自動(dòng)化技術(shù)在配電網(wǎng)工程中的應(yīng)用探究

楊德義

（內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司錫林郭勒盟蘇尼特左旗供電分公司，內(nèi)蒙古錫林浩特 011300）

1.配電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的問題

1.1 DA配電故障問題

在自動(dòng)化問題中，DA配電故障出現(xiàn)率極高，如網(wǎng)絡(luò)故障、線路問題等。鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動(dòng)化技術(shù)功能多種多樣，技術(shù)人員可以利用當(dāng)?shù)氐牡乩硇畔Ⅲw系，并結(jié)合衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，合理且科學(xué)的預(yù)測(cè)分管硬件，這樣不僅利于中央整體管理，還給后續(xù)的高效實(shí)施提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在一般的電路體系設(shè)計(jì)中，有些遠(yuǎn)端電路體系通常會(huì)發(fā)生控制不穩(wěn)定的情況，只有采用高頻率的檢修才能對(duì)這些機(jī)械設(shè)備進(jìn)行分析與檢測(cè)，然后經(jīng)過不同的性能比對(duì)線路進(jìn)行維護(hù)。配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)控對(duì)突發(fā)的故障進(jìn)行有效預(yù)防，也可以通過遠(yuǎn)端系統(tǒng)完成定位和控制。在DA故障發(fā)生時(shí)，可以采用直接自動(dòng)檢測(cè)與優(yōu)化的方法，有效減少故障發(fā)生時(shí)間[1]。

1.2 負(fù)載量過大問題

例如在農(nóng)村地區(qū)，在白天，人們通常會(huì)外出工作，電力空載狀態(tài)出現(xiàn)概率較高，這依然會(huì)導(dǎo)致電力資源大量浪費(fèi)，同時(shí)也極易出現(xiàn)安全事故等問題。為了能夠有效改善這些問題，技術(shù)工作人員就需要對(duì)農(nóng)村的電力體系作出改造，以確保輸送的電能與電路的真實(shí)需求量呈正相關(guān)狀態(tài)，這同樣是電力體系自動(dòng)化、智能化建設(shè)的要求。

2.配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)建設(shè)原則

2.1 安全性原則

我國的基礎(chǔ)工程之一是電力工程，因此在建設(shè)中一定要關(guān)注最基礎(chǔ)的安全問題，只要是網(wǎng)架產(chǎn)生了安全問題，居民的最基礎(chǔ)的利益與安全就遭受到了最嚴(yán)重的損害。所以，技術(shù)工作人員在現(xiàn)實(shí)調(diào)整中，需要在關(guān)注經(jīng)濟(jì)利益的條件下，確保其安全性。

2.2 穩(wěn)定性原則

電力管網(wǎng)的運(yùn)行是無間歇體系，沒有時(shí)間限制。特別是在一些地勢(shì)偏遠(yuǎn)的山區(qū)，由于供電體系存在不穩(wěn)定性的問題，致使供電問題頻發(fā)，一旦出現(xiàn)急需用電的情況就會(huì)給用戶帶來許多不便。如在農(nóng)忙時(shí)期，需要機(jī)器對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行收割與運(yùn)輸，一旦發(fā)生供電不足的情況，就會(huì)致使錯(cuò)失最佳農(nóng)忙時(shí)期，減少收益。

2.3 因地制宜性原則

每一個(gè)地區(qū)的用電量以及地理環(huán)境都有所不同，以社區(qū)為單位的電力管網(wǎng)也是如此，技術(shù)工作人員可以根據(jù)其存在的共性來進(jìn)行參考，卻不可以一味地追求抄襲與模仿。而是需要考慮清楚環(huán)境中有可能存在的隱患，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行全方位的分析與綜合，再科學(xué)且合理地作出電網(wǎng)管理的有效方案，這才是最大程度地滿足了設(shè)計(jì)要求[2]。

3.配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用

3.1 建構(gòu)大數(shù)據(jù)化的工作模式

對(duì)于發(fā)展配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)來說，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠充分體現(xiàn)其舉足輕重的效果。比如，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的高效支持下，電力調(diào)控可以充分展現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)，可以推行每個(gè)電力部門充分意識(shí)到結(jié)合大數(shù)據(jù)思維和大能源思維的作用。在應(yīng)用大數(shù)據(jù)時(shí)，還應(yīng)該考慮到大能源系統(tǒng)、環(huán)境安全、智能電網(wǎng)等層面的實(shí)際應(yīng)用，比如，為了能夠體現(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析合理性的改進(jìn)，采用因果分析的方法，或者是為了能夠?qū)崿F(xiàn)因果分析效率的改善，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析手段，還可以為了能夠保證服務(wù)的優(yōu)質(zhì)化處理，將分析法作為基礎(chǔ)。因?yàn)榛镜臄?shù)據(jù)平臺(tái)是大數(shù)據(jù)，可以對(duì)平臺(tái)的高效運(yùn)用，來完成對(duì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量采集的提高，對(duì)成本實(shí)行有效控制，實(shí)現(xiàn)廣域電力數(shù)據(jù)采集體系。在實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)技術(shù)普遍提升的過程中，就是把廣域檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)仿真系統(tǒng)統(tǒng)一置入平臺(tái)，給挖掘數(shù)據(jù)提供行之有效的支持，故障傳播模式還有臨界條件都能得到大力支持，以此提升數(shù)據(jù)平臺(tái)的預(yù)警水平。

3.2 建立供電一體化模式

在變電站中，出線保護(hù)開關(guān)與饋線開關(guān)都和配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)有非常大的關(guān)系，只有保證兩者有效融合，才可以建立出閉合性的電網(wǎng)，這樣在遠(yuǎn)程操作閉合性電網(wǎng)時(shí)才會(huì)得心應(yīng)手，在建立起電網(wǎng)自動(dòng)化模式時(shí)，可以將自動(dòng)化技術(shù)高效融合電網(wǎng)中。所以科技工作人員極其關(guān)注將出線保護(hù)開關(guān)與饋線開關(guān)兩種方式高度結(jié)合，提升遠(yuǎn)程操作電網(wǎng)的能力，這才是為完成配電網(wǎng)自動(dòng)化模式提供有力支持。

在電力網(wǎng)絡(luò)中，重合器是極其重要的一個(gè)方面。在電力體系中，電源連接不同的電網(wǎng)，經(jīng)過人為分成幾個(gè)不用的層面，還要求在兩邊各安裝一個(gè)重合器，這樣能夠保證在其中某一層面發(fā)生電力故障時(shí)，兩邊的重合器能夠相互呼應(yīng)。而且可以將電網(wǎng)中其他的線路供應(yīng)電源自動(dòng)地切斷，促使供電問題最大化，可以快速且高效解決配電網(wǎng)中的電源故障問題，提高處理問題的能力，減小電網(wǎng)故障問題對(duì)電力服務(wù)造成的不利影響。

在配電技術(shù)自動(dòng)化設(shè)計(jì)方案中，饋線是比較關(guān)鍵的一部分，在配電網(wǎng)中，收集數(shù)據(jù)與記錄是自動(dòng)化技術(shù)主要工作內(nèi)容，并根據(jù)數(shù)據(jù)分析對(duì)所有電力體系進(jìn)行掌控，而且在運(yùn)營電力體系配電網(wǎng)過程中，主要是通過饋線獲得數(shù)據(jù)來源。所以，饋線在自動(dòng)化運(yùn)營中占據(jù)非常高的地位?？萍脊ぷ魅藛T需要把就地控制和饋線遠(yuǎn)程控制進(jìn)行高效地集合統(tǒng)一，來踐行饋線實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和饋線的自動(dòng)化處理，這可以通過對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與整理，給電力體系配電網(wǎng)及其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的供電運(yùn)營日常工作提供大力支持。

3.3 收集自動(dòng)化供電數(shù)據(jù)

自動(dòng)化技術(shù)的使用會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)數(shù)據(jù)增加，特別是隨著城市化不斷發(fā)展，城鎮(zhèn)居民的用電量激增，有的配電網(wǎng)的饋線數(shù)額高達(dá)千條以上，在自動(dòng)化、智能化的技術(shù)全面應(yīng)用下，導(dǎo)致配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的電壓、發(fā)電量、無功與有功輸出、并網(wǎng)狀態(tài)等信息數(shù)據(jù)無限增長。所以，電力廠可以采用分布式、虛擬化計(jì)算技術(shù)創(chuàng)建出物理資源與IT虛擬資源有效結(jié)合，從而組織成數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫結(jié)合了所有IT硬件資源，這可以高效完成對(duì)大量供電數(shù)據(jù)的分析、整理、歸納和總結(jié)?？墒牵b于對(duì)資源合理利用方面進(jìn)行考量，如今的供電數(shù)據(jù)庫一般只是采用一臺(tái)機(jī)器然后再虛擬成更多的邏輯虛擬機(jī)，以此來完成對(duì)更多的邏輯資源的有效利用，這會(huì)導(dǎo)致物理機(jī)處理數(shù)據(jù)的負(fù)荷變重，云吞量減小，反應(yīng)時(shí)間減緩。所以，這就需要科技工作人員創(chuàng)造一個(gè)效率更高，響應(yīng)時(shí)間更快的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存策略。現(xiàn)如今，我國技術(shù)已經(jīng)可以充分滿足為高效開發(fā)供電數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存方法提供幫助，實(shí)行在物理機(jī)上開展ESXI系統(tǒng)的部署，并且把虛擬化的管理軟件（如V Center Server軟件）安裝在變電器的終端設(shè)備集群上，這樣就可以將資源共享到每一個(gè)變電器的終端設(shè)備之中。要想創(chuàng)建一個(gè)可以儲(chǔ)存在供電時(shí)所產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，而且有物理存儲(chǔ)位置與空間的數(shù)據(jù)庫，需要科技工作人員首先開通云桌儲(chǔ)存平臺(tái)，然后填寫部門的地址，在選取需要的存儲(chǔ)空間與性能，調(diào)理好云桌網(wǎng)絡(luò)配置，建立一個(gè)虛擬的OBS桶與私有云界面，成為自動(dòng)化平臺(tái)的根基。還可以將分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)分為業(yè)務(wù)系統(tǒng)與存儲(chǔ)系統(tǒng)。

根據(jù)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的開發(fā)，將配電網(wǎng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)架構(gòu)分成應(yīng)用層、表示層、會(huì)話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層7層，為了能夠完成這7層同類功能，采用聚合橫向的方案，然后根據(jù)聚合設(shè)施里的存儲(chǔ)計(jì)算等資源組合成可調(diào)度運(yùn)維且統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)庫?？萍脊ぷ魅藛T可以把威睿開發(fā)軟件安裝在每一個(gè)變電器的終端設(shè)備上，在物理機(jī)上對(duì)ESXI系統(tǒng)進(jìn)行部署，再依據(jù)光纖變換機(jī)的共享磁盤在變電終端設(shè)備上創(chuàng)造搭建的硬件環(huán)境，再運(yùn)用威睿客戶端對(duì)虛擬機(jī)與物理機(jī)實(shí)行統(tǒng)一管理。與此同時(shí)，根據(jù)X86變電器的終端設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)庫中底層硬件資源實(shí)行計(jì)劃與部署，依據(jù)交換方法將內(nèi)部數(shù)據(jù)堆疊成2個(gè)萬兆交換機(jī)，按照獨(dú)立訪問的交互方法把外部數(shù)據(jù)堆疊成兩個(gè)千兆交換機(jī)。然后再根據(jù)數(shù)據(jù)庫的實(shí)際需求實(shí)行定制開發(fā)與封裝，這時(shí)系統(tǒng)就會(huì)具有良好的云吞量與強(qiáng)大的算力，以此來完成更加高效的數(shù)據(jù)處理[3]。

3.4 建立配電系統(tǒng)自動(dòng)化

配電系統(tǒng)完成自動(dòng)化以后，所有的網(wǎng)絡(luò)都不是獨(dú)立存在，而是相互依存，彼此關(guān)聯(lián)。為了能夠保證在真實(shí)情況下配電裝置可以合理且高效的運(yùn)用，每一個(gè)環(huán)網(wǎng)都相互融合?，F(xiàn)如今，配電網(wǎng)主要的趨勢(shì)之一就是自動(dòng)化建設(shè)，例如在隆化縣，其配電網(wǎng)規(guī)劃是根據(jù)配網(wǎng)網(wǎng)架的“統(tǒng)籌規(guī)劃與同步建設(shè)”和配電自動(dòng)化的原則，采用“通信與終端差異化和主站一體化”的方式，整體推行配電自動(dòng)化建造，大力提高配電自動(dòng)化的使用水平。

根據(jù)覆蓋配網(wǎng)設(shè)備為主要目的，使用各種各樣的通信方法（如無線公網(wǎng)、光纖等）建設(shè)具有一些遙控特點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控體系，經(jīng)濟(jì)狀況好的縣城區(qū)在一些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上完成“三遙”，廣大農(nóng)村地區(qū)、新建待開發(fā)區(qū)與成城郊區(qū)完成“兩遙”。在配電自動(dòng)化體系中，為了能夠保證配電網(wǎng)故障部分的自動(dòng)恢復(fù)供電并且能夠迅速切除，可以經(jīng)過配電終端和主站的結(jié)合，體現(xiàn)出全面的集中型饋線與SCADA功能的自動(dòng)化功能。在完成這些任務(wù)之后，需要經(jīng)過信息交互總線完成工程生產(chǎn)管理系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、地調(diào)EMS系統(tǒng)等和配電自動(dòng)化系統(tǒng)相互配合，調(diào)整配網(wǎng)資源，創(chuàng)建全面的配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型，充分體現(xiàn)以配電網(wǎng)拓?fù)錇榛A(chǔ)的各種實(shí)用功能，然后創(chuàng)建出全面且統(tǒng)一的配電自動(dòng)化體系。

3.5 進(jìn)行科學(xué)的檢修故障

在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)電力故障問題，將直接影響到配電網(wǎng)的安全，然而檢修電網(wǎng)故障不是一個(gè)簡單的工作。在地理信息體系還不夠完善時(shí)，需要工作人員依次排查可能出現(xiàn)的問題，然后再針對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行研究，不但消耗大量的物力和人力資源，還極其浪費(fèi)時(shí)間。由于現(xiàn)如今的配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)得以快速發(fā)展，工作人員可以依據(jù)信息系統(tǒng)精準(zhǔn)且快速地定位到故障點(diǎn)，還能直接對(duì)問題進(jìn)行有效分析，并及時(shí)解決故障，以此來保證電網(wǎng)暢通，這就可以簡化故障檢修的過程[4]。

3.6 采用光纖IP通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

在古老的農(nóng)村通信網(wǎng)路技術(shù)的應(yīng)用中，總是會(huì)出現(xiàn)一些通信寬度的寬帶無法滿足配電自動(dòng)化技術(shù)的工作、主站層不能和終端數(shù)據(jù)與信息實(shí)行實(shí)時(shí)交互等問題。因此，在農(nóng)村配電網(wǎng)的使用中，配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)受這些因素的影響。為了能夠消除這些不利因素，部分農(nóng)村在應(yīng)用配電自動(dòng)化技術(shù)時(shí)，也會(huì)將其通信網(wǎng)絡(luò)采取整體的改造升級(jí)，把光纖IP通信技術(shù)替換掉原始的通信技術(shù)。這不但可以高效地解決由于寬帶的不足不能在農(nóng)村應(yīng)用配電自動(dòng)化技術(shù)的問題，還可以通過光纖IP通信技術(shù)，對(duì)整體的配電自動(dòng)化體系進(jìn)行全面整改，提高終端層和主站層之間的交互效率，較少彼此的交互時(shí)間，提高整體配電自動(dòng)化體系的信息交互和監(jiān)督管理的能力。

3.7 采用電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)

由于配電自動(dòng)化技術(shù)的穩(wěn)步提升，配電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)也被分成5個(gè)等級(jí)，而且這些等級(jí)都能夠被配電網(wǎng)自動(dòng)化體系直接用來自動(dòng)調(diào)度，不需要再依照傳統(tǒng)的人工方法來實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度工作。例如，在農(nóng)村配電網(wǎng)中實(shí)行電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度技術(shù)，這不但能夠?qū)φ麄€(gè)的配電網(wǎng)系統(tǒng)采用在線實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)督和檢測(cè)，還可以將收集到的所有數(shù)據(jù)信息實(shí)行仔細(xì)的比對(duì)與分析，這樣配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)就能夠依照那些反饋的信息與農(nóng)村的配電狀況采取準(zhǔn)確且科學(xué)的調(diào)度。簡而言之，就是在用戶多的地方調(diào)度多一些電力進(jìn)行供應(yīng)，配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)會(huì)比人工更精準(zhǔn)和高效，從而也可以避免人力物力的資源浪費(fèi)。

3.8 應(yīng)用模擬技術(shù)快速與仿真技術(shù)

在農(nóng)村配電網(wǎng)的運(yùn)行和創(chuàng)建中，模擬技術(shù)與快速仿真技術(shù)不但能夠高效地預(yù)測(cè)并分析故障，還能夠在無人看管的狀況下對(duì)故障區(qū)進(jìn)行自動(dòng)電壓控制，來保證整體的配電網(wǎng)絡(luò)能夠安全運(yùn)營。由于這項(xiàng)技術(shù)可以準(zhǔn)確無誤的對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算和高效的分析，而且可以自動(dòng)排查出配電網(wǎng)故障原因，然后提供給相關(guān)檢修人員許多可行的解決方案作為參考，這不僅可以減小其工作強(qiáng)度，還可以高效地提升檢修故障的效率，減小故障區(qū)域所產(chǎn)生的斷電時(shí)間[5]。

4.結(jié)論

電力體系的自動(dòng)化建設(shè)不僅能夠使配電網(wǎng)絡(luò)平穩(wěn)且正常的運(yùn)行，也能最大限度地增加電網(wǎng)運(yùn)行的管理效率，還能夠?qū)﹄娋W(wǎng)進(jìn)行自我監(jiān)控與保護(hù)，并且可以對(duì)運(yùn)行設(shè)備采取實(shí)時(shí)的自動(dòng)維護(hù)，以此來確保電力平穩(wěn)且安全的供應(yīng)給所用的用戶。因此，配電網(wǎng)與自動(dòng)化技術(shù)的結(jié)合，不但是未來電力行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，還可以促使此行業(yè)不斷進(jìn)步，降低整個(gè)社會(huì)的功耗。