧波污染，而智能電網(wǎng)則能通過其兼容技術(shù)手段利用可再生資源進(jìn)行發(fā)電，如風(fēng)能發(fā)電、水力發(fā)電、太陽能發(fā)電等，一方面能夠減少資源能耗，另一方面可以對(duì)可再生資源的充分利用，消除諧波干擾帶來的危害，極大提高了供電的穩(wěn)定性和可靠性。

1.2 自愈性

智能化、自愈性是智能電網(wǎng)的重要特點(diǎn)，它對(duì)保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。智能電網(wǎng)的自我修復(fù)能力是指當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，由其自身的檢測功能來檢測故障的原因，在無人工干預(yù)的情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)修復(fù)。同時(shí)，智能電網(wǎng)還可以根據(jù)故障的實(shí)際情況對(duì)元器件進(jìn)行檢測、分析，作出正確的選擇，避免局部停電的蔓延，減少對(duì)電網(wǎng)的影響。

1.3 效率比較高

在電力市場的運(yùn)營中，加強(qiáng)智能信息系統(tǒng)的應(yīng)用，可以在一定程度上減少電力生產(chǎn)和分配的費(fèi)用，節(jié)省資金，而利用先進(jìn)的信息技術(shù)可以有效提升電力市場的運(yùn)營效率，從而獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。自動(dòng)化技術(shù)是一種集發(fā)電、配電、后期維護(hù)為一體的綜合網(wǎng)絡(luò)體系，是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)發(fā)展的必然要求。因此，采用自動(dòng)化技術(shù)可以有效地提升整個(gè)智能電網(wǎng)的運(yùn)行效率，并對(duì)整個(gè)電網(wǎng)進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)[3]。

2 自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)在配電網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

2.1 數(shù)據(jù)采集技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)據(jù)采集技術(shù)是一種新型電力管理與控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的自動(dòng)監(jiān)測與管理，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與處理。在配電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)突發(fā)事故時(shí)，為了保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全，應(yīng)及時(shí)采取應(yīng)急措施。

2.2 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用

隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)也在不斷地發(fā)生著變革。通信技術(shù)的發(fā)展使配電網(wǎng)絡(luò)的信息化程度得到了進(jìn)一步的提升，同時(shí)，通過通信技術(shù)對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行科學(xué)的管理。以配電自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制為例，通過對(duì)遠(yuǎn)程終端進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理，對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，從而達(dá)到控制的目的。同時(shí)，由于信息技術(shù)的不斷更新與優(yōu)化，使得傳統(tǒng)的配電網(wǎng)得到了新的發(fā)展，尤其是在通信衛(wèi)星和空間技術(shù)的幫助下，實(shí)現(xiàn)了配電自動(dòng)化的應(yīng)用。通過對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，可以使其在山區(qū)、無人區(qū)得到更好的覆蓋，從而達(dá)到更精確的目的和價(jià)值，對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)的安全和維護(hù)起到更好的作用。

3 提高自動(dòng)化技術(shù)在智能電網(wǎng)配電中的應(yīng)用策略

3.1 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化

在電網(wǎng)的調(diào)度管理中，采用了電氣自動(dòng)化技術(shù)，建立了一個(gè)以調(diào)度為核心的自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)，并與電廠、電網(wǎng)中心及其附屬的變電所相連，可以有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)控制和管理。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化不但可以優(yōu)化電網(wǎng)的調(diào)度，還可以保證整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的安全和穩(wěn)定。通過對(duì)電網(wǎng)電壓、電流、負(fù)載等多種參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測，提高電網(wǎng)的調(diào)度效率，不需要大量的人力去進(jìn)行管理和調(diào)度，這將極大地減少人為因素對(duì)電網(wǎng)調(diào)度造成的影響。同時(shí)，通過電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化能夠及時(shí)掌握電力設(shè)備的運(yùn)行狀況、負(fù)荷等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力生產(chǎn)、電網(wǎng)的全面實(shí)時(shí)監(jiān)測，既能保證員工的生命安全，又能降低電網(wǎng)調(diào)度中不必要的資源損失，對(duì)預(yù)防安全事故有積極作用，符合國家節(jié)能的要求。

3.2 故障定位

智能配電網(wǎng)絡(luò)的工作頻率為50 Hz，而正弦波的工作時(shí)間為20 ms。根據(jù)科學(xué)的計(jì)算，一個(gè)正弦波被分成80點(diǎn)，每一個(gè)分散點(diǎn)都在250 μs，這時(shí)，計(jì)時(shí)器會(huì)被激活，每隔250μs，就會(huì)進(jìn)行一次定時(shí)的斷電，當(dāng)信號(hào)達(dá)到時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)開始收集，然后通過接口和模擬數(shù)字（Analog to Digital，AD）轉(zhuǎn)換芯片將所有的數(shù)據(jù)都傳送到指定的地點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)，為下一步的分析工作打下基礎(chǔ)。對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如果滿足標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)通過發(fā)送程序?qū)⑵鋫魉偷綄?duì)應(yīng)的模塊中；如果出現(xiàn)了異?；蚱睿枰M(jìn)行深入的分析和研究，以確定故障的種類和原因。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，智能配電網(wǎng)絡(luò)會(huì)自動(dòng)分析故障，從而判斷系統(tǒng)是否能夠正常工作，并編制出一份清晰的可行性報(bào)告，報(bào)告內(nèi)容包括對(duì)修理的要求、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定、維護(hù)計(jì)劃的科學(xué)性和合理性。通過對(duì)故障數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，可以對(duì)設(shè)備未來的運(yùn)行時(shí)間、當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行深入分析，便于故障維護(hù)[4]。

3.3 電力系統(tǒng)自動(dòng)化實(shí)時(shí)仿真技術(shù)

仿真技術(shù)就是對(duì)電網(wǎng)的負(fù)載進(jìn)行仿真，使其能夠在實(shí)際工作情況下進(jìn)行負(fù)載的動(dòng)態(tài)模擬，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)新研制設(shè)備的測試。目前，國內(nèi)對(duì)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)模擬技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，其中包括模擬模型和動(dòng)力學(xué)模型的建立。目前，已有專業(yè)的模擬實(shí)驗(yàn)室可以顯示真實(shí)的電力負(fù)載動(dòng)態(tài)。利用電力自動(dòng)化實(shí)時(shí)模擬系統(tǒng)，對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，并對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)，從而保證了電網(wǎng)的穩(wěn)定。

3.4 電力信息系統(tǒng)的構(gòu)建

電力信息系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用必須從共享、監(jiān)控和安全保障3個(gè)角度把握建設(shè)應(yīng)用的規(guī)范要求。首先，在建立配電網(wǎng)中，必須對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃，這主要是因?yàn)槠淇傮w規(guī)模比較大。在智能化電網(wǎng)的背景下，現(xiàn)代電網(wǎng)系統(tǒng)包含了多個(gè)子系統(tǒng)，它可以增強(qiáng)各子系統(tǒng)的協(xié)同工作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的各種信息、數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的收集與管理，提高電網(wǎng)的總體運(yùn)行效率。從宏觀的角度來看，有了統(tǒng)一的信息管理，就可以保證監(jiān)控的執(zhí)行。此外，配電自動(dòng)化與智能化電網(wǎng)的集成將使各相關(guān)的電力系統(tǒng)的運(yùn)行信息在智能電網(wǎng)中得以共享，使其自身的品質(zhì)有所提高。如果采用了配電網(wǎng)自動(dòng)化，那么信息傳送中的畸變問題就會(huì)大大降低，而且電網(wǎng)系統(tǒng)自身的故障率也會(huì)降低。另外，配電網(wǎng)的集成可以保證電網(wǎng)的正常工作，保證發(fā)生故障時(shí)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)測。不僅有助于提高電力系統(tǒng)的安全預(yù)警精準(zhǔn)度，而且在電力系統(tǒng)的整體運(yùn)營中起到了很大的作用。

3.5 新技術(shù)與設(shè)備的應(yīng)用

隨著電力技術(shù)的發(fā)展，配電自動(dòng)化的建設(shè)能夠使電網(wǎng)的可靠性、電能質(zhì)量得到提高，從而保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。長期以來，電力公司對(duì)農(nóng)村電網(wǎng)進(jìn)行改造，使電網(wǎng)的設(shè)備和運(yùn)行得到了全面的提高。配電網(wǎng)建設(shè)單位要根據(jù)國家電網(wǎng)建設(shè)的需要，積極地進(jìn)行電力專用網(wǎng)的建設(shè)和改造，為地區(qū)配電自動(dòng)化的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。對(duì)電網(wǎng)的網(wǎng)架布局進(jìn)行優(yōu)化，可以為能源提供動(dòng)力，使電力運(yùn)行得到充分的實(shí)施，并在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善通信系統(tǒng)，利用新技術(shù)來減少通信費(fèi)用，使整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)得以實(shí)現(xiàn)。此外，完善的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)可以推動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò)調(diào)控系統(tǒng)的升級(jí)和功能的拓展[5]。

3.6 IDS系統(tǒng)的應(yīng)用

入侵檢測系統(tǒng)（Intrusion Deteotion System，IDS）是為了適配和改進(jìn)配電自動(dòng)化而誕生的，它是自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分。它由主站、子站和配電開關(guān)監(jiān)控終端（Feder Terinal Unit，F(xiàn)TU）組成，它的功能包括數(shù)據(jù)收集、整理和系統(tǒng)監(jiān)控。首先，IDS可以根據(jù)自動(dòng)化系統(tǒng)的特性采集智能終端的數(shù)據(jù)，并通過分析相關(guān)的數(shù)據(jù)來判斷和評(píng)價(jià)系統(tǒng)的工作狀況；其次，利用光纖將主站和子站之間的通信網(wǎng)絡(luò)建立起來，可以對(duì)用戶界面和整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行操作，并通過通信接口檢測整個(gè)系統(tǒng)。分析了該系統(tǒng)的智能化程度，使其在運(yùn)行中得到充分的保障。IDS系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)查詢和操作管理，從而提高了自動(dòng)化系統(tǒng)的管理水平。IDS在電力行業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛，既能保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，又能保證電力的運(yùn)行安全，同時(shí)滿足低碳化的發(fā)展需要，有利于環(huán)境和資源的節(jié)約。因此，IDS系統(tǒng)的應(yīng)用，符合可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排的需求。

3.7 專業(yè)培訓(xùn)

為適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)配電網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展，必須大力發(fā)展配電網(wǎng)自動(dòng)化的人才，并積極開展配網(wǎng)自動(dòng)化的培訓(xùn)。為保證培訓(xùn)效果，公司可以請(qǐng)業(yè)內(nèi)專家授課，著重闡述配電自動(dòng)化系統(tǒng)的具體實(shí)施方案。針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中存在的問題，對(duì)有電和無電的跳閘進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，保證了短時(shí)間的重合閘能夠互相協(xié)作，應(yīng)當(dāng)對(duì)工作人員提供專業(yè)的培訓(xùn)。在培訓(xùn)過程中，要將理論和實(shí)踐結(jié)合起來，從工作中找到問題的切入點(diǎn)，并按照由點(diǎn)到面、由淺入深的原則對(duì)員工進(jìn)行自動(dòng)化技術(shù)的培訓(xùn)，從而為電力系統(tǒng)的維護(hù)和應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

3.8 提升運(yùn)行管理水平，讓投入與產(chǎn)出成正比

在配電自動(dòng)化的建設(shè)和運(yùn)營管理中，要不斷提高運(yùn)營管理水平，以達(dá)到預(yù)期的投資和產(chǎn)出比例。在智能化的電力系統(tǒng)中，配電自動(dòng)化的運(yùn)營和管理需要多方面的協(xié)調(diào)和協(xié)作。要建設(shè)一支高素質(zhì)的電力系統(tǒng)運(yùn)維管理隊(duì)伍，保證其具有專業(yè)的操作管理知識(shí)，具有高度的責(zé)任心，能夠有效地監(jiān)督，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行危險(xiǎn)故障的預(yù)警。提高供電企業(yè)的運(yùn)營管理水平，提高供電企業(yè)的效率和質(zhì)量。在配電自動(dòng)化的運(yùn)行模式選擇上，應(yīng)充分考慮到電力系統(tǒng)的實(shí)際需求和電力公司自身的特點(diǎn)。根據(jù)工作環(huán)境和管理目標(biāo)的不同，可以靈活地選擇各種信息的發(fā)送模式，并在主傳送模式出現(xiàn)故障時(shí)快速啟動(dòng)備用模式。加強(qiáng)電力系統(tǒng)各部門的協(xié)作，保證信息互通，共享傳輸，做好信息交流和反饋，一旦出現(xiàn)問題，就及時(shí)采取緊急措施，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)營管理效能。優(yōu)化配電自動(dòng)化的運(yùn)營管理，建立責(zé)任體系，使各部門、各崗位職責(zé)明確，一旦出現(xiàn)問題，就責(zé)任到人，采取相應(yīng)的解決措施。同時(shí)，這種快速反應(yīng)的管理機(jī)制還可以降低配電自動(dòng)化的運(yùn)營和管理費(fèi)用，提高運(yùn)營監(jiān)督的效率，為電力公司的長期、穩(wěn)定發(fā)展提供了有力的保障。配電自動(dòng)化的運(yùn)行管理要做到事無巨細(xì)，確保監(jiān)督和管理的頻率和成效，使配電自動(dòng)化的運(yùn)行更加穩(wěn)定和安全。

4 結(jié) 論

在智能電網(wǎng)中采用配電自動(dòng)化，可以有效提高電力系統(tǒng)的信息化管理水平，既可以監(jiān)測電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，又可以對(duì)電力系統(tǒng)的安全事故進(jìn)行自動(dòng)控制，從而提高電力系統(tǒng)的供電可靠性。隨著我國對(duì)電力市場的需求和對(duì)智能電網(wǎng)的適應(yīng)性的提高，將會(huì)有很大的發(fā)展空間。