配電自動(dòng)化在配電生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

摘 要：電能是現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)、生活所需的核心能源，高質(zhì)量的電能供給，則對(duì)配電系統(tǒng)的工作性能提出了明確要求?；诖?，本文以配電自動(dòng)化技術(shù)作為分析對(duì)象，就該技術(shù)在配電生產(chǎn)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用方法展開分析，給出基于多技術(shù)的工作系統(tǒng)，針對(duì)系統(tǒng)構(gòu)建、所用核心技術(shù)和訓(xùn)練方法進(jìn)行介紹，最后選取實(shí)例進(jìn)行配電自動(dòng)化的應(yīng)用分析。以期通過(guò)研究明晰理論，為后續(xù)具體工作提供參考。

關(guān)鍵詞：配電自動(dòng)化；配電生產(chǎn)；供電質(zhì)量；通信技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）33-0115-02

前 言

配電自動(dòng)化（Distribution Automation）是指以配電網(wǎng)一次網(wǎng)架和設(shè)備為基礎(chǔ)，綜合利用計(jì)算機(jī)、信息及通信等技術(shù)，并通過(guò)與相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的信息集成，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)的監(jiān)測(cè)、控制和快速故障隔離，以此提高供電可靠性、改善供電質(zhì)量。該技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，可視作現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的體現(xiàn)，也切實(shí)提升了配電生產(chǎn)整體工作的有效性。對(duì)配電自動(dòng)化在配電生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行研究具有突出意義。

1 配電自動(dòng)化在配電生產(chǎn)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 提升生產(chǎn)作業(yè)安全性

配電自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，直接優(yōu)勢(shì)是提升了配電生產(chǎn)作業(yè)的安全性。在此前工作中，各地電力系統(tǒng)時(shí)常出現(xiàn)短路、斷路等問(wèn)題，影響供電作業(yè)，也可能導(dǎo)致觸電事故，我國(guó)2010～2015年間，因配電生產(chǎn)環(huán)節(jié)事故致死人數(shù)年均超過(guò)260人[1]。在配電自動(dòng)化技術(shù)條件下，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)異常，自動(dòng)化技術(shù)下的工作設(shè)備可以首先偵知該問(wèn)題，并給出警報(bào)，使問(wèn)題得到及時(shí)發(fā)覺(jué)和處理。與此同時(shí)，傳統(tǒng)模式下故障排除過(guò)程中的安全隱患也得以解除，分布于各處的工作構(gòu)件，可以較為有效的提供事故地點(diǎn)，便于人員進(jìn)行針對(duì)性處理，降低安全隱患。

1.2 提升生產(chǎn)供電質(zhì)量

我國(guó)供電質(zhì)量近年來(lái)逐漸上升，核心城市可以達(dá)到“四個(gè)9”的水平（供電10000h，允許停電1h），主要城市也能達(dá)到“三個(gè)9”的標(biāo)準(zhǔn)（供電1000h，允許停電1h）。為進(jìn)一步保證其他地區(qū)的供電質(zhì)量，配電自動(dòng)化技術(shù)得到了進(jìn)一步的重視。在實(shí)際工作中，無(wú)論電力系統(tǒng)配電生產(chǎn)的何種環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，主要該環(huán)節(jié)得到了智能化監(jiān)控，問(wèn)題往往能夠得到預(yù)先察覺(jué)。如變電器工作負(fù)荷過(guò)大的問(wèn)題，常規(guī)模式下，在變壓器損壞后問(wèn)題才得到處理，造成供電質(zhì)量下降。配電自動(dòng)化技術(shù)下，當(dāng)變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，就能得到發(fā)覺(jué)，進(jìn)行設(shè)備更換或者參數(shù)調(diào)整，避免問(wèn)題處理的滯后性。

2 配電自動(dòng)化在配電生產(chǎn)中的應(yīng)用方法

2.1 系統(tǒng)構(gòu)建

以常規(guī)電力系統(tǒng)的配電生產(chǎn)作為對(duì)象，配電自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用需要依托穩(wěn)定的架構(gòu)，以拓?fù)鋵W(xué)原理來(lái)看，系統(tǒng)架構(gòu)分為單片機(jī)、傳感器、通信元件、附屬設(shè)備四個(gè)模塊，其中單片機(jī)是架構(gòu)的核心。常規(guī)工作模式下，由傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)收集，包括系統(tǒng)工作下的各個(gè)維度，將所獲數(shù)據(jù)通過(guò)通信元件傳輸給單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行信息辨識(shí)[2]。如果各個(gè)維度信息正常，表明電力系統(tǒng)工作態(tài)勢(shì)良好；單片機(jī)不動(dòng)作；如果傳感器傳輸?shù)男畔⒋嬖诋惓＃瑔纹瑱C(jī)對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行辨識(shí)后，會(huì)通過(guò)通信元件下達(dá)指令，由執(zhí)行結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步動(dòng)作，如切斷電源、發(fā)出警報(bào)等。附屬結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)字化顯示設(shè)備等，保證工作可視化，有助于人員通過(guò)設(shè)備進(jìn)行配電生產(chǎn)的控制。

2.2 核心技術(shù)

配電自動(dòng)化的應(yīng)用，其核心技術(shù)包括單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)以及集成技術(shù)等，這些技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，使整體工作被納入統(tǒng)一的管理系統(tǒng)下，其工作流程（2.1）已經(jīng)有過(guò)介紹，在上述技術(shù)基礎(chǔ)上，為強(qiáng)化系統(tǒng)的工作能力，額外采用CAN總線技術(shù)、分布式監(jiān)控技術(shù)和集中管理技術(shù)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。CAN總線技術(shù)工作原理如圖1所示。在CAN總線技術(shù)下，現(xiàn)場(chǎng)總線分為若干接口，每個(gè)接口對(duì)應(yīng)一條獨(dú)立的通信信道，該信道又對(duì)應(yīng)一臺(tái)獨(dú)立的工作設(shè)備，不同設(shè)備可以擁有類似功能，也可擁有不同功能，但指令下達(dá)時(shí)，均以獨(dú)立信道進(jìn)行傳輸，保證通信質(zhì)量。以CAN總線技術(shù)為支持，分布于電力系統(tǒng)各處的監(jiān)控設(shè)備，可以獨(dú)立進(jìn)行信號(hào)傳輸，匯總至監(jiān)控管理處，由監(jiān)控管理處進(jìn)行集中管理，了解實(shí)時(shí)的工作態(tài)勢(shì)，做好調(diào)整和優(yōu)化，保證供電穩(wěn)定性和安全性。

2.3 訓(xùn)練方法

配電自動(dòng)化技術(shù)強(qiáng)調(diào)的是信息采集、辨識(shí)、存儲(chǔ)、指令執(zhí)行等所有工作的一體化，需要來(lái)自智能設(shè)備的支持，智能設(shè)備的工作質(zhì)量，則依托于機(jī)器訓(xùn)練方式，考慮到配電自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用環(huán)境的特殊性，擬通過(guò)降維訓(xùn)練的方式提升系統(tǒng)對(duì)各類問(wèn)題的辨識(shí)效果，主要方式為K近鄰算法[3]。如針對(duì)變壓器進(jìn)行的監(jiān)控工作，可分為三個(gè)基本維度，即溫度維度、電流維度和電壓維度，在常規(guī)作業(yè)態(tài)勢(shì)下，變壓器的電流、溫度和電壓是以標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)為基礎(chǔ)上下波動(dòng)的，但不會(huì)超過(guò)極限值，以V表示電壓，變壓器電壓變化將以數(shù)列的形式存在：

V=[V最?。籚-n…V-2；V-1；V；V1；V2…Vn，V最大]

以最大值和最小值作為邊界，可以生成K近鄰算法下的定義域，之后收集變壓器工作樣本2000個(gè)以上，投入到該定義域內(nèi)，樣本自動(dòng)進(jìn)行分布，將結(jié)果輸入單片機(jī)。實(shí)際工作中，通過(guò)傳感器收集變壓器的電壓值，由單片機(jī)進(jìn)行辨識(shí)，只要電壓值處于定義域內(nèi)，智能設(shè)備即可辨識(shí)其工作正常，反之則通過(guò)自動(dòng)調(diào)整和警報(bào)予以應(yīng)對(duì)。其他維度的訓(xùn)練同樣以各自定義域?yàn)榛鶞?zhǔn)進(jìn)行，以確保任何維度出現(xiàn)問(wèn)題都能得到偵知和處理。

3 實(shí)例分析

3.1 配電自動(dòng)化應(yīng)用概況

2015年，某地進(jìn)行配電自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用改造，完成后即投入使用，對(duì)該地2015～2017年兩年間的工作資料進(jìn)行收集和分析，了解該地配電安全問(wèn)題發(fā)生數(shù)、系統(tǒng)對(duì)問(wèn)題的辨識(shí)率、辨識(shí)時(shí)間以及故障處理時(shí)間。同時(shí)收集該地2012～2014年工作資料，同樣了解配電安全問(wèn)題發(fā)生數(shù)、故障處理時(shí)間，因該階段當(dāng)?shù)匚催M(jìn)行配電自動(dòng)化技術(shù)改造，故不對(duì)系統(tǒng)辨識(shí)率、辨識(shí)時(shí)間進(jìn)行對(duì)比。此外，因樣本數(shù)較為有限，額外通過(guò)參數(shù)收集的方式，將當(dāng)?shù)嘏潆娚a(chǎn)情況制作為分析模型，利用參數(shù)調(diào)整法分析其對(duì)問(wèn)題的辨識(shí)率、辨識(shí)時(shí)間以及故障處理時(shí)間。

3.2 配電自動(dòng)化應(yīng)用/模擬結(jié)果

對(duì)該地兩個(gè)時(shí)期的工作態(tài)勢(shì)以及模擬工作態(tài)勢(shì)進(jìn)行收集，所獲結(jié)果如表1。

從結(jié)果上看，完成配電自動(dòng)化技術(shù)改造后，當(dāng)?shù)匕踩珕?wèn)題發(fā)生數(shù)明顯下降，問(wèn)題的辨識(shí)率達(dá)到90%以上，辨識(shí)時(shí)間和處理時(shí)間為分為4.58s和1.3min，較改造前出現(xiàn)了很大幅度的提升。需注意的是，模擬組各項(xiàng)指標(biāo)較改造組依然具有優(yōu)勢(shì)，這是由于配電自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用受到通信距離、干擾水平的影響無(wú)法盡善盡美，也為后續(xù)工作的優(yōu)化提供了一定思路。

4 總 結(jié)

綜上，配電自動(dòng)化技術(shù)在配電生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，既能夠提升作業(yè)安全性，也能提升供電質(zhì)量。其具體應(yīng)用強(qiáng)調(diào)多項(xiàng)技術(shù)的集成，包括通信技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)等，要求通過(guò)降維訓(xùn)練的方式保證系統(tǒng)的工作能力，并構(gòu)建有效的整體架構(gòu)。實(shí)例分析證明了上述理論的價(jià)值，可作為經(jīng)驗(yàn)參考予以推廣。

參考文獻(xiàn)

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[2]肖一兵.面向供電可靠性的配電自動(dòng)化終端優(yōu)化配置研究[J].中國(guó)設(shè)備工程，2018（17）：131～132.

[3]易夢(mèng)雄.電力自動(dòng)控制在低壓配電系統(tǒng)中的運(yùn)用[J].重慶電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2017，22（06）：33～35.

收稿日期：2018-10-3

作者簡(jiǎn)介：趙元朋（1973-），男，高級(jí)工，大專，任生產(chǎn)副所長(zhǎng)。