關(guān)于配電自動化實(shí)用功能的研究與應(yīng)用

黃 波

（福建廣和信息科技有限公司， 福建 福州 350001）

引言

城市配電高效運(yùn)行的首要基礎(chǔ)就是配電自動化。配電自動化系統(tǒng)利用各類集成設(shè)備和信息通訊技術(shù)，在保證配電運(yùn)行可靠的基礎(chǔ)上，使配電自動化的實(shí)用性更高。在保證配電安全的基礎(chǔ)上，通過自動化系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)全面供電的總體穩(wěn)定性和高效性。同時在供電網(wǎng)中將配電自動化全面投入應(yīng)用，可以大幅度地減少停電給人們和系統(tǒng)帶來的各種故障和損失，使得各家各戶的電量供應(yīng)都得到一定的保證。

1 配電自動化概述

配電自動化實(shí)現(xiàn)的首要條件是配電系統(tǒng)信息化，只有建立有效的高科技通信手段，使控制中心的所有命令信息高效精準(zhǔn)地傳送到遠(yuǎn)程終端中，將有用的數(shù)據(jù)信息反饋到控制中心。因此，合理地設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)能夠直接決定配電自動化系統(tǒng)的成功與失敗。配電自動化通信系統(tǒng)是整個配電自動化系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是整個系統(tǒng)的神經(jīng)[1]。

2 配電自動化實(shí)用性的發(fā)展及趨勢

2.1 發(fā)展

在科技發(fā)展的過程中，配電自動化系統(tǒng)已經(jīng)漸漸向系統(tǒng)集成的方面演變。自20 世紀(jì)90 年代后期進(jìn)行了配電自動化的試驗(yàn)工作，由于當(dāng)時的各方面信息技術(shù)都處于發(fā)展不完全的階段，很多技術(shù)都存在較多的漏洞。因此，配電自動化系統(tǒng)的實(shí)用功能沒有得到全面的發(fā)展，所謂的自動化作用也沒有得到全面的重視。但是這樣的試驗(yàn)工作為未來的全面配電自動化扎下了穩(wěn)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 未來趨勢

配電自動化的未來發(fā)展是要建設(shè)高質(zhì)量的供電網(wǎng)架組成，重新構(gòu)建配電網(wǎng)的靈活性和高效性。使各種可持續(xù)的能力進(jìn)行優(yōu)化和更新。在故障情況下，提升配電網(wǎng)的支撐力。自動化的實(shí)現(xiàn)可以使未來的電網(wǎng)發(fā)展更加靈活和智能，同時也使未來的電網(wǎng)操控更加高效和簡潔，提升配電網(wǎng)的可靠性、自愈性等。使供電質(zhì)量得到提升并且同時增強(qiáng)供電效率，減少用電壓力和用電損耗[2]。

3 配電自動化的結(jié)構(gòu)功能

3.1 FTU 功能

FTU 作為配電自動化系統(tǒng)的關(guān)鍵性功能，在整個配電自動化系統(tǒng)中有著不可忽視的作用。主要?dú)w納于終端的饋線裝置，并且可以高效地實(shí)施動態(tài)監(jiān)測。在整體系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，加強(qiáng)對FTU 功能的偵測，可提高FTU 功能處理故障的解決能力。

3.2 DMS 功能

DMS 作為配電管理系統(tǒng)，是整個供電信息網(wǎng)的信息源頭，它所具有的特性是要保證信息的一致性。在配電自動化的整個體系當(dāng)中，DMS 作為一個重要的信息功能，在整體信息一體化的狀態(tài)下，構(gòu)建相應(yīng)的信息體系，保障整體供電網(wǎng)絡(luò)的信息安全。

3.3 SCADA 功能

SCADA 作為配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視系統(tǒng)，在整體的自動化系統(tǒng)中，SCADA 功能廣泛的應(yīng)用，它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)作為自動監(jiān)控系統(tǒng)，可以對于現(xiàn)場的所有的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，常常用于采集數(shù)據(jù)和調(diào)節(jié)參數(shù)。同時它所利用的“四遙”功能：RTU（遠(yuǎn)程控制單元）、FTU（饋線終端單元）都是它重要的組成部分，并且在變電站層具有重要的建設(shè)作用。

3.4 GIS 功能

GIS 作為地理信息系統(tǒng)，是一種特定的極其重要的空間化信息系統(tǒng)。GIS 系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)各類的硬件軟件等不同系統(tǒng)的支持下，在地球表層的不同空間上，包括大氣層的空間中，進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)采集。GIS 作為信息采集系統(tǒng)的一類，通過地理分布進(jìn)行不同的各類數(shù)據(jù)采集等。

3.5 DSM功能

DSM作為電力需求側(cè)管理的內(nèi)容，所謂的電力需求側(cè)管理是指對用電方各類電力實(shí)施的管理。這種管理辦法是通過國家進(jìn)行引導(dǎo)實(shí)施的自動化功能，在不同的用電峰期，在高峰期減少用電量，低峰期增加用電量，使用電質(zhì)量得到提升，供電效果更加高效，更新居民用形式的辦法。在相同的用電消耗情況下高質(zhì)量的提高用電效率，減少電力的耗費(fèi)，從根本上解決居民的用電壓力，使供電成本大大縮減同時也使用電壓力大大減少[3]。

4 配電自動化技術(shù)性質(zhì)

4.1 可靠性

配電自動化第一大技術(shù)特性就是可靠性，在針對配電安全和輸送安全的問題上，配電自動化系統(tǒng)展現(xiàn)出了極高的安全性和可靠性。在電源的輸送電路以及變壓器的檢測上都能夠達(dá)到保證安全的目的[4]。

4.2 高效性

配電自動化全程配備監(jiān)控設(shè)備，以及可以進(jìn)行全程的監(jiān)控，這也保證了在配電過程中出現(xiàn)故障可以第一時間發(fā)現(xiàn)，并且對故障信息可以實(shí)時進(jìn)行傳送和運(yùn)輸，使系統(tǒng)可以對問題進(jìn)行第一時間的處理和解決，保證供電的穩(wěn)定性。同時也能夠?qū)收线M(jìn)行判斷，及時對主系統(tǒng)進(jìn)行反饋和應(yīng)急處理[5]。

4.3 智能性

在配電自動化的整體系統(tǒng)中，在對電能的處理以及調(diào)整上，已經(jīng)完全智能化。系統(tǒng)可以針對電能進(jìn)行自主的分析，并且可以進(jìn)行自主的調(diào)整，達(dá)到智能化控制用電度和電荷負(fù)載能力。智能化的實(shí)現(xiàn)可以高效的減少各種供電故障，并且減輕居民的用電壓力。利用智能化的用電調(diào)度模式能夠有效地提高居民的用電質(zhì)量[6]。

5 配電自動化的整體布署與結(jié)構(gòu)

5.1 核心高層系統(tǒng)——配調(diào)中心

配調(diào)中心作為整個系統(tǒng)高層的核心系統(tǒng)，在整個配網(wǎng)自動化的系統(tǒng)中占據(jù)著重要的地位。由數(shù)據(jù)庫的整體數(shù)據(jù)作為支撐，作為整個系統(tǒng)自動化的核心，采用多種設(shè)備和自動化系統(tǒng)共同構(gòu)成，同時利用windows系統(tǒng)作為支撐計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)整個自動化系統(tǒng)的調(diào)度工作。

5.2 分擔(dān)性系統(tǒng)——變電站

在配電自動化系統(tǒng)的布署當(dāng)中，變電站作為將信息分層以及分擔(dān)底層和中心層的信息壓力，同時可以實(shí)現(xiàn)部分系統(tǒng)的故障處理問題，以及實(shí)現(xiàn)SCADA功能。

變電站通過原始的通道構(gòu)建起相應(yīng)的城域網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能化。

5.3 關(guān)鍵性系統(tǒng)——中壓網(wǎng)

在系統(tǒng)布署的第三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，中壓網(wǎng)通過各階段FTU 的分段功能并以高電壓的中壓網(wǎng)絡(luò)作為核心依托力所構(gòu)建的中壓控制性網(wǎng)絡(luò)。它的重要功能在這一層次結(jié)構(gòu)上對于配電自動化的總體實(shí)施成功率有著極大的影響作用，甚至可以將它看作是整個配電自動化系統(tǒng)能否運(yùn)行的關(guān)鍵性系統(tǒng)[7]。

5.4 一體化系統(tǒng)——低壓網(wǎng)

低壓網(wǎng)是利用各個配電變壓器的低壓側(cè)進(jìn)行低壓發(fā)出，運(yùn)送到各個負(fù)荷點(diǎn)。由于國家政策的推行，目前低壓網(wǎng)絡(luò)正在向一體化系統(tǒng)邁進(jìn)，最終的配電自動化低壓網(wǎng)將各類系統(tǒng)進(jìn)行集成，最終使系統(tǒng)一體化，高效地實(shí)現(xiàn)對各個負(fù)荷點(diǎn)的監(jiān)測，見下頁圖1。

6 配電自動化的主要功能

6.1 配電網(wǎng)的自動化運(yùn)行管理

在配電自動化的大體功能中，自動化運(yùn)行管理的三大功能分別是自動化制圖、自動化設(shè)備管理以及地理信息系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息被整合成一個大的數(shù)據(jù)庫，在自動化的運(yùn)行過程當(dāng)中，能夠高效快速地進(jìn)行查詢和利用。在這個基礎(chǔ)的大數(shù)據(jù)庫中，以地理信息系統(tǒng)所采集的各類地理數(shù)據(jù)進(jìn)行支撐，以此來構(gòu)建分層化的各類電力設(shè)備的信息圖。將畫面進(jìn)行模擬化，實(shí)時提供各方位的供電信息，對故障位置進(jìn)行實(shí)時反饋以及應(yīng)急處理，將故障問題進(jìn)行記錄和儲存。

6.2 電能質(zhì)量檢測和電能消耗統(tǒng)計(jì)

通過檢測的結(jié)果顯示，電壓和功率的大小是判斷電容器的工作狀態(tài)的主要依據(jù)。從配電網(wǎng)的反饋信息中，進(jìn)行自動化的檢測電能質(zhì)量，同時切換變壓器的開關(guān)來控制電能的大小，增強(qiáng)電線的壽命。在正常的工作狀態(tài)下，通過運(yùn)輸數(shù)據(jù)的檢測和分析，各類設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)聽和控制，以及抄表、報(bào)告、診斷等各種不同狀態(tài)的遠(yuǎn)程操作。

6.3 功率因數(shù)監(jiān)視和控制

功率因數(shù)監(jiān)視和控制作為整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能，利用不同的通訊技術(shù)進(jìn)行對現(xiàn)場的各類運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行檢測和控制。利用遠(yuǎn)程遙控的方式使用戶端的各類用電參數(shù)及時的反饋到終端。對自動化設(shè)備的各種狀態(tài)實(shí)時的進(jìn)行遙控操作。同時對于地理信息系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)化著色。

6.4 故障處理、轉(zhuǎn)移負(fù)荷和信息網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

在供電過程中，線路出現(xiàn)故障時，利用電網(wǎng)將故障信息傳輸?shù)街鞫?，在對故障進(jìn)行診斷后將結(jié)果數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行?，并利用遠(yuǎn)程控制對現(xiàn)場的開關(guān)進(jìn)行操作。在線路發(fā)生故障的同時，利用自動化判斷能力，分隔開故障區(qū)域，處理后恢復(fù)供電能力。

6.5 實(shí)施管理和檢修

在配電自動化的運(yùn)營中，在對故障進(jìn)行處理和搶修時，系統(tǒng)自行編制并進(jìn)行票據(jù)的打印。根據(jù)編制的內(nèi)容，進(jìn)行時間和人員的規(guī)定。自動針對故障進(jìn)行設(shè)計(jì)圖的繪制，并且進(jìn)行施工計(jì)劃的制定，同時依照施工計(jì)劃實(shí)施工作。自動將故障范圍內(nèi)的電力供應(yīng)停止，對于區(qū)域內(nèi)用戶進(jìn)行停電預(yù)示，更新相應(yīng)的故障數(shù)據(jù)信息，達(dá)到成功搶修和處理，并統(tǒng)計(jì)施工的完成情況[8]。

7 結(jié)語

隨著配電自動化的全面實(shí)施，我國的供電質(zhì)量、供電效率都在穩(wěn)步上升。同時配電自動化在實(shí)施的過程中不僅使人們的用電質(zhì)量得到了提高，用時對于用電的各類問題處理也更為恰當(dāng)和及時。因此，配電自動化實(shí)用功能的具體應(yīng)用面也應(yīng)當(dāng)在進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臋z測后投入實(shí)施。同時在城市的供電中，配電自動化實(shí)用功能的應(yīng)用也是用電方面的一個需要深究的問題。