配電自動化設(shè)備在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

杜文輝

【摘 要】隨著我國用電量的快速增長和對電能質(zhì)量要求的日益嚴(yán)格，自動化、信息化、智能化設(shè)備在電力調(diào)度中的應(yīng)用已成為一種趨勢。本文利用數(shù)值數(shù)據(jù)分析了配電自動化和電力調(diào)度自動化的發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)分析了配電自動化的幾種應(yīng)用功能和常用系統(tǒng)。選取具有代表性的FDU配電自動化終端，分析其對供配電電能質(zhì)量、設(shè)備利用率、經(jīng)濟(jì)性和安全性的影響。

【關(guān)鍵詞】配電自動化；電力調(diào)度；應(yīng)用

中圖分類號： TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）34-0028-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.34.010

0 前言

要想更有效地發(fā)揮電力系統(tǒng)的功能，就必須要對用戶側(cè)用電設(shè)備、通信裝置、網(wǎng)絡(luò)管理軟件、輸電網(wǎng)絡(luò)、測控系統(tǒng)等多個模塊進(jìn)行合理調(diào)度。2011年以來，中國大力建設(shè)第二批配電自動化項目，為配電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的發(fā)展注入了新的活力。當(dāng)今的綜合智能配電網(wǎng)設(shè)備可以通過對電網(wǎng)數(shù)據(jù)的智能測量、分析和自動動作來提高供電質(zhì)量和供電穩(wěn)定性。

1 配網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

智能電網(wǎng)是實現(xiàn)我國電力發(fā)電量、供配穩(wěn)定性、供電質(zhì)量進(jìn)一步提升的最佳途徑，由下表便可見智能化發(fā)展在國家電力十三五規(guī)劃中所占投資比重之大。成熟的智能配電自動化設(shè)備是實現(xiàn)供配電自動化和智能化的載體和核心，是我國電力部門研究和發(fā)展的關(guān)鍵目標(biāo)。智能配電自動化設(shè)備的集成化是當(dāng)今中國的發(fā)展目標(biāo)和趨勢，所謂電氣一體化可以分為以下幾個方面：中國將抽象的地理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為信息語言，為覆蓋全國的輸配電網(wǎng)提供衛(wèi)星定位，使工作人員能夠準(zhǔn)確鎖定和檢測運(yùn)行平臺上各地的配電設(shè)備工作狀態(tài)；調(diào)度自動化系統(tǒng)中的子自動化系統(tǒng)的信息可以交互，不同子系統(tǒng)可以協(xié)調(diào)與合作，而不會干擾它們各自任務(wù)的完成；由于采用了分布式和開放性原則，配電系統(tǒng)在環(huán)境包容性、兼容性上有顯著提升；配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)模式從單一模式轉(zhuǎn)變?yōu)殡p網(wǎng)甚至多網(wǎng)機(jī)制，順應(yīng)了未來網(wǎng)絡(luò)適配需要并提升了傳輸速率；能夠支持多種操作系統(tǒng)，讓設(shè)備在多種系統(tǒng)背景下都能穩(wěn)定運(yùn)行；采用更加先進(jìn)的軟件平臺，能夠通過二端口準(zhǔn)確而快速地接受外部信息；利用先進(jìn)的遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)和診斷技術(shù)，為最終實現(xiàn)一體化保駕護(hù)航。

2 配網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 智能的配網(wǎng)自動化終端設(shè)備

配網(wǎng)自動化終端設(shè)備的類別可劃分為變電站終端、饋線終端、輸配變終端，其中配電網(wǎng)絡(luò)終端的具體構(gòu)成部分包括遙控測試模塊、電源模塊、核心控制CPU模塊以及網(wǎng)絡(luò)故障指示裝置。配電網(wǎng)自動化終端設(shè)備的工作原理是通過檢查柱上開關(guān)和互感器狀態(tài)，跟蹤測量環(huán)形輸配電網(wǎng)、變電站和配電控制室的工作電壓及其他電氣狀態(tài)信息，配合光纖傳輸技術(shù)，將獲得的數(shù)據(jù)信息和終端的二次信號采集通道相銜接以完成數(shù)據(jù)的傳輸和錄入，最后再利用機(jī)械裝置實現(xiàn)開關(guān)通斷、電壓調(diào)節(jié)、發(fā)出警報等一系列智能化動作。

2.2 基于新型智能FTU的自動化設(shè)備

自動化保護(hù)設(shè)備運(yùn)用在傳統(tǒng)的架空配電線路故障中時，變電站饋線斷路器保護(hù)動作出口經(jīng)常跳閘，要利用人工故障診斷恢復(fù)供電。這樣，維修人員多、停電時間長、供電可靠性低?，F(xiàn)有的配電網(wǎng)自動化一般是基于電壓-時間FTU自動設(shè)備，不依賴通信。當(dāng)故障發(fā)生時，仍受變電站饋線出口斷路器保護(hù)跳閘，不能依靠主饋線自動化和智能分布式饋線自動化終端內(nèi)部之間的數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)故障精確定位和跳閘。如果發(fā)生永久性故障，且故障發(fā)生在末端，將對配電網(wǎng)和用戶設(shè)備造成多次短路沖擊，恢復(fù)時間長，供電可靠性低。然而，新型的智能分布式饋線自動化設(shè)備具有突出優(yōu)勢，其不需要主站與饋線自動化終端之間的數(shù)據(jù)交換，只要通過FTU之間的時間協(xié)作，就可以通過連續(xù)重合實現(xiàn)故障的自動恢復(fù)，保證準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)并隔離后段線路故障或單個用電負(fù)荷，縮少停電影響的供電范圍，最大限度提高供電可靠性和穩(wěn)定性。

3 配電自動化設(shè)備的使用給電力調(diào)度帶來的優(yōu)勢

3.1 供配電質(zhì)量的提升

配電自動化設(shè)備將電壓狀態(tài)監(jiān)測范圍從以往的局限在母線上轉(zhuǎn)變?yōu)檠鼐€路均可實時測控，讓檢修人員可以及時發(fā)現(xiàn)較偏遠(yuǎn)地區(qū)的供配電和用電情況，快速找到故障線路并通過遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)進(jìn)行維修和調(diào)控。配電自動化設(shè)備在提升電能質(zhì)量方面的優(yōu)勢可歸納為：將頻率偏差控制在我國規(guī)定的±0.2HZ（容量較大或特殊情況可以放寬到±0.5HZ）以內(nèi)；當(dāng)三相電壓失衡或線路平均承壓超過平均值規(guī)定時采取動作；當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生振蕩，產(chǎn)生電壓波動或是危害性極大的二次諧波甚至多次諧波時能有效抑制或抵消?，F(xiàn)在的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中常用到UPS（Uninterruptible Power System）——自動供電設(shè)備，這是為了在系統(tǒng)出現(xiàn)欠電壓、過電壓、電壓上升和下降以及斷電等故障的時候能自動做出反應(yīng)。配電系統(tǒng)與配電自動化設(shè)備相互配合，充分發(fā)揮配電網(wǎng)與配電設(shè)備的自動化、智能化特點(diǎn)，幫助配電網(wǎng)為用戶提供更可靠、更優(yōu)質(zhì)的電力供應(yīng)。

3.2 設(shè)備效率及經(jīng)濟(jì)效益的提升

當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)對稱輸電線路承壓不均、變壓器供電側(cè)與用戶側(cè)輕重載失調(diào)、設(shè)備容量疏于規(guī)劃或過渡規(guī)劃導(dǎo)致設(shè)備過負(fù)荷或欠負(fù)荷等情況時，配電網(wǎng)中的設(shè)備、線路乃至整個系統(tǒng)的利用率都會大幅下降，對經(jīng)濟(jì)利益的影響也是不言而喻的。配電自動化設(shè)備一方面能發(fā)出預(yù)警并在監(jiān)測屏幕上推送自己利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫得出的推薦解決方案，提示相關(guān)工作人員及時診斷和調(diào)控故障區(qū)域。另一方面能根據(jù)設(shè)定先做一些自動動作處理，如緊急跳閘、切斷斷路器或是調(diào)壓等，避免停電范圍擴(kuò)大和故障危害加深。目前，支柱負(fù)載開關(guān)廣泛應(yīng)用于10kV配電網(wǎng)。當(dāng)它與配電自動化設(shè)備配合使用相應(yīng)的原理和結(jié)構(gòu)時，不僅能夠有效地控制電網(wǎng)中停電次數(shù)，縮小每次停電的范圍，保證電力公司的經(jīng)濟(jì)效益，而且在大多數(shù)情況下，自動化設(shè)備還能通過智能調(diào)節(jié)和控制開關(guān)動作，基本實現(xiàn)免維護(hù)、非手動操作。

3.3 通過SA、SE保證電力調(diào)度中的安全性

SA是Security Analysis——安全分析的縮寫，SE是State Estimation——狀態(tài)估計的縮寫。在電氣工程領(lǐng)域，SA有靜態(tài)和動態(tài)之分，但不論是靜態(tài)安全分析還是動態(tài)安全分析，主旨都是通過分析電力線路或配電網(wǎng)由于系統(tǒng)內(nèi)部、外界自然因素以及人為操作不當(dāng)?shù)仍蛞鸬木€路故障，利用計算機(jī)預(yù)先計算出現(xiàn)這些故障的可能性，然后檢查現(xiàn)有系統(tǒng)中的安全儲備數(shù)據(jù)是否足夠并實時自動匹配解決策略。電力輸配電網(wǎng)絡(luò)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，很多具體運(yùn)行狀態(tài)無法直接被測得或直觀地顯示出來，很多信息數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)化為人類能理解的表現(xiàn)形式的過程中，需要經(jīng)過大量的計算和換算，只靠人力無法滿足準(zhǔn)確度和速度方面的要求。這時候就要通過SE來記錄并轉(zhuǎn)化測得的數(shù)據(jù)，估算出系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)并和穩(wěn)定時的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以此來得出準(zhǔn)確的判斷，使故障能被及時有效地處理。另外，SE、SA在配電自動化設(shè)備中往往和防火墻等防護(hù)軟件配合，保證不同任務(wù)的數(shù)據(jù)能獨(dú)立運(yùn)行和完成，不會干擾到其他系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，避免交叉混亂導(dǎo)致事故發(fā)生?？梢?，目前配電自動化設(shè)備通過添加SA、SE等先進(jìn)的應(yīng)用軟件，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

4 結(jié)語

配電自動化設(shè)備的智能應(yīng)用是實現(xiàn)合理、經(jīng)濟(jì)電力調(diào)度過程中必須克服的技術(shù)難題；電力調(diào)度的自動化和智能化是建設(shè)智能電網(wǎng)的前提。今天的配電網(wǎng)自動化設(shè)備包括AGG、EDC、CMS等調(diào)節(jié)系統(tǒng)，結(jié)合SA、SE、UPS等自動供電設(shè)備，在10KV及以下線路和負(fù)載開關(guān)已逐漸普及并相當(dāng)有效應(yīng)用。我國建成集可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、包容性、科學(xué)性于一體的綜合配電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)已指日可待。

【參考文獻(xiàn)】

[1]潘彬.關(guān)于電力調(diào)度自動化設(shè)備的檢修與管理的思考[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（23）：205.

[2]王穎杰.電氣自動化技術(shù)在供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2018（15）：95+98.