淺談電力自動化系統(tǒng)技術在配電網(wǎng)運行管理中的應用

南京南瑞繼保工程技術有限公司 張緒文

電力自動化系統(tǒng)技術主要是集計算機信息技術、網(wǎng)絡通信技術以及配電網(wǎng)運行技術于一身的自動化技術。將該技術應用在配電網(wǎng)中，能夠實現(xiàn)對配電網(wǎng)運行過程中產(chǎn)的生的所有數(shù)據(jù)進行合成與分析，并通過運用物聯(lián)網(wǎng)信息技術，使配電網(wǎng)成為一個能夠實現(xiàn)自動化運行的系統(tǒng)[1]。在配電網(wǎng)運行中，配電網(wǎng)中的所有構件的運行狀態(tài)都處于被檢測的狀態(tài)，一旦任何構件發(fā)生事故，電力自動化系統(tǒng)能夠馬上發(fā)出相應預警并對事故做出應急處理，全面提升了整個配電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性與安全性。

隨著我國整體經(jīng)濟的飛速發(fā)展，當前社會大眾的日常生活質(zhì)量的也在不斷提升，因此對于電力的需求量也不斷增高。在此背景下，傳統(tǒng)的電網(wǎng)運行模式已經(jīng)無法滿足當前社會對電力龐大的需求量，相關電力部門應在傳統(tǒng)電網(wǎng)運行模式的基礎上，積極運用電力自動化系統(tǒng)技術，全面提升配電網(wǎng)的自動化運行水平，在全面降低人力成本的基礎上，保障配電網(wǎng)的供電穩(wěn)定性。本文以配電網(wǎng)運行管理作為研究主題，首先闡述電力自動化系統(tǒng)技術能夠實現(xiàn)的功能，并探討在配電網(wǎng)運行管理中，應用電力自動化系統(tǒng)技術的有效策略。

1 電力自動化系統(tǒng)技術的功能

1.1 配電網(wǎng)運行自動化功能

配網(wǎng)調(diào)度自動化功能。是對配電網(wǎng)運行過程中所產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)的檢測與采集功能。電力自動化系統(tǒng)技術在應用時，相關工作人員能夠從電力自動化系統(tǒng)中的配電網(wǎng)主站中，對整個配電網(wǎng)工程中所含有的各個構件實時運行狀態(tài)進行24小時不間斷的監(jiān)控，且對于配電網(wǎng)中存在的一些特殊設備還能進行遠程控制。這一功能也是電力自動化系統(tǒng)技術能夠實現(xiàn)的最基本功能[2]。

饋線自動化功能。配電網(wǎng)在運行過程中，當配電網(wǎng)中的某一個線路或構件出現(xiàn)故障或運行異常時，電力自動化系統(tǒng)能對運行異常的區(qū)域或故障構件進行鎖定，并對出現(xiàn)故障的構件或線路進行快速定位。在鎖定故障點后能對故障點兩端的線路開關進行自動控制，使配電網(wǎng)中的故障不會進一步擴大。這一功能能夠使相關維修人員在接到故障報警后快速了解配電網(wǎng)中的故障原因，提升搶修速度、縮短搶修時間，且由于故障區(qū)域得到及時斷電處理，能夠大幅度降低停電對社會大眾的生產(chǎn)、生活造成的損失與不良影響，全面增強了配電網(wǎng)運行的安全性[3]。

電壓及無功管理功能。電力自動化系統(tǒng)技術能夠全面優(yōu)化整個配電網(wǎng)的無功分布狀態(tài)，并能夠根據(jù)配電網(wǎng)的實際運行狀態(tài)對變壓器分接頭的檔位進行自動調(diào)節(jié)，并實現(xiàn)對配電網(wǎng)中的無功補償設備的投切進行自動控制，使配電網(wǎng)所輸出的電壓合格，并將線損降到最低。

負荷管理。在以往電力公司運行過程中，所應用的電力負荷管理方式通常是對用電用戶的負荷量進行分析與控制，但由于現(xiàn)階段已逐漸對需求側管理的高度重視，因此電力企業(yè)在運行過程中已不再局限于對用戶負荷進行管理，而是需積極調(diào)動社會大眾的積極性，使用戶能夠在用電過程中，結合自己實際用電需求及用電設備的特征，針對性地選擇符合自身特征的用電機制。通過這種給用戶積極參與的方式，能實現(xiàn)對分布式發(fā)電資源應用情況的間接控制，是供電方與需求方達到一個供需平衡的狀態(tài)，最終實現(xiàn)降低整體供電成本，節(jié)約電能的目的[4]。

自動讀表。本功能主要是通過相應的通信網(wǎng)絡將廣大用電用戶的用電數(shù)據(jù)進行讀取，該功能還能實現(xiàn)對用電數(shù)據(jù)的收集、存儲、統(tǒng)計，為電力公司在進行電量統(tǒng)籌管理及電網(wǎng)建設中提供強而有力的數(shù)據(jù)支持。由于現(xiàn)階段我國多個地區(qū)都相繼出現(xiàn)了供電緊張現(xiàn)象，因此自動讀表功能還能幫助供電公司開展分時電價，全面提升電力公司對需求側的管理水平。

1.2 配電網(wǎng)管理自動化功能

設備管理。隨著我國不同地區(qū)的用電量不斷增大，現(xiàn)階段各個地區(qū)的配電網(wǎng)工程及規(guī)模也在不斷增大。因此在配電網(wǎng)實際運行中，以往全部依靠人工管理的管理方式已不再適用于現(xiàn)階段的配電網(wǎng)運行規(guī)模，需借助先進的設備管理系統(tǒng)，結合整個配電網(wǎng)的運行狀態(tài)對配電網(wǎng)中的各個構件進行自動化管理。該功能還能結合空間地理信息系統(tǒng)，以地區(qū)內(nèi)整個電力系統(tǒng)的空間布局為基礎，運用現(xiàn)代化的繪圖工具，在空間信息系統(tǒng)中將用電用戶的地理位置、電力系統(tǒng)接線路徑以及相應的配電設備全部繪制到整個系統(tǒng)中，最終通過電力自動化系統(tǒng)技術，使相關工作人員可隨時隨地查看某一區(qū)域中的用電識別數(shù)量及用電量負荷狀態(tài)[5]。

檢修管理。配電網(wǎng)是一個非常負責的工程，整個系統(tǒng)需數(shù)量較多的構件與設備。因此在運行過程中經(jīng)常會出現(xiàn)一些設備故障或線路故障。通過電力自動化系統(tǒng)技術的應用，能使配電網(wǎng)在發(fā)生故障以后第一時間確定故障點，并能結合故障發(fā)生原因制定針對性的故障維修技術，且通過對故障維修過程進行全過程管理，能全面提升對配電網(wǎng)故障的檢修質(zhì)量及故障處理效率。

停電管理。將電力自動化系統(tǒng)技術應用在配電網(wǎng)中，能夠對停電情況進行科學管理。通過應用計算機信息技術夠制定出合理的停電計劃，并有效減少停電時間，縮小停電的范圍，全面提升電力企業(yè)對社會大眾的服務質(zhì)量。

用電管理。電力企業(yè)在日常運營管理過程中，對廣大用戶的用電信息及用電費用的管理是一項非常重要的工作內(nèi)容。電力自動化系統(tǒng)技術的應用能使該項工作全部實現(xiàn)信息化管理，通過計算機信息技術能實現(xiàn)對社會大眾的用電信息、電費繳納狀態(tài)及分時電價計算等工作模塊進行科學管理，全面提升整個電費核算業(yè)務的工作質(zhì)量與工作效率。

2 電力自動化系統(tǒng)技術在配電網(wǎng)運行管理中的應用

2.1 自動化配電主站的構建

基于電子自動化技術的配電自動化主站主要的應用目的是實現(xiàn)對配電網(wǎng)饋線的自動調(diào)控功能，使配電網(wǎng)運行過程中的所有數(shù)據(jù)都能被有效收集起來，且通過對這些數(shù)據(jù)的收集與分析保障配電網(wǎng)中不同構件的正常運行。通過配電主站，能實現(xiàn)對整個配電網(wǎng)線路進行全過程監(jiān)測與調(diào)控。自動化配電主站在實際運行過程中夠實現(xiàn)多種智能化功能，主要包括：

平臺服務功能。整個自動化配電主站系統(tǒng)能實現(xiàn)多個服務功能，其中包括對配電網(wǎng)運行狀態(tài)的調(diào)控和功能、線路的集成功能，配電網(wǎng)運行系統(tǒng)的調(diào)度功能、報警功能、數(shù)據(jù)管理功能、系統(tǒng)訪問權限的設定等多個個性化服務功能；配電SCADA功能。該功能主要包括了對配電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的和搜集功能、對各項運行信息與故障信息的處理與記錄功能、人機交互功能、對配電網(wǎng)的自動化調(diào)控與管理功能等。

故障分析功能。自動化配電主站在對故障進行分析的過程中，主要分為自動分析、半自動分析、全自動分析等三種方式。在實際運行過程中，該系統(tǒng)能通過對配電網(wǎng)中饋線的實際通信水平、自動化設備的應用程度及配電網(wǎng)運行過程中的實際用電負荷等多個因素，對配電網(wǎng)運行中出現(xiàn)的故障進行系統(tǒng)調(diào)控[6]。并可通過配電網(wǎng)運行過程中所產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)進行適當分析后，最終提煉出故障相關數(shù)據(jù)，并制定出針對性的電網(wǎng)故障處理方式，進而保障整個饋線故障分析系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。與此同時，如在配電網(wǎng)運行過程中同時出現(xiàn)多個不同故障，則該系統(tǒng)可同時對多個系統(tǒng)故障進行平行處理，以此全面提升配電網(wǎng)的故障處理能力，最終有效保障配電網(wǎng)快速恢復供電。

數(shù)據(jù)分析與處理功能。在配電網(wǎng)應用過程中，受外界現(xiàn)實因素的影響，經(jīng)常會有一些錯誤數(shù)據(jù)的出現(xiàn)。系統(tǒng)在進行數(shù)據(jù)收集中，這些錯誤數(shù)據(jù)會造系統(tǒng)對配電網(wǎng)的實際運行狀態(tài)判斷失誤。為有效規(guī)避這一不良情況，該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析處理功能能將所收集到的數(shù)據(jù)運用最小二乘法及加權法進行針對性的處理與分析，最終得到配電網(wǎng)的真實運行狀態(tài)。

2.2 饋線自動化系統(tǒng)的構建

在饋線自動化系統(tǒng)的創(chuàng)設過程中，首先需結合整個配電網(wǎng)的建設規(guī)模及實際運行狀態(tài)，面向配電網(wǎng)所在的區(qū)域進行集約化管理。在此過程中，技術人員首先需對配電站中一些故障發(fā)生率較高的線路中安裝饋線自動化開關，使配電站在運行過程中一旦某個線路出現(xiàn)故障，饋線自動化系統(tǒng)能實現(xiàn)對該故障線路進行隔離處理，最大限度避免線路故障的進一步擴大。對于配電網(wǎng)中一些無法進行改造的線路，可在這類線路中安裝相應的故障顯示器或故障報警器，使這些線路一旦發(fā)生故障其所在區(qū)域的報警器能第一時間發(fā)出警報、并鎖定故障位置，相關工作人員在接到預警后可及時對其所在線路展開相應排查，最大限度縮小故障持續(xù)時間[7]。

在饋線自動化系統(tǒng)運行過程中，其能實現(xiàn)對配電網(wǎng)運行中的遙測、遙控、遙信、通訊、以及電力調(diào)控功能。能對整個配電網(wǎng)中的配電操作室、環(huán)網(wǎng)柜、分線柜及開關箱等設備進行自動管理與調(diào)節(jié)，并能對整個配電網(wǎng)中的軟件系統(tǒng)進行智能化管理，使其能夠對配電網(wǎng)進行智能化的調(diào)控。通過該系統(tǒng)的應用，使配電網(wǎng)在運行中某個構件出現(xiàn)故障時并不會對其他構件或線路的正常運行造成影響。

另一方面，該系統(tǒng)還能與配電網(wǎng)中的以太網(wǎng)交互儀、無線通信構件等設備進行有效連接，形成對整個配電網(wǎng)中的電源進行全過程監(jiān)控，使配電網(wǎng)中的電源在發(fā)生任何故障時都能及時被檢測出來。且在配電網(wǎng)中的電流進行輸入或輸出的過程中，饋線自動化系統(tǒng)能自動開啟線路保護，使配電網(wǎng)中的整個線路的輸入與輸出環(huán)節(jié)中都能得到有效的調(diào)控，最終實現(xiàn)對配電網(wǎng)中所有線路元件的智能化監(jiān)控。

2.3 自動化配電通信網(wǎng)絡的構建

基于電子自動化技術的自動化配電通信網(wǎng)絡在建設過程中，主要應用的是無源光網(wǎng)絡技術，該技術的傳輸系統(tǒng)為PTN網(wǎng)絡。而光纖通訊網(wǎng)絡在與PTN網(wǎng)絡進行連接過程中，需依托相應的調(diào)度信息。在此過程中，在對網(wǎng)絡進行接入時，相關研發(fā)人員需對PTN的傳輸接口及相應的傳輸能力進行充分考量，進而實現(xiàn)網(wǎng)元層與網(wǎng)絡層之間的有機融合。

圖1 自動化配電通信網(wǎng)絡結構

為保障整個配電線路運行的穩(wěn)定性與安全性，自動化配電通信網(wǎng)絡還需添加一個光纖VPN接口，通過這一接口的安裝，能夠大幅度降低整個配電網(wǎng)的自動化改造成本以及整個自動化系統(tǒng)的應用周期，全面提升整個配電站在運行過程中的使用壽命。通過這種無線傳輸方案，能夠使配電站運行過程中產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)信息以及相應的故障信息都順利傳輸?shù)阶詣踊潆娭髡鞠到y(tǒng)中，且在傳輸過程中，能夠經(jīng)過GPRS終端系統(tǒng)實現(xiàn)對配電站中的每個構件進行IP綁定以及通信路徑。最終該系統(tǒng)中形成一個專門的GPRS通信網(wǎng)絡，使整個配電站運行中的數(shù)據(jù)傳輸與交流需求得到有效滿足。

綜上，配電網(wǎng)工程作為我國不可或缺的重要基礎配套設施之一，該電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運行尤為重要。隨著科學信息技術的飛速發(fā)展，將電力自動化系統(tǒng)技術全面應用在配電網(wǎng)的正常運行中，能夠全面提升整個配電網(wǎng)的運行效率與運行安全。因此，相關研發(fā)人員應結合配電網(wǎng)的實際運行規(guī)模與運行狀態(tài)，將電力自動化系統(tǒng)技術應用在配電網(wǎng)不同的運行環(huán)節(jié)中，通過一系列自動化、智能化系統(tǒng)的應用，大幅度提升整個配電站的自動化運行水平，使相關工作人員能夠通過電力自動化系統(tǒng)實現(xiàn)對配電網(wǎng)的智能化管理，保障電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。