自動(dòng)化控制在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

王昊煒 邱娟 顧杰

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司鎮(zhèn)江供電分公司 江蘇省鎮(zhèn)江市 212001）

在國(guó)民經(jīng)濟(jì)日益增長(zhǎng)的背景下，電力需求量大幅度增加，配電網(wǎng)承擔(dān)巨大的電力載荷，為保證電力平穩(wěn)、安全的傳輸，需要關(guān)注配電網(wǎng)組網(wǎng)工作，低壓配電系統(tǒng)是配電網(wǎng)能順利運(yùn)行的關(guān)鍵所在，為此需要關(guān)注低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理，還應(yīng)該對(duì)變電所的設(shè)備進(jìn)行定期維護(hù)以及系統(tǒng)升級(jí)等工作，在我國(guó)科技不斷發(fā)展的今天，為建設(shè)更加穩(wěn)定、安全的輸電環(huán)境，在低壓配電系統(tǒng)中引入自動(dòng)化技術(shù)，已成為供電企業(yè)目前發(fā)展的不二選擇。

1 自動(dòng)控制系統(tǒng)組成

1.1 工控機(jī)

自動(dòng)化控制系統(tǒng)由多個(gè)部分組成，工控機(jī)是其中非常重要的組成部分，工控機(jī)是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱(chēng)，工控機(jī)內(nèi)部使用總線結(jié)構(gòu)搭建，在電力自動(dòng)控制作用下，可以監(jiān)測(cè)低壓配電系統(tǒng)內(nèi)部電路運(yùn)行情況，同時(shí)在IPC 作用下，使低壓配電系統(tǒng)具備較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性、可靠性以及兼容性。不僅如此，工控機(jī)還可以處理各項(xiàng)工作數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)后臺(tái)完成數(shù)據(jù)收集、監(jiān)控、控制、存儲(chǔ)等工作。工控機(jī)運(yùn)行期間，可以處理系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的所有工作數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管制，掌握低壓配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況，了解系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中危險(xiǎn)隱患，播報(bào)預(yù)警信息，從而簡(jiǎn)化了后期系統(tǒng)維護(hù)工作難度。

1.2 數(shù)字式電力測(cè)控裝置

數(shù)字式電力測(cè)控裝置是電力企業(yè)在當(dāng)前階段，提升系統(tǒng)運(yùn)行安全性以及穩(wěn)定性的大膽嘗試，可以在低壓配電系統(tǒng)運(yùn)行期間，實(shí)時(shí)測(cè)量?jī)?nèi)部頻率、電壓、電流以及相關(guān)參數(shù)，掌握電力自動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量，在提升系統(tǒng)運(yùn)行可靠性以及安全性同時(shí)，還可以防止電能無(wú)用損耗。

1.3 通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用分層式樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在系統(tǒng)運(yùn)行期間需要完成RJ45 與SPTS 的有效對(duì)接。另外，還需要掌握通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)管理要點(diǎn)，根據(jù)開(kāi)關(guān)柜類(lèi)型，完成科學(xué)的管控作業(yè)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對(duì)接，不僅如此還應(yīng)該根據(jù)工作要求，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提升系統(tǒng)運(yùn)輸電能的能力。

1.4 IEC61850通信協(xié)議

電力控制系統(tǒng)需要明確通信協(xié)議內(nèi)容，目前大部分供電企業(yè)均會(huì)采用IEC61850 通信協(xié)議搭建系統(tǒng),根據(jù)通信協(xié)議掌握系統(tǒng)內(nèi)部各項(xiàng)控制裝置工作情況，還需要了解低壓配電系統(tǒng)以及電力自動(dòng)化儀表在實(shí)際工作中的應(yīng)用表現(xiàn)，同時(shí)還需要進(jìn)一步根據(jù)工作要求，優(yōu)化電力控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。另一方面，使用IEC61850 通信協(xié)議，與其在應(yīng)用方面具備較強(qiáng)的兼容性、寬帶高的優(yōu)勢(shì)有一定的聯(lián)系，為了提升低壓配電系統(tǒng)工作水平，還應(yīng)該進(jìn)一步優(yōu)化自動(dòng)化控制裝置，提升其在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性以及安全性。

1.5 LED顯示屏

進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)控制期間，需要保證電力自動(dòng)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)，可以清楚的顯示在顯示屏中，為此需要在自動(dòng)化控制系統(tǒng)元件拼裝期間，根據(jù)工作要求選擇具備良好呈現(xiàn)效果的LED 顯示屏，使用LED 顯示屏配合自動(dòng)控制系統(tǒng)工作，在顯示工作數(shù)據(jù)同時(shí)，還可以依靠LED 顯示屏節(jié)能壽命長(zhǎng)的特性，間接的提升系統(tǒng)建設(shè)成本，并且LED 顯示屏在實(shí)際應(yīng)用中還能可快速適應(yīng)環(huán)境溫度，在一定程度上提升系統(tǒng)工作效率。

1.6 兩級(jí)過(guò)負(fù)荷警告裝置

自動(dòng)控制系統(tǒng)采用兩級(jí)過(guò)負(fù)荷警告裝置，從而保證輸電工作可以正常運(yùn)行，一旦系統(tǒng)內(nèi)部用電設(shè)備電流超出安全標(biāo)準(zhǔn)后，容易導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部線路損毀，從而導(dǎo)致供電中斷，還會(huì)損害系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)備。為了提升設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性以及安全性，采用兩級(jí)過(guò)負(fù)荷警告裝置，可以在系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行期間，發(fā)現(xiàn)電路存在過(guò)流等情況后，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息。除此之外，自動(dòng)控制系統(tǒng)內(nèi)部配備dcs 控制系統(tǒng)，大幅度提升設(shè)備內(nèi)各系統(tǒng)的兼容性。

1.7 開(kāi)關(guān)電源模塊

自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行期間，需要根據(jù)低壓配電網(wǎng)工作需要，為控制系統(tǒng)提供安全可靠的電流，同時(shí)還應(yīng)該增設(shè)開(kāi)關(guān)電源模塊，保護(hù)系統(tǒng)正常工作，防止系統(tǒng)運(yùn)行期間，因短路或過(guò)流等情況的出現(xiàn)，傷害設(shè)備內(nèi)部線路。

2 低壓配電系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控

電力控制系統(tǒng)與以往電力系統(tǒng)相比，不僅安全系數(shù)大幅提高，同時(shí)操作便捷，可以快速融入環(huán)境。在實(shí)際使用中可以通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)，利用信號(hào)模擬采集，實(shí)施無(wú)死角、全程監(jiān)控，在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部存在的安全隱患，借助平臺(tái)遠(yuǎn)程操控完成信息傳輸，工作人員接收系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)后，便會(huì)根據(jù)故障信息，及時(shí)制定解決方案，從而快速解決電力系統(tǒng)存在的隱患，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。

2.2 線路控制

低壓配電系統(tǒng)引入自動(dòng)化控制后，可以提升電力自動(dòng)控制工作水平，在系統(tǒng)運(yùn)行期間根據(jù)工作需要，進(jìn)行自動(dòng)智能控制，使低壓配電系統(tǒng)輸電運(yùn)行能力大幅提高。與此同時(shí)，還應(yīng)該從配電系統(tǒng)工作環(huán)境入手，分析電力自動(dòng)控制系統(tǒng)工作環(huán)境，電力自動(dòng)控制可以根據(jù)低壓配電系統(tǒng)需求，改變運(yùn)轉(zhuǎn)方式，在遠(yuǎn)程控制下完成斷路器、保護(hù)器的維護(hù)、檢測(cè)工作，優(yōu)化配電系統(tǒng)維護(hù)工作效果。

3 電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 低壓配電保護(hù)

控制設(shè)備運(yùn)作對(duì)設(shè)備的操作存在著一定的聯(lián)系，在我國(guó)科技高速發(fā)展下，電力企業(yè)為了提升系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性以及可靠性，從成本角度出發(fā)，優(yōu)化低壓配電系統(tǒng)，采用遠(yuǎn)程控制的方式，不僅可以?xún)?yōu)化工作表現(xiàn)，還可以節(jié)省電纜等建材支出所用的成本，大幅度降低系統(tǒng)建設(shè)需要的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。

目前，系統(tǒng)建設(shè)還需要進(jìn)一步關(guān)注電力設(shè)備在變電所應(yīng)用方面存在的問(wèn)題，低壓配電保護(hù)需要防止變電所內(nèi)設(shè)備元件因故障問(wèn)題，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常工作，為此需要增設(shè)元件保護(hù)措施增設(shè)保護(hù)裝置，并設(shè)計(jì)元件動(dòng)作控制設(shè)備，從而可以在系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)行故障后，及時(shí)采取相應(yīng)工作，切斷故障部位附近的斷路器，下達(dá)跳閘命令，使電力系統(tǒng)可以免受電力設(shè)備故障的干擾，影響電力系統(tǒng)運(yùn)行表現(xiàn)，還可以防止變電所內(nèi)部軟件發(fā)生大規(guī)模損毀。

在電力系統(tǒng)運(yùn)行階段，通過(guò)保護(hù)裝置查看電氣設(shè)備各元件工作狀態(tài)，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的安全指標(biāo)，電力系統(tǒng)運(yùn)行階段一旦存在危險(xiǎn)因素，超過(guò)電氣設(shè)備正常運(yùn)行的指標(biāo)，便會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，從而工作人員便可以及時(shí)開(kāi)展設(shè)備維護(hù)。除此之外，電力系統(tǒng)在自動(dòng)控制應(yīng)用后具有自動(dòng)保護(hù)裝置的能力，工作人員接到故障報(bào)警信號(hào)趕到現(xiàn)場(chǎng)后，趕到現(xiàn)場(chǎng)更換發(fā)生損毀的設(shè)備元件即可。

3.2 構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)

在當(dāng)前階段，需要對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行分層構(gòu)建，還需要明確低壓配電系統(tǒng)，工作要求，確定網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，確保系統(tǒng)運(yùn)行可以達(dá)到實(shí)際要求。與此同時(shí)，需要保證系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)的合理性以及結(jié)構(gòu)組成的完整度，從而可以提升系統(tǒng)運(yùn)行效果，在通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)期間，還應(yīng)該對(duì)抽屜式開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行功能定位，掌握總線結(jié)構(gòu)內(nèi)拓?fù)鋵?duì)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性形成的影響。

低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該了解電力測(cè)控項(xiàng)目?jī)?nèi)容，需要掌握電力自動(dòng)控制工作要求，確保信息搜集、存儲(chǔ)等工作，可以按要求完成，并利用管理機(jī)制開(kāi)展系統(tǒng)運(yùn)行、監(jiān)督等工作，掌握低壓配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況，完善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提升低壓配電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性以及安全性。不僅如此，還需要制定維護(hù)機(jī)制，通過(guò)集中升級(jí)安裝操作，實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將電力自動(dòng)控制系統(tǒng)聯(lián)入結(jié)構(gòu)中。

3.3 自動(dòng)化故障報(bào)警

在我國(guó)科技高速發(fā)展的背景下，低壓配電系統(tǒng)，需要完善控電方式，使用微電子技術(shù)、強(qiáng)電控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，提升低壓配電系統(tǒng)的智能程度。與此同時(shí)，還需要提高設(shè)備自動(dòng)化傳輸電量的能力，通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備掌握低壓配電系統(tǒng)輸送電能情況，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，確定系統(tǒng)電力供電質(zhì)量達(dá)到工作要求，完成電力配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)檢索工作，確保電力系統(tǒng)可以在安全的環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行。除此之外，在監(jiān)測(cè)電力過(guò)程中，通過(guò)計(jì)算機(jī)以及遠(yuǎn)程控制相結(jié)合的方式，測(cè)定電力傳輸效果分析線路諧波，一旦諧波出現(xiàn)較大變動(dòng)，便會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，維修人員接到報(bào)警信號(hào)后，便可以根據(jù)報(bào)警信息開(kāi)展維修工作。

3.4 輸電管理自動(dòng)控制

在我國(guó)用電量大幅增長(zhǎng)的背景下，如果仍采用以往輸電管理方式，將會(huì)嚴(yán)重影響他管理工作效果，為此供電企業(yè)需要使用計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能技術(shù)，完善低配輸電系統(tǒng)，并引入自動(dòng)化控制技術(shù)，使低壓配電系統(tǒng)具備較高的智能程度，從而可以在工作要求下，完成電量傳輸、危險(xiǎn)點(diǎn)管理、故障信息傳遞，及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，使維護(hù)人員根據(jù)故障信息，快速維修系統(tǒng)設(shè)備。

在當(dāng)前階段，全自動(dòng)管理系統(tǒng)已成為供電企業(yè)發(fā)展必須引用的技術(shù)，為了進(jìn)一步提升配電系統(tǒng)輸送電能的安全性及穩(wěn)定性，還需要加強(qiáng)信息收集、傳輸能力，通過(guò)智能監(jiān)測(cè)及時(shí)生成故障信息，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使維修人員可以憑借故障信息，快速開(kāi)展維護(hù)工作。為了提升工作效果，故障信息必須精準(zhǔn)全面，同時(shí)還應(yīng)該進(jìn)一步強(qiáng)化電力系統(tǒng)工作能力，使用監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行全程監(jiān)管，完成信息智能檢測(cè)、分析、處理等工作，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，向控制中心傳遞信息，提升信息傳遞效率，從而保證維修工作可以在故障發(fā)生后，通過(guò)報(bào)警信息迅速處理故障點(diǎn)，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能技術(shù)，使輸電管理向智能化、自動(dòng)化方向轉(zhuǎn)變。

4 提升低壓配電系統(tǒng)自動(dòng)化控制水平的途徑

4.1 建設(shè)低壓配電系統(tǒng)

自動(dòng)化控制系統(tǒng)建設(shè)，需要材料與設(shè)備均達(dá)到工作要求，與此同時(shí)系統(tǒng)使用的時(shí)間與設(shè)備和材料的質(zhì)量息息相關(guān)。為此，需要在系統(tǒng)構(gòu)建過(guò)程中，對(duì)設(shè)備以及材料質(zhì)量進(jìn)行綜合測(cè)驗(yàn)，確保配電系統(tǒng)應(yīng)用的材料，其穩(wěn)定性滿(mǎn)足民用電能負(fù)荷，確保材料以及設(shè)備質(zhì)量滿(mǎn)足工作要求的基礎(chǔ)上，還應(yīng)該根據(jù)我國(guó)當(dāng)前階段提出的節(jié)能環(huán)保需求，使用綠色材料，應(yīng)用可降解以及節(jié)能型材料，作為系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)建的原材料，并對(duì)設(shè)備安全性以及穩(wěn)定性進(jìn)行全面的檢測(cè)，確保系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中可以達(dá)到工作要求。

4.2 設(shè)備、材料的選擇

低壓配電系統(tǒng)引用自動(dòng)化控制技術(shù)，需要保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性以及可靠性，同時(shí)還應(yīng)該憑借自動(dòng)化管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行期間存在的安全隱患，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的安全指標(biāo)，一旦危險(xiǎn)程度過(guò)高，超過(guò)危險(xiǎn)指標(biāo)后，便會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒維修人員，進(jìn)行危險(xiǎn)點(diǎn)排除維護(hù)等工作。

在當(dāng)前階段，應(yīng)該根據(jù)工作要求，結(jié)合實(shí)際工作情況，合理設(shè)置低壓配電系統(tǒng)，在簡(jiǎn)化系統(tǒng)操作難度同時(shí)，還應(yīng)該保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，了解系統(tǒng)內(nèi)部故障常出現(xiàn)的位置，快速開(kāi)展故障維護(hù)工作，提升系統(tǒng)運(yùn)行的有效性。

4.3 規(guī)劃電網(wǎng)

低壓配電系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，需要了解影響低壓配電系統(tǒng)輸送電能的因素，掌握足量的因素是進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃的前提，同時(shí)在電網(wǎng)規(guī)劃期間，應(yīng)該根據(jù)以往低壓配電系統(tǒng)總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，合理制定建設(shè)管控方案，降低輸電線路能源損耗，在掌握供電要求基礎(chǔ)上，還應(yīng)該避免電網(wǎng)內(nèi)部迂回供電方式不合理，需要提升電能利用率，降低線路能源損耗，提升線路電能供應(yīng)效率。另外，電能供應(yīng)效率也是低壓配電系統(tǒng)建設(shè)需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容，這是提升低壓配電系統(tǒng)，引入自動(dòng)化控制后，影響系統(tǒng)運(yùn)輸表現(xiàn)的重要內(nèi)容。

5 結(jié)語(yǔ)

在低壓配電系統(tǒng)中，引入自動(dòng)化控制系統(tǒng)，可以在極大程度上提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性。與此同時(shí)，還應(yīng)該結(jié)合我國(guó)供電需求量不斷增大的實(shí)際狀況，加大對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在低壓配電系統(tǒng)應(yīng)用的研究力度，掌握系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)以及系統(tǒng)控制原理，并從能效角度出發(fā)，提出解決低壓配電系統(tǒng)運(yùn)行故障的方法，保障電力系統(tǒng)可以可靠、安全的運(yùn)行。