電氣自動(dòng)化技術(shù)在供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

周天杭

國網(wǎng)江蘇省如東縣供電公司，江蘇 南通 226400

0 引言

電力供應(yīng)與分配是電力系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其運(yùn)行狀態(tài)與供電質(zhì)量有很大關(guān)系[1]。將電氣自動(dòng)化技術(shù)引入供配電系統(tǒng)，可以使電網(wǎng)運(yùn)行、監(jiān)測(cè)、故障診斷的自動(dòng)化程度和精確度得到顯著提升，為供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠、安全運(yùn)行提供有力的技術(shù)支持[2]。文章從電力系統(tǒng)供配電系統(tǒng)中的電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用出發(fā)，對(duì)有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了分析。

1 供配電系統(tǒng)的特點(diǎn)

1.1 安全需求較高

供配電系統(tǒng)在運(yùn)行中的安全要求很高，既要考慮供電和配電的基本安全特性，又要考慮供電和配電的穩(wěn)定性。若供配電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性差，不但會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且會(huì)產(chǎn)生多種不利的影響。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，供配電系統(tǒng)逐步完善，對(duì)供配電系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控和日常維修，可以確保供配電系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)[3]。

1.2 故障導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失巨大

由于供配電管理工作具有復(fù)雜性，在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生大量的維護(hù)費(fèi)用，從而給整個(gè)供配電系統(tǒng)的運(yùn)行帶來巨大的成本壓力。另外，在供配電系統(tǒng)的運(yùn)行和管理中，一旦發(fā)生故障，會(huì)造成大量的費(fèi)用和人力成本支出，同時(shí)由于用戶端的售電數(shù)量下降，會(huì)使供配電企業(yè)虧損，從而影響整個(gè)電網(wǎng)的發(fā)展。因此，在供配電系統(tǒng)的運(yùn)營和管理中，存在直接、間接經(jīng)濟(jì)損失和日常維修成本都較高的問題。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)在供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用意義

供配電系統(tǒng)包括配電站、高壓供配電系統(tǒng)和相關(guān)的電力設(shè)施[4]。電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，主要是指在軟件和硬件的協(xié)同作用下，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、監(jiān)控、故障診斷和測(cè)量等工作。將電氣自動(dòng)化技術(shù)引入供配電系統(tǒng)，能夠簡化控制操作方法、降低人工成本、提高管理效率，對(duì)電力企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營、日常管理都有很大的促進(jìn)作用。

以電氣自動(dòng)化為基礎(chǔ)的供配電系統(tǒng)有著較大的優(yōu)越性，既能解決現(xiàn)有供配電系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題，又能有效強(qiáng)化原有的優(yōu)點(diǎn)，能最大限度地反映供配電系統(tǒng)的工作特性，確保其正常的操作和管理[5]。首先，電氣系統(tǒng)的自動(dòng)控制能夠有效地提高工作品質(zhì)。相較于傳統(tǒng)的供配電管理方式，采用現(xiàn)代化的電氣自動(dòng)化管理體系可以有效地提高供配電管理效果，為高效的管理及工作模式的實(shí)現(xiàn)及發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。其次，在供配電自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力的自動(dòng)控制、精確控制，既不會(huì)產(chǎn)生資源浪費(fèi)，又能保證電氣自動(dòng)化管理的靈活性，有效解決傳統(tǒng)管理模式的單一化、固有化管理的問題。

2.1 提升供配電管理效率

管理工作的效率對(duì)電力系統(tǒng)的整體運(yùn)營有很大影響。電力系統(tǒng)的自動(dòng)控制是電力系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其直接影響系統(tǒng)的質(zhì)量和性能[6]。在配電網(wǎng)中采用自動(dòng)化電力系統(tǒng)，可以通過質(zhì)量監(jiān)控與報(bào)警檢測(cè)的方法，增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的控制效果。

供配電管理的主要目標(biāo)在于更好地理解線路、確保線路在實(shí)際運(yùn)行中會(huì)不會(huì)受到電力設(shè)施的影響。在供配電管理中采用電氣自動(dòng)化技術(shù)，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地分析電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種問題，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的發(fā)展。另外，自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也將對(duì)電力系統(tǒng)的質(zhì)量管理產(chǎn)生深刻的影響。因此，應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)改進(jìn)電力系統(tǒng)，可以有效地提高供配電管理的質(zhì)量和效益。

2.2 完善系統(tǒng)保護(hù)與控制模式

在供配電系統(tǒng)中采取電氣自動(dòng)化技術(shù)有利于進(jìn)一步完善系統(tǒng)保護(hù)與控制模式。保護(hù)與控制系統(tǒng)是供配電系統(tǒng)的主要組成部分，而傳統(tǒng)的保護(hù)與控制系統(tǒng)缺乏高效的控制方法和手段，導(dǎo)致控制效率低下。供電自動(dòng)控制模式的應(yīng)用和發(fā)展有效改善了這一問題，以更加科學(xué)的形式全面提高了供配電系統(tǒng)的保護(hù)效率，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代供電模式的優(yōu)勢(shì)。在實(shí)施和發(fā)展配電自動(dòng)化的過程中，可以大大改善系統(tǒng)的保護(hù)與控制效果。

2.3 建立實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)模式

在電氣自動(dòng)化監(jiān)控中，采用實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)控方式，可以提高供電自動(dòng)化的工作效率，減少手工作業(yè)，并能最大限度地保證電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性和安全性。

2.4 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理

在供配電系統(tǒng)中，使用傳統(tǒng)的運(yùn)行方式難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理，而采用現(xiàn)代電氣自動(dòng)化技術(shù)可以通過遠(yuǎn)程管理的方式提高供配電的自動(dòng)化水平[7]。傳統(tǒng)的工作方式以人工為主，相關(guān)技術(shù)人員需要全方位地檢查電力系統(tǒng)，以提高設(shè)備的維修效率。使用電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)，通過遠(yuǎn)程管理，可以提高供配電系統(tǒng)的綜合效益。通過遠(yuǎn)程監(jiān)控，能夠在最短的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)供配電系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障，從而確保有效性。同時(shí)，在自動(dòng)化供配電系統(tǒng)中通過遠(yuǎn)程監(jiān)控的方式，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地分析故障原因，提高供電質(zhì)量。采用電氣自動(dòng)化技術(shù)完成供配電系統(tǒng)的工作，可以有效地推動(dòng)遠(yuǎn)程管理的發(fā)展，達(dá)到全面加強(qiáng)供配電能力的基本目的。

3 電氣自動(dòng)化技術(shù)在供配電系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

3.1 在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

監(jiān)控系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)收集、分析和監(jiān)控供配電系統(tǒng)的重要信息，對(duì)供配電系統(tǒng)的運(yùn)行至關(guān)重要。特別是在系統(tǒng)運(yùn)行、維修和維護(hù)過程中，監(jiān)控系統(tǒng)為各項(xiàng)工作提供了重要的信息和數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的供配電系統(tǒng)的控制運(yùn)行方法受環(huán)境溫度和濕度的影響較大，這可能導(dǎo)致監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)不準(zhǔn)確，導(dǎo)致員工數(shù)據(jù)解讀出錯(cuò)。電氣設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用提高了供配電系統(tǒng)的控制水平，可以更準(zhǔn)確地收集、分析和評(píng)估系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)行信息，減少員工對(duì)技術(shù)技能和工作經(jīng)驗(yàn)的依賴。例如，在變電站系統(tǒng)中，可以通過超聲波技術(shù)對(duì)變壓器局部放電進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)，并通過傳感器采集相應(yīng)的聲頻，分析局部放電、電弧放電等故障信號(hào)。變壓器監(jiān)測(cè)技術(shù)還包括在線鐵心接地監(jiān)測(cè)、在線變壓器油溶氣監(jiān)測(cè)等自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)。應(yīng)用自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，降低故障發(fā)生的可能性，可以更好地保證供配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.2 在保護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化保護(hù)技術(shù)通過結(jié)合繼電器等電子部件與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的保護(hù)。電力系統(tǒng)的保護(hù)技術(shù)在電力系統(tǒng)、變電站系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在繼電保護(hù)上。輸電線路是供配電系統(tǒng)的關(guān)鍵傳輸環(huán)節(jié)，其運(yùn)行狀態(tài)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)有很大影響。線路繼電保護(hù)技術(shù)可以根據(jù)線路負(fù)荷、電阻數(shù)值、運(yùn)行狀態(tài)等信息，保證線路的運(yùn)行和穩(wěn)定。變壓器是變電所的重要組成部分，采用保護(hù)技術(shù)可以有效監(jiān)控變電所的各個(gè)部分，收集變壓器各部件的故障信息，并及時(shí)報(bào)警。當(dāng)出現(xiàn)較大的故障時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)退出操作，提高了變壓器的運(yùn)行可靠性。供配電系統(tǒng)中的保護(hù)技術(shù)必須與監(jiān)控技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合，才能使其充分發(fā)揮應(yīng)有的保護(hù)功能。例如，過流故障會(huì)造成設(shè)備短路、外部線負(fù)載過大，從而導(dǎo)致線路斷線、跳閘等，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成設(shè)備的安全問題。采用過流保護(hù)技術(shù)，可以限制供配電系統(tǒng)的電流，當(dāng)負(fù)載電流超限時(shí)，可以第一時(shí)間報(bào)警，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)相關(guān)信號(hào)的內(nèi)容開展自我防護(hù)，從而提高供配電系統(tǒng)的安全性和可靠性。將電氣自動(dòng)化技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合，有助于提高電網(wǎng)的整體技術(shù)水平，從而提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 在供配電系統(tǒng)中加強(qiáng)電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的措施

隨著供配電系統(tǒng)的不斷更新和快速發(fā)展，必須及時(shí)更新供配電工作系統(tǒng)，加強(qiáng)電力技術(shù)設(shè)備的管理和更新，以促進(jìn)現(xiàn)代供配電系統(tǒng)的發(fā)展。在供配電自動(dòng)化技術(shù)的幫助下，需要提高供配電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，幫助用戶及時(shí)、準(zhǔn)確地解決問題。強(qiáng)化電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可以使電力系統(tǒng)具有更好的性能[8]。

4.1 提升人員素質(zhì)

以電氣自動(dòng)化建設(shè)為核心的現(xiàn)代供配電系統(tǒng)的主要技術(shù)雖已基本完善，但仍有進(jìn)步的空間。為使供配電系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)作更加科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)不斷加強(qiáng)現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用，并強(qiáng)化員工和技術(shù)人員的專業(yè)素質(zhì)和綜合素質(zhì)?？梢詮奶岣唠姎庾詣?dòng)化的理論水平和完善電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的目標(biāo)兩個(gè)方面進(jìn)行加強(qiáng)[9]，為有關(guān)技術(shù)人員構(gòu)建更加科學(xué)、完善的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，全面推動(dòng)電氣自動(dòng)化工作的開展，確保有關(guān)技術(shù)人員能夠結(jié)合供配電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況分析和拓展已有系統(tǒng)，提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性及科學(xué)性，促進(jìn)供配電系統(tǒng)的升級(jí)。

（1）有關(guān)人員需要加強(qiáng)學(xué)習(xí)自動(dòng)化供配電系統(tǒng)的基本理論，夯實(shí)知識(shí)基礎(chǔ)。為及時(shí)更新與完善電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，應(yīng)全面地分析現(xiàn)代供配電系統(tǒng)，以提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的工作能力。（2）在電氣自動(dòng)化管理體系的更新與發(fā)展的背景下，電力系統(tǒng)的技術(shù)人員必須在持續(xù)的實(shí)踐中，強(qiáng)化其應(yīng)用成效。實(shí)踐是檢驗(yàn)基礎(chǔ)原理的一種重要手段，技術(shù)人員必須全面分析電氣自動(dòng)化發(fā)展的需要，綜合運(yùn)用各種方法，全面發(fā)展和完善現(xiàn)代化的電力供應(yīng)和分配體系，有效提高電力供配電系統(tǒng)的更新效率和發(fā)展成效。從電氣自動(dòng)化發(fā)展的需求出發(fā)，為了全面提升發(fā)展效益，必須在嚴(yán)格的工作方式下，不斷地更新和提高專業(yè)技術(shù)人才的綜合素質(zhì)。

4.2 建立完整的信息數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行平臺(tái)

在供配電系統(tǒng)中，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用主要集中在電氣設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行和控制上。在運(yùn)行、檢修、維護(hù)過程中，電氣設(shè)備的開合閘、進(jìn)出、參數(shù)調(diào)整等的工作量較大，尤其是在大型變電系統(tǒng)，因此在運(yùn)行過程中出現(xiàn)差錯(cuò)的概率很高，對(duì)人身和設(shè)備的安全運(yùn)行都有很大威脅。采用自動(dòng)化技術(shù)可以減少操作人員的工作量和出錯(cuò)率，提高操作精度，在客觀上保證了人員、設(shè)備的安全。

供配電自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要建立完整的信息數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行平臺(tái)[10]。例如，當(dāng)變壓器設(shè)備從系統(tǒng)中退出時(shí)，可以通過調(diào)度管理平臺(tái)，檢修、維護(hù)斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備，以及處理設(shè)備故障。在建立信息庫時(shí)，要檢查所有的運(yùn)行參數(shù)、編號(hào)、信息等，以免發(fā)生誤操作。同時(shí)，還要對(duì)操作臺(tái)進(jìn)行權(quán)限管理，強(qiáng)化對(duì)信息安全的監(jiān)控。在操作平臺(tái)上設(shè)定權(quán)限的時(shí)候，為了保證操作的專業(yè)性，必須針對(duì)數(shù)據(jù)的查詢和操作劃分不同的權(quán)限，從而提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和運(yùn)行的可靠性。

4.3 有機(jī)結(jié)合自動(dòng)模擬系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)

通過分析電力系統(tǒng)總體運(yùn)行方式，強(qiáng)化模擬管理的應(yīng)用，可以有效推動(dòng)電力企業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。應(yīng)用自動(dòng)化模擬系統(tǒng)可以通過綜合分析日常運(yùn)行中的數(shù)據(jù)和有關(guān)參數(shù)，全面地反映供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定效果和安全效果，電力供應(yīng)系統(tǒng)與自動(dòng)化模擬系統(tǒng)的融合有助于解決電力系統(tǒng)中存在的資源浪費(fèi)問題。對(duì)各種綜合試驗(yàn)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，將自動(dòng)模擬系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來，可以有效地改善供配電系統(tǒng)的控制措施、提高控制效果，并能充分利用自動(dòng)化模擬技術(shù)提高供配電系統(tǒng)的開發(fā)效率。

5 結(jié)束語

總之，在現(xiàn)代供配電系統(tǒng)中，加大對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用，能夠提高系統(tǒng)的安全性、科學(xué)性和穩(wěn)定性，進(jìn)而有效提高供配電系統(tǒng)的綜合效益，提高供配電系統(tǒng)的發(fā)展水平。根據(jù)當(dāng)前電氣自動(dòng)化的發(fā)展?fàn)顩r，電氣自動(dòng)化的問題還有很多，要想使電力系統(tǒng)的運(yùn)行更加有效，就必須在實(shí)際工作中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，對(duì)問題進(jìn)行綜合分析，采取科學(xué)的方法解決問題，這樣才能更好地推動(dòng)供電自動(dòng)化的發(fā)展，真正地滿足現(xiàn)代供配電系統(tǒng)的發(fā)展要求。