配網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)用于智能電網(wǎng)的研究

張 鋒

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司茂名供電局，廣東 茂名 525000)

0 引言

應(yīng)用智能化、自動(dòng)化技術(shù)提高配網(wǎng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性、用戶的用電可靠性是電力行業(yè)發(fā)展的必然途徑。其中，配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用是重要一環(huán)，本文對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，為進(jìn)一步開展工作提供參考。

1 智能電網(wǎng)及配網(wǎng)自動(dòng)化概述

智能電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的發(fā)展方向，其本質(zhì)是物理電網(wǎng)與各類智能化裝備和系統(tǒng)的相互融合，與傳統(tǒng)電網(wǎng)有著根本性的區(qū)別。智能電網(wǎng)利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)測(cè)量與采集技術(shù)得到電網(wǎng)的運(yùn)行信息，通過高效可靠的通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)據(jù)中心進(jìn)行分析計(jì)算，再交由決策系統(tǒng)輸出相應(yīng)的調(diào)控措施，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的智能化控制，使得電網(wǎng)的運(yùn)行更加安全、經(jīng)濟(jì)。智能電網(wǎng)的發(fā)展需求不僅能夠提高電力系統(tǒng)行業(yè)自身的創(chuàng)新水平，同時(shí)也對(duì)數(shù)據(jù)工程、通信工程等領(lǐng)域提供了新的著力方向。

配網(wǎng)自動(dòng)化是智能電網(wǎng)的重要組成部分，除了與通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合，配網(wǎng)自動(dòng)化更需要地理信息系統(tǒng)發(fā)揮基礎(chǔ)性作用，同時(shí)對(duì)主站的中心控制能力要求較高，以實(shí)現(xiàn)中低壓配網(wǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)視與智能控制。

2 配網(wǎng)自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主要由主站、監(jiān)控系統(tǒng)、通信鏈路等組成。其中主站是由工作站、服務(wù)器、應(yīng)用軟件等組成的核心部分，對(duì)整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與管理。監(jiān)控系統(tǒng)目的是檢測(cè)當(dāng)前運(yùn)行的自動(dòng)化系統(tǒng)是否正常，在發(fā)生問題時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，準(zhǔn)確切換至備用系統(tǒng)，盡可能地減少自動(dòng)化系統(tǒng)本身故障造成的影響。通信鏈路是主站與各級(jí)子站間的信息傳輸通道，保障各個(gè)層級(jí)間的即時(shí)通信。

在我國(guó)的中低壓配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)中，典型的系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是主站層-子站層-終端層的三層結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集及檢測(cè)智能終端單元FTU在子站、主站層級(jí)上均予以運(yùn)用，終端FTU經(jīng)過子站、主站形成單環(huán)網(wǎng)，各層級(jí)間通過光纖等通信方式傳輸數(shù)據(jù)。

3 配網(wǎng)自動(dòng)化的特點(diǎn)

配網(wǎng)自動(dòng)化的特點(diǎn)主要有自動(dòng)性、安全性和選擇性。

3.1 自動(dòng)性

配網(wǎng)自動(dòng)化的自動(dòng)性是其根本特點(diǎn)，建立在內(nèi)置于自動(dòng)化系統(tǒng)中的一系列規(guī)則之上。例如，通過設(shè)定線路運(yùn)行的關(guān)鍵監(jiān)測(cè)參數(shù)，配電管理自動(dòng)化系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)線路狀態(tài)異常；通過用電管理側(cè)的規(guī)則設(shè)定，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)可對(duì)區(qū)域內(nèi)負(fù)荷進(jìn)行控制；通過定制饋線故障處理邏輯，饋線自動(dòng)化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)故障線路的隔離與告警。所有系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)都是自動(dòng)進(jìn)行的，代替了大部分的人力工作。

3.2 安全性

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性體現(xiàn)于強(qiáng)大的抗干擾能力。在應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)后，設(shè)備的動(dòng)作必須得到可靠的指令，從而降低甚至杜絕了外界擾動(dòng)導(dǎo)致誤動(dòng)的可能性，從而極大地提高了配網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.3 選擇性

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的選擇性在于對(duì)設(shè)備的正確選擇。在系統(tǒng)中，每一個(gè)設(shè)備都有自己獨(dú)有的特征編碼，從而在系統(tǒng)發(fā)生異常時(shí)系統(tǒng)可以馬上判別發(fā)生故障的設(shè)備及其位置，并采取針對(duì)性的措施，迅速隔離選擇出的故障點(diǎn)，恢復(fù)受影響區(qū)域設(shè)備的正常運(yùn)行。

4 配網(wǎng)自動(dòng)化在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

4.1 環(huán)網(wǎng)柜的優(yōu)化控制

環(huán)網(wǎng)柜主要用于環(huán)網(wǎng)供電，是配網(wǎng)中的重要元件。當(dāng)前在我國(guó)的配電網(wǎng)中，環(huán)網(wǎng)柜大量應(yīng)用于居民小區(qū)的供電，滿足居民用電的需求。對(duì)環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)行優(yōu)化控制和布局，既能夠保證供電的可靠性，還可以有效提高運(yùn)行效率。

然而，環(huán)網(wǎng)柜在運(yùn)行中也存在故障的可能，且故障往往造成大范圍的停電，而故障發(fā)生的很大一部分原因是負(fù)荷電流與柜內(nèi)負(fù)荷開關(guān)不匹配。配電自動(dòng)化技術(shù)可使環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)應(yīng)用智能開關(guān)，利用智能開關(guān)的高靈敏度、可自動(dòng)設(shè)置的功能，使環(huán)網(wǎng)柜按照當(dāng)前的負(fù)荷進(jìn)行調(diào)控，在保證環(huán)網(wǎng)柜自身安全運(yùn)行的前提下，為居民的可靠用電提供有利保障。

4.2 配網(wǎng)信息的集成處理

隨著城市的發(fā)展，城市配網(wǎng)的運(yùn)行規(guī)模在逐漸擴(kuò)大，產(chǎn)生的各類信息也隨之增長(zhǎng)。為了應(yīng)對(duì)這一情況，采用自動(dòng)化技術(shù)對(duì)配網(wǎng)信息進(jìn)行集成處理是必要手段。

信息的集成處理可分為2個(gè)方面：①對(duì)所有監(jiān)測(cè)單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集、統(tǒng)計(jì)與展示，為運(yùn)維人員全景化地掌握當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行情況提供幫助。②實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)感知及預(yù)警機(jī)制，利用機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，對(duì)設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行分析評(píng)估，并預(yù)測(cè)設(shè)備未來的運(yùn)行狀態(tài)，輔助配網(wǎng)運(yùn)維人員的調(diào)控決策。另外，通過數(shù)據(jù)的深度挖掘，可發(fā)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行信息關(guān)鍵點(diǎn)，在對(duì)關(guān)鍵信息的直接相關(guān)性進(jìn)行分析后，可提前預(yù)警可能出現(xiàn)的缺陷及故障。

4.3 智能化用電管理

基于配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與通信系統(tǒng)，可以在集控中心建立用電管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)以下功能：①監(jiān)控用戶側(cè)電壓水平，以此為根據(jù)科學(xué)分布與布置無功補(bǔ)償設(shè)備，降低網(wǎng)絡(luò)損耗，提高用戶用電質(zhì)量與配網(wǎng)運(yùn)行效率。②全面分析客戶用電數(shù)據(jù)，掌握客戶用電的時(shí)序性，了解客戶用電的具體情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)竊電與偷電等異常。③根據(jù)客戶的用電規(guī)律，智能安排網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式與潮流分布，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的智能化管理。通過以上功能的實(shí)現(xiàn)，配網(wǎng)運(yùn)維部門能在有效的數(shù)據(jù)和智能化系統(tǒng)支撐下，更好地做好客戶的用電管理工作，提升自身的服務(wù)質(zhì)量。

5 配網(wǎng)自動(dòng)化的注意事項(xiàng)

為了使配網(wǎng)自動(dòng)化更好地在智能電網(wǎng)發(fā)展過程中發(fā)揮作用，配網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)發(fā)展有以下注意事項(xiàng)。

1)配網(wǎng)自動(dòng)化的最終目標(biāo)是提高區(qū)域配電網(wǎng)的電網(wǎng)穩(wěn)定性與供電可靠性，自動(dòng)化的發(fā)展需要牢固的配網(wǎng)設(shè)備、通信裝置等基礎(chǔ)設(shè)施，因此仍需加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，尤其是智能化設(shè)備的合理應(yīng)用。

2)國(guó)內(nèi)的智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)在不斷創(chuàng)新發(fā)展，因此在配網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)中，應(yīng)關(guān)注領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展方向，注意設(shè)計(jì)方案的前瞻性與實(shí)施方案的可操作性。在設(shè)計(jì)方案中要考慮未來中長(zhǎng)期的的相關(guān)規(guī)劃，在設(shè)備的選型中要充分考慮配網(wǎng)本身的發(fā)展趨勢(shì)。

3)配電自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)遵循實(shí)事求是原則，不能盲目地追求功能的全面，要根據(jù)所處電網(wǎng)環(huán)境來設(shè)計(jì)最適合的方案，實(shí)施前要結(jié)合區(qū)域電網(wǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的電網(wǎng)改造，保障系統(tǒng)建設(shè)的合理化。

6 結(jié)語

在我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展過程中，配網(wǎng)自動(dòng)化是其中不可缺少的組成部分，它對(duì)于智能電網(wǎng)建設(shè)的重要意義應(yīng)該得到重視，其中的優(yōu)勢(shì)技術(shù)要盡可能地得到應(yīng)用。在新技術(shù)應(yīng)用的時(shí)候，出現(xiàn)問題是不可避免的，應(yīng)在建設(shè)中逐步解決。通過不斷探索，提高保證配網(wǎng)自動(dòng)化的標(biāo)準(zhǔn)化、智能化，從而更好地保障配電網(wǎng)的正常運(yùn)行，提高智能電網(wǎng)的發(fā)展水平。