配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用研究

趙明龍 閆珺

（國(guó)網(wǎng)山西省電力公司太原供電公司，山西 太原 030000）

引言

現(xiàn)階段，無(wú)論是經(jīng)濟(jì)發(fā)展還是居民日常生活，對(duì)電力資源的依賴(lài)程度越來(lái)越高，并且對(duì)電力供給可靠性的要求也更為嚴(yán)格，電力自動(dòng)化技術(shù)綜合了現(xiàn)代化電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，不僅可以保障配電網(wǎng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)故障監(jiān)測(cè)、預(yù)警及控制，可以有效提升電力供給可靠性，滿(mǎn)足人們對(duì)電力資源的需求。對(duì)于電力企業(yè)而言，應(yīng)用電力自動(dòng)化技術(shù)也可以推動(dòng)企業(yè)發(fā)展，構(gòu)建現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)，為社會(huì)提供更優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)。

一、配電自動(dòng)化技術(shù)

輸電過(guò)程是由一個(gè)龐大的電力系統(tǒng)構(gòu)成的，配電網(wǎng)起到一個(gè)中轉(zhuǎn)分配的作用，是將從輸電線(xiàn)接收到的電能就地分配到各個(gè)用戶(hù)的電力終端上。配電網(wǎng)的位置相當(dāng)于整個(gè)電網(wǎng)的末端，配電網(wǎng)的兩端分別連接著輸電網(wǎng)絡(luò)和各直接用電的電氣設(shè)備，如政府機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位以及千千萬(wàn)萬(wàn)的普通用戶(hù)，因此電網(wǎng)中分布面積最大、連接電力設(shè)備最多、線(xiàn)路最長(zhǎng)的就要屬配電網(wǎng)系統(tǒng)了。DL/T814—2002《配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能規(guī)劃》中為配電自動(dòng)化做出了明確定義:利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)以及控制技術(shù)等，將配電網(wǎng)實(shí)時(shí)信息、離線(xiàn)信息、用戶(hù)信息、電力信息、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等信息進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)整個(gè)自動(dòng)化管理系統(tǒng)，并在配電系統(tǒng)正常運(yùn)行或者發(fā)生故障情況下實(shí)行檢測(cè)、保護(hù)、控制和配電管理。正因如此，配電自動(dòng)化系統(tǒng)本身具有龐大性、復(fù)雜性的特點(diǎn)。電力企業(yè)和配電系統(tǒng)的綜合數(shù)據(jù)、管控維護(hù)組成了一套復(fù)雜的體系。城鄉(xiāng)配電網(wǎng)改造主要依靠配電自動(dòng)化技術(shù)，其中包括饋線(xiàn)自動(dòng)化和配電管理系統(tǒng)兩個(gè)環(huán)節(jié)。饋線(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)的基本原理是依靠光纖通信，對(duì)饋線(xiàn)終端做出迅速處理。

二、配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)兩大實(shí)現(xiàn)模式

基于故障處理方式的不同，電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)有集中智能和分布智能兩種實(shí)現(xiàn)模式，其中集中智能實(shí)現(xiàn)模式是指在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)斷路器檢測(cè)到故障之后，及時(shí)將故障信息傳輸?shù)街骺刂浦行?，而主控制中心完成故障定位，根?jù)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)拓樸結(jié)構(gòu)，有效控制FPU、開(kāi)關(guān)斷路器，完成故障范圍的鎖定和故障點(diǎn)的隔離，集中智能實(shí)現(xiàn)模式應(yīng)用范圍廣。支持一些特殊故障有效處理，是配網(wǎng)自動(dòng)化中較為先進(jìn)的實(shí)現(xiàn)模式。分布智能實(shí)現(xiàn)模式是指在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)短路器檢測(cè)到故障之后，無(wú)需將故障信息傳輸?shù)街骺刂浦行?，其本身就具備網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)及自動(dòng)故障判斷隔離的功能，本身承擔(dān)了FPU 重合功能分段開(kāi)關(guān)的作用。該模式應(yīng)用成本低，且無(wú)需主站參與，但其劣勢(shì)是處理效率較差，在一些可靠性低、通信條件不完善的區(qū)域應(yīng)用較為常見(jiàn)。

三、自動(dòng)化技術(shù)在配電網(wǎng)工程中的應(yīng)用

（一）配電網(wǎng)的策劃

電力工程配網(wǎng)自動(dòng)化，其根本所指就是要將環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)開(kāi)環(huán)運(yùn)行的配電網(wǎng)線(xiàn)路，通過(guò)對(duì)應(yīng)的每個(gè)區(qū)域的關(guān)閘來(lái)將供電線(xiàn)路規(guī)劃成多個(gè)供電區(qū)域。當(dāng)一個(gè)地區(qū)產(chǎn)生一些問(wèn)題時(shí)，就可以將這些分割區(qū)域進(jìn)行及時(shí)的分割并進(jìn)行對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，進(jìn)而將出現(xiàn)問(wèn)題的區(qū)域進(jìn)行隔離，最后將這些線(xiàn)路所發(fā)生的故障涉及的一些非故障區(qū)可以快速地進(jìn)行供電恢復(fù)，從而就可以避免因?yàn)橛捎诰€(xiàn)路的問(wèn)題產(chǎn)生的電路線(xiàn)都失去了應(yīng)有功能進(jìn)而就將停電的區(qū)域進(jìn)行了大范圍的縮減，進(jìn)而來(lái)提升其供電的可靠性。所以，配電自動(dòng)化對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃要做出以下幾方面要求：（1）配電網(wǎng)的所需供電線(xiàn)路一定要可以連接成環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)，還應(yīng)接入不得小于兩個(gè)的對(duì)應(yīng)電源，針對(duì)一些供電聚集的區(qū)域要考慮組建更多電源的供電系統(tǒng)。（2）配電線(xiàn)路的對(duì)應(yīng)主干線(xiàn)一定要進(jìn)行對(duì)應(yīng)的分段處理。這樣做的目的是可以避免有些地方會(huì)有異常狀況，進(jìn)而導(dǎo)致大多數(shù)線(xiàn)路區(qū)都失電。出現(xiàn)這樣的問(wèn)題就可以按照分段開(kāi)關(guān)的倒閘，來(lái)對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行方式以及非出現(xiàn)狀況區(qū)負(fù)荷來(lái)進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換。分段處理的主要規(guī)則就是，要根據(jù)具體的情況，或者是按照所受壓力相等、線(xiàn)路長(zhǎng)度相等、用戶(hù)人數(shù)相等的規(guī)則。還需要對(duì)投資效益也進(jìn)行思考，如果線(xiàn)長(zhǎng)是在3km 之內(nèi)那么就適合分為三段進(jìn)行處理，如果線(xiàn)路更加的長(zhǎng)那么其分段就不得多于五段，但是線(xiàn)路路徑以及對(duì)應(yīng)的分段開(kāi)關(guān)的容量選擇還應(yīng)該可以達(dá)到整體線(xiàn)路的供電負(fù)荷輸送所需才行。（3）要是分段的開(kāi)關(guān)所用的是負(fù)荷的開(kāi)關(guān)，沒(méi)有用斷路器，那么就可以節(jié)約一些一次設(shè)備的資金投入。若線(xiàn)路真的出現(xiàn)故障之時(shí)，那么區(qū)域段關(guān)閘的用處就顯示出來(lái)了就會(huì)進(jìn)行對(duì)于出現(xiàn)狀況地區(qū)的隔離，并非是對(duì)所出現(xiàn)狀況的對(duì)應(yīng)電流進(jìn)行切除。當(dāng)異常狀況發(fā)生之后，其變電站之內(nèi)10kv 出口斷路器就會(huì)分開(kāi)，對(duì)異常狀況區(qū)域的電流的分隔之后，對(duì)故障區(qū)域的分段開(kāi)關(guān)才會(huì)對(duì)異常狀況進(jìn)行對(duì)應(yīng)的間隔，這個(gè)時(shí)候異常狀況區(qū)域的電流已經(jīng)被排除。（4）分割普遍是使用擁有通信能力的斷路器的。當(dāng)前時(shí)期我國(guó)的每個(gè)城市的配電網(wǎng)絡(luò)都已經(jīng)非常廣泛應(yīng)用到分合符合電流以及過(guò)載電流，還有短路電流的對(duì)應(yīng)真空斷路器。但是我國(guó)目前還缺乏對(duì)具有通信能力的短路器的裝備，這是一種可以兼?zhèn)湫畔⑦b控技術(shù)還有數(shù)據(jù)傳輸控制能力的裝置，其功能有遙控操作以及網(wǎng)絡(luò)傳輸通訊等等的功能，這在未來(lái)的配網(wǎng)調(diào)度之中應(yīng)該會(huì)成為一種使用趨勢(shì)。

（二）配電自動(dòng)化技術(shù)在配網(wǎng)信息化管理中的應(yīng)用

我國(guó)配電網(wǎng)的發(fā)展已日趨自動(dòng)化、智能化，配電系統(tǒng)應(yīng)用的設(shè)備也更加優(yōu)化。配網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，配電自動(dòng)化技術(shù)會(huì)自動(dòng)將電壓、電流、零序電流、電壓波動(dòng)閃變、電壓偏差、無(wú)功功率等有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)脚潆娤到y(tǒng)的信息管理中心，信息管理中心會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)迅速分析形成報(bào)告，為供電企業(yè)和配網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)維管理工作提供參考參數(shù)。配電網(wǎng)的建設(shè)規(guī)劃和用戶(hù)的入網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)都離不開(kāi)這些參考數(shù)據(jù)。目前，我國(guó)新能源汽車(chē)市場(chǎng)形勢(shì)一片大好，各地增加了很多充電樁建設(shè)需求，但充電樁本身運(yùn)行特點(diǎn)呈非線(xiàn)性狀，會(huì)嚴(yán)重影響到原有的供電系統(tǒng)供電質(zhì)量。當(dāng)接入到配電系統(tǒng)的電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量過(guò)多時(shí)，非線(xiàn)性諧波也會(huì)增多，從而產(chǎn)生功率波動(dòng)、三相不平衡等電能質(zhì)量問(wèn)題。配電自動(dòng)化技術(shù)可以有效解決這一問(wèn)題，通過(guò)對(duì)充電樁運(yùn)行情況的檢測(cè)，將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)脚渚W(wǎng)系統(tǒng)，配網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合分析，掌握各地分布式電源的運(yùn)行規(guī)律，并依據(jù)規(guī)律結(jié)論調(diào)整供電管理方式，有效平衡各個(gè)區(qū)域的供電需求。

（三）配網(wǎng)自動(dòng)化軟件在電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

配網(wǎng)自動(dòng)化軟件在電網(wǎng)系統(tǒng)中也具有明顯的應(yīng)用價(jià)值，主要集中在對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)控與維護(hù)，將電源和網(wǎng)架作為軟件研究的重點(diǎn)對(duì)象，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)設(shè)備的智能化控制。具體控制原理是在配網(wǎng)系統(tǒng)中引入具有維護(hù)功能的軟件，在軟件的支持下進(jìn)行系統(tǒng)整體復(fù)雜程度的分析，根據(jù)其復(fù)雜程度智能控制目標(biāo)，發(fā)揮監(jiān)控管理功能。軟件相當(dāng)于配網(wǎng)系統(tǒng)的智能開(kāi)關(guān)，輔助具備控制功能的軟件，使得配網(wǎng)系統(tǒng)供配電質(zhì)量更有保障，也輔助提升配網(wǎng)系統(tǒng)中電能傳輸質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)化“保護(hù)”。

（四）科學(xué)合理地利用高質(zhì)量的配電網(wǎng)架設(shè)備

通常情況下，將電纜鋪設(shè)架空是城市配電網(wǎng)主干線(xiàn)的運(yùn)行方式，為了確保電路應(yīng)用更安全可靠，使配電自動(dòng)化運(yùn)行質(zhì)量得到顯著提升，就需要更充分的利用配電網(wǎng)網(wǎng)架設(shè)備，以以此有效滿(mǎn)足多種類(lèi)型的電網(wǎng)運(yùn)行需求。同時(shí)進(jìn)一步推廣大容量的電線(xiàn)和設(shè)備等等，針對(duì)系統(tǒng)的終端設(shè)備和終端端口進(jìn)行不斷的優(yōu)化和完善，使其更充分的匹配?？梢栽诮K端位置預(yù)留相對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化設(shè)備接口，以此進(jìn)一步有效提升自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全性穩(wěn)定性，為配電網(wǎng)自動(dòng)化和配電網(wǎng)規(guī)劃更科學(xué)合理，滿(mǎn)足相對(duì)應(yīng)的運(yùn)行要求和目標(biāo)，提供必要的支持，為電力更安全有效的供應(yīng)提供保障。

（五）網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用

信息化技術(shù)的應(yīng)用，為傳統(tǒng)電力網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)全新的改變和創(chuàng)新。一方面，通信技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步提高了配電網(wǎng)的信息化水平，同時(shí)還能夠利用通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的科學(xué)管理。以配電網(wǎng)自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)管控為例，在遠(yuǎn)程終端對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程化的管控和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的管控目標(biāo)。另一方面，信息技術(shù)的升級(jí)和優(yōu)化，為傳統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展帶來(lái)全新的突破，特別是在通信衛(wèi)星以及航天技術(shù)的幫助下，能夠?qū)⑴潆娮詣?dòng)化的應(yīng)用成效發(fā)揮到極致。以粵北地區(qū)的配電系統(tǒng)為例，借助通信技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)山區(qū)、無(wú)人區(qū)的有效覆蓋，能夠更加精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)和價(jià)值，能夠進(jìn)一步保障和維護(hù)配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。例如，光纖技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)的快速傳遞，其傳遞速度超過(guò)1GB/s，能夠滿(mǎn)足絕大多數(shù)電力企業(yè)的通信要求。

（六）配電網(wǎng)自動(dòng)化控制的實(shí)用方式

結(jié)合故障處理的實(shí)際形式，配網(wǎng)自動(dòng)化就可以分有分布智能方式還有集中智能方式這兩種。（1）分布智能模式。分布智能模式，就是說(shuō)現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)一定要具備自動(dòng)故障判斷分離還有網(wǎng)絡(luò)重新組建的能力，并不需要有通信和主站系統(tǒng)的參加。其主要有兩種一種為電壓時(shí)間類(lèi)型另一種為電流計(jì)數(shù)類(lèi)型。他們的主要設(shè)備為FTU 結(jié)合斷路器或者為符合開(kāi)關(guān)所組成的擁有重合功能的分段開(kāi)關(guān)。這種方法的優(yōu)勢(shì)就是其投入低，不用主站進(jìn)行參與。但是由于其固有的局限性，還是會(huì)有許多的不足的，例如，故障的處理以及對(duì)供電的恢復(fù)會(huì)非常的慢，一點(diǎn)停電其就會(huì)很長(zhǎng)這對(duì)人們的使用來(lái)說(shuō)就非常不給力了。再有一條缺陷就是其要進(jìn)行對(duì)于變電站保護(hù)定值以及對(duì)應(yīng)的重合閘次數(shù)，這就給線(xiàn)路繼電保護(hù)的管理帶來(lái)了許多的不方便之處。在相同的線(xiàn)路其上下級(jí)的重合器動(dòng)作缺少對(duì)應(yīng)的選擇。（2）集中智能模式。集中智能模式是指現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)將檢測(cè)的問(wèn)題信息都上傳到了主站，其主站會(huì)憑借實(shí)時(shí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)遵照固定的算法去進(jìn)行問(wèn)題的位置的確定，再給相關(guān)和開(kāi)關(guān)指令使其進(jìn)行跳閘這樣就可以躲開(kāi)問(wèn)題。之后主站仍然在運(yùn)轉(zhuǎn)，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)損失以及過(guò)負(fù)載壓力的情況來(lái)確定最優(yōu)的方案來(lái)進(jìn)行恢復(fù)完善，在通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)的控制最終來(lái)達(dá)成對(duì)于負(fù)荷的轉(zhuǎn)移供給，這種方式的特征就是可以適應(yīng)所有結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)，此外，還能解決許多其他的情況。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，有必要采取有效舉措實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的優(yōu)化，保障電力系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行。配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)作為新型有效的管控技術(shù)，在電力系統(tǒng)中能發(fā)揮實(shí)效，應(yīng)用價(jià)值突出，能夠提供可靠的供電，縮小因?yàn)?zāi)害等原因產(chǎn)生的故障的影響范圍和處理時(shí)間，且供電成本降低，提升了供電企業(yè)的供電能力，使供電企業(yè)管理水平、服務(wù)質(zhì)量更有保障。供電企業(yè)應(yīng)建立有效的硬件支持系統(tǒng)，加強(qiáng)自我診斷功能的完善建構(gòu)，加快電網(wǎng)建設(shè)與改造，推行配電系統(tǒng)集中化管理，使得配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)真正發(fā)揮實(shí)效，以獲得更理想的經(jīng)濟(jì)效益，更好地滿(mǎn)足用戶(hù)需求。