電氣自動化在供配電系統(tǒng)中應用的研究

福建永福電力設計股份有限公司 徐品貴

電力行業(yè)智能化發(fā)展，使得電氣自動化應用于供配電系統(tǒng)成為可能。伴隨著科技發(fā)展，供配電系統(tǒng)應用電氣自動化技術(shù)，安全可靠地助推電力行業(yè)發(fā)展。網(wǎng)絡與信息技術(shù)促使電氣自動化成熟和完善，推動電力企業(yè)的發(fā)展，也保障電力供配的安全可靠運行。

電氣自動化應用于供配電系統(tǒng)，可降低人為失誤，提高供配電系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性，整體提升電力系統(tǒng)自動化能力。供配電系統(tǒng)承擔大部分工業(yè)用電和居民用電，包括電力高壓輸送、變壓、低壓輸送等環(huán)節(jié)，電氣自動化以電氣自動化技術(shù)和電氣工程特點，應用于供配電系統(tǒng)可發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢，全面提高供配電系統(tǒng)的自動化程度，保障其安全可靠性。事實上，電氣自動化應用于供配電系統(tǒng)仍處于初步階段，按照智能電網(wǎng)建設要求實現(xiàn)電氣自動化應用的只占一部分。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的擴大，對供配電的高效、安全、可靠、穩(wěn)定要求也更為迫切，對供配電系統(tǒng)提出更高要求。

1 電氣自動化應用于供配電系統(tǒng)概述

供配電系統(tǒng)實現(xiàn)電力的供應和分配是電力系統(tǒng)的基本組成。隨著現(xiàn)代社會發(fā)展，供配電需求以幾何倍數(shù)增長，對電力系統(tǒng)提出新的挑戰(zhàn)。在供配電系統(tǒng)中電氣自動化主要應用是監(jiān)測和保護，通過計算機系統(tǒng)應用自動監(jiān)測系統(tǒng)設備，實現(xiàn)信息化電力配置和供應，同時使操作人員的安全得以保障。電氣自動化還可實現(xiàn)故障分析，對電力系統(tǒng)運行進行監(jiān)淘監(jiān)控，使異常在第一時間得到處置，保障電力系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運行。

1.1 電氣自動化應用的功能和特征

基本功能。我國多數(shù)供配電系統(tǒng)中，電氣自動化應用實現(xiàn)對供配電系統(tǒng)的監(jiān)測、控制和保護。通過監(jiān)測系統(tǒng)的運行參數(shù)，支持工作人員實時了解供配電系統(tǒng)運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障。電氣自動化支持遠程計量，節(jié)省人力，實現(xiàn)用戶電量的實時查詢。電氣自動化還實現(xiàn)電能質(zhì)量監(jiān)測，避免外力影響。供配電系統(tǒng)通過電氣自動化實現(xiàn)保護功能，一旦發(fā)現(xiàn)故障保護機制切斷相應單元電源，警示并將故障狀況及時提供給工作人員，提醒快速處理，保障電網(wǎng)穩(wěn)定運行，避免停電事故。電氣自動化可實現(xiàn)遠程操控，從根本上保障安全，使供配電系統(tǒng)各項功能的操作更為便捷。同時遠程操作模式能使工作人員大幅縮減和優(yōu)化[1]。

構(gòu)成特征。供配電系統(tǒng)為三層結(jié)構(gòu)即基礎(chǔ)層、中間層和管理層。管理層是最高層，目標是使供配電網(wǎng)絡保持最佳運行狀態(tài)，整體實現(xiàn)管理自動化；中間層連接各節(jié)點設備，監(jiān)控和管理供配電系統(tǒng)；基礎(chǔ)層是電氣自動化系統(tǒng)的最底層，獲取配電網(wǎng)信息，采集數(shù)據(jù)，監(jiān)測、保護供配電系統(tǒng)運行。

1.2 電氣自動化應用的意義

智能化應用效益。電氣自動化技術(shù)的應用實現(xiàn)電能均勻分配，支持供配電穩(wěn)定、可靠性，并分析地區(qū)電力使用狀態(tài)，支持電能智能化調(diào)度，有效節(jié)約資源；運維能力整體提高。通過遠程終端自動計量檢測，降低人員勞動強度，提高工作效率，從根本上保證數(shù)據(jù)實時性和準確性。電氣自動化技術(shù)實現(xiàn)供配電的電能質(zhì)量檢測和分析，及時處置供配電網(wǎng)絡設備異常，合理調(diào)整電力系統(tǒng)運行，保持傳輸電能的高質(zhì)量[2]。電氣自動化實時監(jiān)測供配電設備運行狀態(tài)，準確有效發(fā)現(xiàn)和快速分析各類隱患故障，將分析信息和解決方案傳遞給管理人員，高效完成系統(tǒng)維護。

1.3 供配電系統(tǒng)的電氣自動化應用現(xiàn)狀

目前，我國大部分地區(qū)供配電系統(tǒng)較完善，少部分地區(qū)供配電能力不能滿足相應需求。個別地區(qū)供配電設備老化、基礎(chǔ)設施不全，電力供配故障多發(fā)，存在一定安全隱患，供配電效率低、穩(wěn)定性差，整體服務不保障。在供配電系統(tǒng)運營管理方面也存在一些問題，管理人員調(diào)度較隨意，人員組織不科學。工作人員業(yè)務技能、工作方式與現(xiàn)行供配電要求不匹配，對供配電設備運行狀態(tài)的巡檢無保證、故障發(fā)現(xiàn)和處理不及時[3]。

2 電氣自動化在供配電系統(tǒng)中的實際應用

2.1 計算機技術(shù)的應用

計算機技術(shù)是實現(xiàn)電氣自動化的前提，計算機技術(shù)支撐下的智能電網(wǎng)涵蓋供配電系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)。智能調(diào)度系統(tǒng)提高了能源調(diào)度效率，緊密相連國家電網(wǎng)與各地區(qū)電網(wǎng)，電網(wǎng)調(diào)動實現(xiàn)跨級電網(wǎng)傳輸調(diào)動和大小電網(wǎng)快速交替。供配電系統(tǒng)在計算機信息化支持下，科學分析處理數(shù)據(jù)能力大幅提高，信息更為精準、快速，保障供配電系統(tǒng)的技術(shù)應用。

2.2 網(wǎng)絡安全性

電氣自動化應用必須提高配電網(wǎng)絡的安全性，保證外部使用專用網(wǎng)絡，實現(xiàn)專用網(wǎng)絡搭建，保障供配電系統(tǒng)的相對獨立和安全穩(wěn)定，這也是電力調(diào)度和電力系統(tǒng)可靠運行的基礎(chǔ)。調(diào)度網(wǎng)絡的安全關(guān)乎整個電網(wǎng)的安全，供配電系統(tǒng)的電氣自動化，實現(xiàn)調(diào)度智能化，進而確立網(wǎng)絡安全性是第一位的，要加強和完善調(diào)度網(wǎng)絡的整體安全性，要以管理理念和技術(shù)創(chuàng)新方式保障安全性。

電氣自動化應用于供配電系統(tǒng)，供配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全檢查要成為制度，由專家定期對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全性作診斷。有效隔離電力調(diào)控，維護整體安全性，保障網(wǎng)絡數(shù)據(jù)安全傳輸。電氣自動化不僅為控制系和生產(chǎn)系統(tǒng)提供保障，也能提高調(diào)度和生產(chǎn)的綜合安全性。網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的安全性要求，首先得落實到管理人員，要加強人員網(wǎng)絡安全意識，健全法規(guī)和安全制度。要保證供配電網(wǎng)絡獨立運行，保證數(shù)據(jù)單向輸出[1]。

2.3 自動監(jiān)測功能

監(jiān)測是其一項重要的系統(tǒng)功能。監(jiān)測功能包括運行參數(shù)監(jiān)測、遠程計量監(jiān)測、電能質(zhì)量監(jiān)測和故障報警監(jiān)測等。運行參數(shù)監(jiān)測是對電路的負荷及其電壓、電流、頻率、波形等參數(shù)作檢測，并將數(shù)據(jù)保存、分析和處理。供配電系統(tǒng)一般會設置原始參數(shù)，如果實時參數(shù)遠離預定值系統(tǒng)會警報提醒，并支持故障點排查，指導維護和檢修。遠程計量監(jiān)測在很大的程度上降低了工作人員的勞動強度，遠程抄表方便快捷，支持電力用戶對用電量實時查詢，為大用電量企業(yè)用戶提供方便，能夠?qū)崟r掌握用電量以控制企業(yè)成本。

電能質(zhì)量監(jiān)測是電氣自動化通過預置算法實現(xiàn)對電能質(zhì)量的實時檢測，對供電設備狀況和配電線路傳輸狀態(tài)作實時分析，保證供配電系統(tǒng)穩(wěn)定運行。當供配電線路異常時系統(tǒng)報警，并為工作人員故障檢修提供技術(shù)信息支持，保障供配電系統(tǒng)電能輸出保持高質(zhì)量。供配電系統(tǒng)人工抄表模式效率低、人為誤差大。電氣自動化技術(shù)實現(xiàn)的遠程計量檢測，避免了人為誤差，從本質(zhì)上節(jié)省了人力[3]。系統(tǒng)故障檢測功能會通過分析確定故障點并實時傳送到計算機終端并形成故障點資料，以支持維護人員維護工作。

2.4 完善系統(tǒng)服務

電氣自動化技術(shù)是全新技術(shù)，具有科學的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、較高的控制性能，健全的設備保護機制；推動電氣自動化應用，管理層可加強現(xiàn)行供配電系統(tǒng)整體服務能力，保證斷電的規(guī)模和時間可控，實現(xiàn)電能智能化分配，分地區(qū)分析用電量和穩(wěn)定性參數(shù)，保障各地區(qū)完整數(shù)據(jù)，實現(xiàn)電能分配的實時準確統(tǒng)計。再通過數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析和可視化技術(shù)，對各地區(qū)電力消耗與輸出實現(xiàn)信息收集和反饋。

電氣自動化管理是工業(yè)發(fā)展中新穎的管理模式，智能化管理為電氣化實現(xiàn)便利，為人們提供人性化、智能化管理模式。電氣系統(tǒng)與計算機技術(shù)結(jié)合，使智能化優(yōu)勢充分得以體現(xiàn)；把電氣自動化技術(shù)應用到電氣工程中，可實現(xiàn)對電氣線路、電氣設備的運行狀況全面檢測和整體分析，使數(shù)據(jù)采集、保存和整理變得更為簡捷，能實時掌握電氣設備和主要線路的運行狀態(tài)，及時檢測潛藏的安全隱患，通過分析快速排除[2]。

2.5 日常運維工作

運維人員須加強對安裝在供電企業(yè)、發(fā)電企業(yè)的電能供配電設備進行監(jiān)督管理，避免遭到人為損壞。對于安裝在用電戶處所的電能供配電設備，電力部門應對其做有效封印，避免受到隨意損害。應盡量延長設備使用壽命，保障用戶使用安全、穩(wěn)定的電能，應及時淘汰磨損嚴重、年久失修的電能供配電設備。當電能供配電設備出現(xiàn)故障時，應立即通知相應技術(shù)單位進行專業(yè)處理。如貿(mào)易結(jié)算用電能供配電設備出現(xiàn)故障，供電企業(yè)應嚴格依據(jù)《中華人民共和國電力法》及相關(guān)法律法規(guī)及時處理。電力企業(yè)應加強運維工藝監(jiān)督，當電力企業(yè)工作人員收到故障異常信號時，應立即報告給供配電所，并及時趕到故障發(fā)生處，對電能表、二次回路等做檢查，確定故障原因，采取相應措施盡快處理故障。

如電能供配電設備出現(xiàn)故障，相應技術(shù)單位應及時處理以免出現(xiàn)供配電偏差。日常工作中也應提高責任意識，嚴格進行調(diào)查，按差錯電量計算方法對差錯電量做合理計算。如果電能供配電有偏差或發(fā)現(xiàn)竊電問題，供電所應根據(jù)電能供配電設備故障引發(fā)的電量差錯時間、原因按有關(guān)規(guī)定計算追退電量，并將計算結(jié)果上報市營部審核，審核簽字后將信息傳遞給抄表員。用電管理人員應加強對竊電行為的監(jiān)督[3]。

3 技術(shù)應用與發(fā)展前景

3.1 PLC 技術(shù)應用

PLC 技術(shù)是繼電控制技術(shù)與計算機技術(shù)相結(jié)合的結(jié)果，克服了繼電控制系統(tǒng)接線復雜、高能耗、低靈活性等缺點，利用計算機技術(shù)在電氣自動化應用優(yōu)勢，有利于實現(xiàn)供配電系統(tǒng)的電氣自動化控制。PLC 技術(shù)支持配電網(wǎng)絡之間數(shù)據(jù)的傳輸機轉(zhuǎn)換，以順序控制模式對供配電系統(tǒng)各組成部分實行獨立控制，整個電力系統(tǒng)以總線連接，保證配電線路的電能穩(wěn)定傳輸。

3.2 設備的協(xié)調(diào)配合與利用率

繼電控制保護與電氣自動化協(xié)調(diào)配合，保持繼電系統(tǒng)快速響應和區(qū)域停電少的優(yōu)點，以電氣自動化能力彌補供配電網(wǎng)繼電控制選擇性的欠缺。實際應用中，負荷開關(guān)、隔離開關(guān)、變壓器、斷路器、線路和電流互感器的設計選型應通過后備保護的運行進行穩(wěn)定校驗。中國供配電網(wǎng)想要趕上先進國家，首當其沖的要從設備利用率入手。通過科學有效的方法分析總結(jié)，利用現(xiàn)代信息化技術(shù)，全面提高設備利用率，將是一種必由之路。

3.3 應急能力與技術(shù)趨勢

目前供配電系統(tǒng)電氣自動化故障處理，主要針對供配電網(wǎng)所出現(xiàn)的饋線故障。隨著供配電網(wǎng)現(xiàn)代化發(fā)展，供配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、電源點、分段及聯(lián)絡等都將趨于合理，可通過中壓配電網(wǎng)進行負荷的大規(guī)模轉(zhuǎn)移，供配電網(wǎng)電氣自動化的實現(xiàn)，將大大提高批量開關(guān)的操作效率。供配電網(wǎng)的電氣自動化需建立起完善規(guī)范的管理體系，提高管理水平，要結(jié)合信息管理系統(tǒng)和供配電網(wǎng)電氣自動化，實現(xiàn)系統(tǒng)集成和信息一體化。要選擇科學有效的平臺，提高供配電網(wǎng)電氣自動化系統(tǒng)的安全性、可靠性。

目前，供配電系統(tǒng)中電氣自動化水平仍落后于整體電力系統(tǒng)，通過應用電力系統(tǒng)成熟的經(jīng)驗和技術(shù)，加快實現(xiàn)供配電系統(tǒng)的電氣自動化升級，整體改進供配電系統(tǒng)的運行和管理水平，全面提高大家的勞動生產(chǎn)率，使整個系統(tǒng)的運行效益大幅提升。電氣自動化技術(shù)應用于供配電系統(tǒng)，其應用效果明顯，將有效提高供配電系統(tǒng)的安全、可靠運行，促進供配電系統(tǒng)的各項功能的不斷發(fā)展，促進我國現(xiàn)代化供配電網(wǎng)的建成；供配電系統(tǒng)發(fā)派須進一步穩(wěn)定電力秩序，管理層應以國家法律法規(guī)為前提，完善和改進供配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。應按網(wǎng)絡安全的制度要求，對供配電系統(tǒng)實施電氣自動化改造，使得整體服務質(zhì)量、規(guī)模和效率等都得以提升，要適應相關(guān)安全制度，須當作電氣自動化的技術(shù)性能指標去落實[1]。

綜上，電氣自動化應用于供配電系統(tǒng)，保障電能傳輸?shù)姆€(wěn)定性、供配電系統(tǒng)的安全性和可靠性，電氣自動化使電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性得到保障，整體提高了電力系統(tǒng)的效率和質(zhì)量?，F(xiàn)代科技飛速發(fā)展，電氣自動化系統(tǒng)在整個供配電網(wǎng)絡中的應用，可提升供配電網(wǎng)絡運行管理效果。