電力工程中配電自動(dòng)化的應(yīng)用及對(duì)故障的處理

楊添興

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞東南區(qū)供電局，廣東東莞 523690）

1 電力工程配電自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

電力工程配電自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)了多個(gè)先進(jìn)技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，作為集成化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電力工程實(shí)時(shí)操控，動(dòng)態(tài)化確定其運(yùn)行存在的不足予以處理，保障整個(gè)配電系統(tǒng)運(yùn)行更可靠。電力工程配電系統(tǒng)自動(dòng)化隨著時(shí)間推移，其實(shí)際應(yīng)用更成熟完善，服務(wù)水平顯著提升，但處于電力工程中應(yīng)符合以下條件：①符合電力工程各環(huán)節(jié)技術(shù)要求，可對(duì)電力系統(tǒng)中設(shè)備、線路等做好系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)和管理，促使各設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)。②確保自身技術(shù)應(yīng)用安全，以免因技術(shù)引發(fā)安全事故，為作業(yè)人員帶來各類不安全因子。③電力工程配電自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)充分強(qiáng)化數(shù)據(jù)采集、處理水平，及時(shí)篩選異常信息，消除各類不安全因素，保證電力工程配電系統(tǒng)運(yùn)行可靠、安全。電力工程配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化應(yīng)用，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾方面。

（1）提升電力工程自動(dòng)化水平。電力工程配電自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用主要體現(xiàn)在電力技術(shù)和管理層面，用于設(shè)備控制及其管理方面，顯著提高工程信息化水平，推動(dòng)其自動(dòng)化、信息化發(fā)展。

（2）電力系統(tǒng)維護(hù)便捷。計(jì)算機(jī)作為實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化目標(biāo)支撐，充分選用自動(dòng)化對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，依托遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序便可完成操作，顯著提升整個(gè)維護(hù)效率。設(shè)備正式維護(hù)過程中，配電自動(dòng)化無需專業(yè)人員前往現(xiàn)場操作，按照維護(hù)相關(guān)要求，輸入相關(guān)指令和信息，便可依照程序完成整個(gè)設(shè)備維護(hù)。

（3）提高電力工程管理效率。為實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化控制目標(biāo)，應(yīng)動(dòng)態(tài)化更新內(nèi)部設(shè)備，受原有技術(shù)等因素的干擾，電力工程現(xiàn)下利用設(shè)備結(jié)構(gòu)較為簡單，通過電氣自動(dòng)化技術(shù)，完成總線統(tǒng)一控制目標(biāo)，提高整個(gè)電力工程管理效率。

2 配電自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成及其功能

2.1 配電自動(dòng)化構(gòu)成

2.1.1 信息采集

處于整個(gè)電力系統(tǒng)中，信息采集整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，電力系統(tǒng)整體架構(gòu)包含三大模塊，即配電主站層、子站層、終端設(shè)備層。①配電主站層。配電主站層作為整個(gè)配電自動(dòng)化的“大腦”，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)控，分析配電設(shè)備和系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，選取多元化的策略協(xié)調(diào)終端和子站的關(guān)系，及時(shí)更新和分享設(shè)備實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，同時(shí)配電主站作為配電自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的核心界面。②配電子站層。其主要屬于配電自動(dòng)化中間層，接收源于主站監(jiān)控下達(dá)的指令，保證配電設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)一化收集和轉(zhuǎn)發(fā)，其自身具備遠(yuǎn)程維護(hù)、自診斷等功能，及時(shí)接收并轉(zhuǎn)發(fā)上級(jí)主站的控制命令，執(zhí)行上級(jí)主站的指令，接收主站或其他時(shí)間同步裝置對(duì)時(shí)命令，與整個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘保持同步。③配電終端層。配電終端層作為配電自動(dòng)化基礎(chǔ)層，是整個(gè)系統(tǒng)核心構(gòu)成，其是對(duì)配電設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測(cè)和控制單元總稱，完成對(duì)配電設(shè)備運(yùn)輸數(shù)據(jù)采集、處理、上傳等功能。配電終端主要包含配變終端TTU、站所終端DTU、饋線終端FTU。

2.1.2 饋線自動(dòng)化

電力系統(tǒng)中饋線自動(dòng)化核心功能是監(jiān)控與采集系統(tǒng)，正常狀況下對(duì)配電電壓、饋線電流、開關(guān)實(shí)際狀況做好監(jiān)控，促使線路開關(guān)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開/合閘動(dòng)作，若整個(gè)負(fù)荷分布缺乏均勻性，可選取均衡化負(fù)荷方式，進(jìn)而優(yōu)化配電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀況。此外，饋線自動(dòng)化可及時(shí)切除線路內(nèi)實(shí)際故障，并完成故障區(qū)隔離，以免導(dǎo)致整個(gè)故障范圍擴(kuò)大和延伸，以最快速度恢復(fù)非故障區(qū)域供電。從整體層面分析，饋線自動(dòng)化運(yùn)行自身具備可靠性、迅速性和安全性。

2.2 配電自動(dòng)化系統(tǒng)主要應(yīng)用功能

配電自動(dòng)化系統(tǒng)包含多方面功能，主要體現(xiàn)在以下幾方面：①配網(wǎng)SCADA 功能。該功能作為整個(gè)系統(tǒng)關(guān)鍵功能，其主要涵蓋對(duì)配電設(shè)備數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、記憶等，相較于原有調(diào)度功能，與其銜接的設(shè)備多處于室外配電線路上，數(shù)量更多、運(yùn)行環(huán)境更為復(fù)雜，對(duì)通信系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性要求更高，配電自動(dòng)化比電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化更為復(fù)雜。②故障自愈功能。故障自愈功能核心任務(wù)目標(biāo)是配電線路產(chǎn)生故障后，配電自動(dòng)化精準(zhǔn)、及時(shí)地對(duì)故障點(diǎn)判斷、故障區(qū)域隔離和非故障區(qū)供電恢復(fù)，確保整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行可靠、穩(wěn)定。③負(fù)荷控制于管理。針對(duì)各類條件下用戶實(shí)際負(fù)荷數(shù)據(jù)分析、處理，最終運(yùn)行控制策略，實(shí)現(xiàn)多方面負(fù)荷管理，包含負(fù)荷性質(zhì)、負(fù)荷分類等內(nèi)容。④GIS聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與開發(fā)。GIS 系統(tǒng)作為配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)，其建立主要是以地理坐標(biāo)為核心，開發(fā)GIS 技術(shù)任務(wù)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)具有地理圖背景的配電網(wǎng)運(yùn)行管理，其充分與配電自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)合應(yīng)用，對(duì)配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)化監(jiān)控和管理[1]。

3 電力工程中配電自動(dòng)化的應(yīng)用

電力工程配電自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，需充分以計(jì)算機(jī)為核心基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)工程相關(guān)系統(tǒng)控制監(jiān)測(cè)，為整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性、安全提供強(qiáng)有力的支撐，提高電力工程管理效率。

3.1 現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用

現(xiàn)場總線技術(shù)關(guān)鍵在于高效、合理解決電力工程配電智能化設(shè)備間通信狀況，以及智能設(shè)備與控制系統(tǒng)間信息傳遞共享，從本質(zhì)層面突破各設(shè)備間信息壁壘，多層次、多視角實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化應(yīng)用目標(biāo)?，F(xiàn)場總線最為重要的便是工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其具體實(shí)踐工作基本原理為，正式開展電力工程配電時(shí)，專業(yè)人員借力現(xiàn)場總線及時(shí)將變送器進(jìn)行動(dòng)態(tài)化控制，并充分通過信號(hào)傳輸至控制室計(jì)算機(jī)內(nèi)，利用計(jì)算機(jī)做好分析，聯(lián)合數(shù)學(xué)模型完成數(shù)據(jù)判定分析，最終形成精準(zhǔn)、可靠的程序指令實(shí)時(shí)傳輸至需控制智能化設(shè)備內(nèi)，從本質(zhì)層面保證設(shè)備自動(dòng)化控制。當(dāng)下總線技術(shù)高效化使用，關(guān)鍵目的在于全方位實(shí)現(xiàn)信息與網(wǎng)絡(luò)無縫銜接，依托數(shù)字化信息完成智能設(shè)備遠(yuǎn)程控制目標(biāo)，整個(gè)控制過程十分簡易，且該技術(shù)可對(duì)多個(gè)途徑設(shè)備做好精細(xì)化分析，深層次篩選更高價(jià)值的數(shù)據(jù)信息，明晰客戶自身實(shí)際需求，緩解工作人員工作強(qiáng)度，保障電力企業(yè)正常工作。

3.2 主動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用

主動(dòng)數(shù)據(jù)庫核心優(yōu)勢(shì)在于，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具備主動(dòng)實(shí)現(xiàn)服務(wù)功能，并通過統(tǒng)一化且便捷性機(jī)制實(shí)現(xiàn)多元化主動(dòng)需求。主動(dòng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)部存在多個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，如監(jiān)視器、數(shù)據(jù)庫事件描述等。主動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用過程中，主要將電力系統(tǒng)功能、技術(shù)作為核心主體，其基本應(yīng)用原理為根據(jù)現(xiàn)下實(shí)際狀態(tài)，科學(xué)、合理提供相應(yīng)的自動(dòng)化技術(shù)，電力工程中該技術(shù)主要體現(xiàn)在監(jiān)控系統(tǒng)層面，其以觸發(fā)機(jī)制為核心實(shí)現(xiàn)電力數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控和設(shè)備運(yùn)行過程操控，縮短數(shù)據(jù)輸入和操作時(shí)間，提高系統(tǒng)整體工作運(yùn)行速度。聯(lián)合應(yīng)用人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信等先進(jìn)技術(shù)，該技術(shù)可對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)象處理，為不同種類設(shè)備、模塊創(chuàng)設(shè)對(duì)象情境，某個(gè)事件或時(shí)間節(jié)點(diǎn)觸發(fā)后便可實(shí)現(xiàn)對(duì)象自動(dòng)化處理。此種運(yùn)行模式可確保電力系統(tǒng)高效、精準(zhǔn)響應(yīng)和增強(qiáng)主控能力，無人化操作進(jìn)一步降低后續(xù)系統(tǒng)維護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

3.3 光互聯(lián)技術(shù)應(yīng)用

光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)憑借自身優(yōu)勢(shì)，普遍用于電力工程中，其主要呈現(xiàn)在繼電、自動(dòng)化控制系統(tǒng)，保證探測(cè)器不受局限性，可依托系統(tǒng)集成促使監(jiān)控系統(tǒng)性能增強(qiáng)，利用光互聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)全生命周期監(jiān)控。電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)聯(lián)合電子傳輸，可完成自身網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展目標(biāo)，改善原有編程實(shí)際質(zhì)量缺陷，基于電力工程運(yùn)行多元化需求，完成系統(tǒng)內(nèi)部編程結(jié)構(gòu)優(yōu)化重組，促使電力系統(tǒng)與工程契合度提高，增強(qiáng)電力系統(tǒng)靈活性?；ヂ?lián)元件具備較強(qiáng)的抗干擾、易控制及通信便捷優(yōu)勢(shì)，是提高電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、控制和實(shí)施操控核心點(diǎn)[2]。

3.4 電力自動(dòng)化補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用

伴隨經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，我國化工、冶金等產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新發(fā)展階段，對(duì)電能需求量持續(xù)性增加，電力系統(tǒng)整體負(fù)載日漸加劇，該條件下需采取有效措施提高其功率大小，通過有效的無功補(bǔ)償提高電能運(yùn)輸效率，最大限度發(fā)揮智能化設(shè)備應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，提高電網(wǎng)運(yùn)行有效性，適應(yīng)用戶多樣化需求。針對(duì)電力工程原有補(bǔ)償而言，其多以無功補(bǔ)償為主，依托三相電容器完成互補(bǔ)，但此種方式多負(fù)載為居民，其難以實(shí)現(xiàn)平衡性。三相對(duì)無功補(bǔ)償實(shí)際需求量不盡相同，若仍沿用原有低壓無功補(bǔ)償，無法保證各相均衡性，且該技術(shù)自身并不具備配電監(jiān)督功能，無法滿足電力工程實(shí)際需求。電力自動(dòng)化補(bǔ)償技術(shù)可進(jìn)一步消除上述技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)和固定補(bǔ)償聯(lián)合應(yīng)用，應(yīng)對(duì)負(fù)載動(dòng)態(tài)化工作實(shí)際需求。同時(shí)，按照電力工程運(yùn)行實(shí)際狀況，實(shí)施分相補(bǔ)償方式，可提高資源利用率，促使電網(wǎng)運(yùn)行更具經(jīng)濟(jì)性，保證三相處于均衡狀態(tài)。

4 電力工程配電自動(dòng)化故障處理措施

4.1 加強(qiáng)信息和安全管控工作

為從本質(zhì)層面實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化大面積應(yīng)用，應(yīng)積極強(qiáng)化信息管控力度，其工作方式是對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行信息動(dòng)態(tài)化更新，并存儲(chǔ)分類此類配電網(wǎng)信息，為后續(xù)操作人員精細(xì)化掌握此類信息提供便捷。信息系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)信息多處于動(dòng)態(tài)化更新狀態(tài)，自身具有較強(qiáng)的精確性、實(shí)時(shí)性，配電自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化的基礎(chǔ)上，對(duì)操作人員計(jì)算機(jī)實(shí)際應(yīng)用能力提出新要求。整個(gè)配電網(wǎng)運(yùn)行中，配電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫積極接收、篩選、存儲(chǔ)等相關(guān)信息，自動(dòng)化系統(tǒng)可及時(shí)完成現(xiàn)場反饋信息，釋放正確處理指令，確保對(duì)配電全生命周期做好控制，高效、便捷處理故障。自動(dòng)化系統(tǒng)信息實(shí)際管控過程中，將輸送環(huán)節(jié)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行匯總，故障出現(xiàn)前釋放明確預(yù)警信號(hào)，選取可操作性較強(qiáng)策略加以處理。從整體層面分析，配電系統(tǒng)信息管控功能作為自動(dòng)化基礎(chǔ)內(nèi)容，只有充分強(qiáng)化信息管控工作，方可處于后續(xù)系統(tǒng)運(yùn)作避免最大損失，加強(qiáng)信息管控，更有利于提高電力系統(tǒng)配電自動(dòng)化運(yùn)行效率，確保整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠。配電系統(tǒng)正常運(yùn)行中，配電網(wǎng)運(yùn)行自動(dòng)化系統(tǒng)布設(shè)短路裝置，可對(duì)配電線路產(chǎn)生故障提出應(yīng)急策略，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息做好分析，及時(shí)將其傳輸反饋至技術(shù)工作層面，逐步篩查故障產(chǎn)生方位，直至完成故障排除后方可處于正常工作，為配電系統(tǒng)高效運(yùn)行提供支撐。

4.2 強(qiáng)化故障檢測(cè)及定位技術(shù)

故障檢測(cè)及定位技術(shù)手段較多，應(yīng)結(jié)合實(shí)際狀況合理選取故障處理措施，促使配電自動(dòng)化處于正常狀況，體現(xiàn)在以下幾方面：①通過處于線路上增設(shè)重合器、分段器、斷路器等動(dòng)態(tài)化判定和隔離實(shí)際故障部位，以免其影響其他線路正常作業(yè)；②利用繼電器充分做好保護(hù)工作，并精準(zhǔn)性判定故障部位；③選取故障指示器定位具體故障；④處于不同分支線路上增設(shè)熔斷器件，故障指示器技術(shù)主要是對(duì)發(fā)生短路后故障進(jìn)行動(dòng)態(tài)化檢測(cè)，發(fā)生故障后其被確定于整個(gè)觸發(fā)指示器和并未觸發(fā)指示器間區(qū)域，且故障定位系統(tǒng)反映更精準(zhǔn)和迅速，完成故障定位，符合配電電網(wǎng)智能化基本要求。

4.3 加大電網(wǎng)改造工作

我國對(duì)電網(wǎng)建設(shè)工作并未加以重視，促使配電網(wǎng)建設(shè)水平與發(fā)達(dá)國家存在較大差距。為實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化目標(biāo)，應(yīng)充分加大電網(wǎng)改造工作，提高配電自動(dòng)化應(yīng)用水平。應(yīng)增加與之相吻合的電網(wǎng)傳輸實(shí)際容量，并結(jié)合實(shí)際狀況，提高電網(wǎng)安全，確保供電質(zhì)量，對(duì)電網(wǎng)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，促使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)持續(xù)性優(yōu)化，滿足實(shí)際需求。配電網(wǎng)整體結(jié)構(gòu)改造優(yōu)化中，城市配電網(wǎng)要求較高，應(yīng)將其改造為環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，選取配電自動(dòng)化技術(shù)，增強(qiáng)互供能力，若配電線路構(gòu)成環(huán)網(wǎng)，則直接安裝相關(guān)自動(dòng)化設(shè)備。若處于整個(gè)線路上裝設(shè)故障顯示儀器，處于變電站內(nèi)部增設(shè)選線裝置，為從本質(zhì)層面確保線路安全性、可靠性，應(yīng)積極合理布設(shè)故障檢測(cè)裝置，一般可布設(shè)智能化故障建議儀器，短周期內(nèi)便可確定故障發(fā)生部位，有的放矢開展檢修工作，降低實(shí)際損失率。若有必要可利用專業(yè)措施查找故障點(diǎn)，安排有實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)及培訓(xùn)達(dá)標(biāo)的工作人員檢修，開展配電網(wǎng)帶電作業(yè)，基于實(shí)際工作狀況，適當(dāng)擴(kuò)大作業(yè)范圍。我國電網(wǎng)設(shè)備應(yīng)用水平滯后，其更新改造作為降低配電自動(dòng)化系統(tǒng)故障概率高效方法，更為關(guān)鍵的是可有效解決電力系統(tǒng)存在問題，推動(dòng)電氣企業(yè)良好發(fā)展。

5 結(jié)束語

配電自動(dòng)化用于電力工程中，不僅可助力電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行，而且可提高信息采集效率，保證數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性。電力工程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化過程中，受多方面因素的影響，其仍存在部分故障，需積極采取相應(yīng)的解決措施，促使故障高效化解決，促進(jìn)電力產(chǎn)業(yè)又快又好發(fā)展。