電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

齊少春，張永勝

（南京南瑞繼保電氣有限公司，江蘇 南京 211106）

1 自動(dòng)化技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)配電網(wǎng)的應(yīng)用意義

自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)入電力系統(tǒng)是不可逆轉(zhuǎn)的，相關(guān)電力行業(yè)從業(yè)者和管理者，必須正確認(rèn)識(shí)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)的影響，認(rèn)識(shí)在配電網(wǎng)中應(yīng)用信息技術(shù)的必然性，探究自動(dòng)化技術(shù)的構(gòu)架、運(yùn)作方式及與電力行業(yè)的契合點(diǎn)。需將自動(dòng)化技術(shù)和電力系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用，以推動(dòng)社會(huì)的發(fā)展。

根據(jù)當(dāng)前自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及其在電力系統(tǒng)配電網(wǎng)中的運(yùn)用狀況可知，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可為電力系統(tǒng)配電網(wǎng)帶來三個(gè)方面的現(xiàn)實(shí)效用[1]。

第一，提升電力服務(wù)質(zhì)量。電力服務(wù)過程中，穩(wěn)定而持續(xù)的供電是決定電力服務(wù)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。

第二，提升供電可靠性。電力系統(tǒng)配電網(wǎng)因承擔(dān)維護(hù)信息化社會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)的重責(zé)，存在架構(gòu)龐大、細(xì)節(jié)繁多及日常運(yùn)轉(zhuǎn)中常發(fā)生各種故障等問題。自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用有助于工作人員迅速發(fā)現(xiàn)線路故障癥結(jié)所在，并及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，從而有效提高供電可靠性。

第三，縮減運(yùn)營(yíng)成本。電力系統(tǒng)配電網(wǎng)本身是需要投入大量資源以維持運(yùn)轉(zhuǎn)的高消耗體系。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用有助于降低資源消耗?；谙冗M(jìn)技術(shù)的系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的快速收集和整理，更好地記錄電力系統(tǒng)的工作細(xì)則，從而找到線路不適配的情況，根據(jù)具體情況類型制定出解決策略，節(jié)約因線路損耗而產(chǎn)生的資源投入，有效精簡(jiǎn)運(yùn)營(yíng)成本。

2 自動(dòng)化技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用策略和過程

如果無法有效融合到電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)框架內(nèi)，那么自動(dòng)化技術(shù)的成效會(huì)大打折扣。為使自動(dòng)化技術(shù)正面影響電力系統(tǒng)配電網(wǎng)，總結(jié)了兩個(gè)方面的技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容[2]。

2.1 技術(shù)應(yīng)用要求

自動(dòng)化技術(shù)是一種獨(dú)立的技術(shù)類別。為確保自動(dòng)化技術(shù)能有效合適地在配電網(wǎng)中發(fā)揮效用，需收集和監(jiān)督配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)時(shí)產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)，需同時(shí)符合四點(diǎn)應(yīng)用要求。

2.1.1 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)

數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)是非常關(guān)鍵的應(yīng)用要求。自動(dòng)化技術(shù)能為電力系統(tǒng)配電網(wǎng)帶來較多優(yōu)勢(shì)，正是依賴于對(duì)數(shù)據(jù)的有效記錄。為保障自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，必須實(shí)現(xiàn)對(duì)供電輸入/輸出計(jì)算裝置和用戶用電輸入/輸出計(jì)算裝置的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)能讓供電人員記錄每個(gè)時(shí)段的供電過程，并及時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)供電過程中是否存在竊電行為，保證供電質(zhì)量。

2.1.2 數(shù)據(jù)收集

數(shù)據(jù)收集是自動(dòng)化技術(shù)的另一個(gè)應(yīng)用要求。配電網(wǎng)中存在諸多線路，線路之間的負(fù)荷量、運(yùn)行情況及承載情況都不盡相同。需詳細(xì)收集這些數(shù)據(jù)，以確保工作人員能在第一時(shí)間了解配電網(wǎng)的線路狀況，避免意外事故發(fā)生，阻礙配電網(wǎng)的供電過程。

2.1.3 數(shù)據(jù)完整性

自動(dòng)化技術(shù)需為工作者提供及時(shí)、完整及有效的數(shù)據(jù)，以保證工作人員在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中的問題。為檢驗(yàn)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的可靠性，需準(zhǔn)確評(píng)判數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和完整與否。

2.1.4 環(huán)境因素

實(shí)際上，環(huán)境因素是自動(dòng)化技術(shù)的重要應(yīng)用要求。電力系統(tǒng)配電網(wǎng)常設(shè)置在較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，工作環(huán)境并不理想，需做好數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)處理，以識(shí)別和應(yīng)對(duì)惡劣環(huán)境，及時(shí)布置防范措施。

2.2 模式內(nèi)容闡述

自動(dòng)化技術(shù)的核心目的幫助電力系統(tǒng)配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)，以提升供電效益，降低供電成本。因此，在自動(dòng)化技術(shù)與電力系統(tǒng)配電網(wǎng)的融合過程中，自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)模式能否有效建立直接決定自動(dòng)化技術(shù)是否成功應(yīng)用到電力系統(tǒng)。相關(guān)從業(yè)者在設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的電力系統(tǒng)和自動(dòng)化技術(shù)融合方案時(shí)，應(yīng)秉承對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方案。分析電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況和自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)可知，在電力系統(tǒng)配電網(wǎng)中建立自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)模式，需注意三個(gè)思路方向。

2.2.1 開關(guān)結(jié)合

設(shè)計(jì)配電網(wǎng)自動(dòng)化時(shí)，需將多個(gè)區(qū)域配電網(wǎng)視為一個(gè)完整的多智能體系統(tǒng)。自動(dòng)化設(shè)計(jì)就是實(shí)現(xiàn)智能體和相鄰的智能體之間的互相傳輸和通信，因此設(shè)計(jì)者需要讓配電網(wǎng)間實(shí)現(xiàn)有效地柔性多狀態(tài)開關(guān)連接，用離散一致性算法來取得通信同步需要的協(xié)調(diào)控制指令。自動(dòng)化控制應(yīng)當(dāng)是一個(gè)雙層控制策略，設(shè)計(jì)師可利用公式去計(jì)算電網(wǎng)的負(fù)荷容量，其中ti表示停電受影響負(fù)荷的恢復(fù)狀態(tài)，k表示沒有發(fā)生故障的區(qū)域受影響負(fù)荷數(shù)量，Si表示第i個(gè)待恢復(fù)負(fù)荷的容量大小。

不同功率損耗情況下，分析迭代完成后饋線的負(fù)載率誤差，盡力調(diào)整開關(guān)設(shè)計(jì)，使其在配電網(wǎng)自動(dòng)化中發(fā)揮最大功效[3]。

2.2.2 重合器設(shè)置

重合器是電網(wǎng)中非常關(guān)鍵的部分，有利于數(shù)據(jù)收集，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)故障。電力系統(tǒng)中，電源相連不同電網(wǎng)，通過人為劃分分割成幾個(gè)不同的部分，需在兩側(cè)分別設(shè)置重合器，以確保當(dāng)其中某一部分出現(xiàn)故障時(shí)，兩側(cè)的重合器會(huì)彼此響應(yīng)，自動(dòng)切斷電網(wǎng)其他線路的電源供應(yīng)，阻止供電問題擴(kuò)大化，并實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)中電源故障的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和自動(dòng)處理，減少電網(wǎng)故障對(duì)電力服務(wù)的影響。

2.2.3 饋線設(shè)計(jì)

饋線是自動(dòng)化方案設(shè)計(jì)中比較關(guān)鍵的部分，短波饋線通常由12根銅包鋼線和絕緣橫支撐瓷棒等組成，結(jié)構(gòu)緊湊且十分精細(xì)。饋線支撐環(huán)的直徑可達(dá)80 mm，特性阻抗能達(dá)到300 Ω。配電網(wǎng)中，饋線通常是以懸掛的方式處于4～5 m的半空中進(jìn)行高頻信號(hào)傳輸。自動(dòng)化技術(shù)在配電網(wǎng)中的主要作用是記錄和收集數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)操控整個(gè)電力系統(tǒng)，而饋線的信號(hào)傳輸功能就是電力系統(tǒng)配電網(wǎng)在運(yùn)營(yíng)過程中的數(shù)據(jù)來源途徑，因此饋線在自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)中地位舉足輕重。

設(shè)計(jì)者應(yīng)將饋線的遠(yuǎn)程控制和就地控制進(jìn)行有效統(tǒng)一。例如，使用快速纏繞法在斷線處把未斷饋線聚攏在一起，使用絕緣皮銅線進(jìn)行纏繞捆扎，以縮短斷線對(duì)接距離，加大饋線的操作空間，便于工作人員操作，促進(jìn)饋線自動(dòng)化處理的實(shí)現(xiàn)。饋線自動(dòng)化能幫助電力系統(tǒng)配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)收集和整理，從而實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的自動(dòng)化供電運(yùn)營(yíng)。

3 結(jié) 論

電力系統(tǒng)是電子技術(shù)發(fā)展和運(yùn)轉(zhuǎn)的支撐體系。現(xiàn)階段，人們的供電需求越來越高，工業(yè)發(fā)展所需的電力消耗越來越多，促進(jìn)了自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)配電網(wǎng)中的切實(shí)應(yīng)用。本文論述了解自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)實(shí)意義、自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)配電網(wǎng)中的應(yīng)用意義及自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)配電網(wǎng)中的應(yīng)用細(xì)則。研究自動(dòng)化技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用要求和應(yīng)用模式，以提升電力服務(wù)質(zhì)量。