基于智能電網(wǎng)的配電自動化系統(tǒng)分析

王奕弢

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司常州市金壇區(qū)供電分公司 江蘇 常州 213200

引言

隨著智能化水平的提高，配電自動化的應(yīng)用得到了更好的配置支持，在兼容性方面也得到了很大程度上的提升。隨著環(huán)保型社會的到來以及配電自動化應(yīng)用的完善，未來智能電網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量、節(jié)能效果將得到提升。電能已經(jīng)是人們生產(chǎn)和生活中的必需品，而對于電網(wǎng)企業(yè)來說，想要更好地滿足人們的各項(xiàng)需求，需要做好技術(shù)的不斷改善，讓企業(yè)的各項(xiàng)運(yùn)行系統(tǒng)都可以得到進(jìn)一步的完善。電網(wǎng)自動化主站建設(shè)就是指利用信息技術(shù)對電網(wǎng)設(shè)施進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析與管理，進(jìn)而為人們的生活生產(chǎn)起到良好的推動作用，也能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定奠定基礎(chǔ)，更能夠提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益。配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)運(yùn)行中最為重要的構(gòu)成部分，對電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定與安全具有重大的意義，也會影響電力企業(yè)的發(fā)展。如今幾乎所有行業(yè)都增加了對電力的需求，一方面對配電網(wǎng)的質(zhì)量提出了新的要求，另一方面也必將造成更大的電能損耗，而配電自動化的應(yīng)用在服務(wù)質(zhì)量提升以及節(jié)能環(huán)保方面具備優(yōu)勢。

1 配電自動化概述

配電自動化技術(shù)的工作原理主要是把現(xiàn)代化硬件，在我國配電系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用，通過現(xiàn)代化的改造方式來讓二者進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。在配電系統(tǒng)中形成配電自動化技術(shù)，通過通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的方式來讓電力企業(yè)可以對電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時且充分的監(jiān)控、研判，以此幫助生產(chǎn)一線人員在第一時間發(fā)現(xiàn)其中的問題，并且可以在故障發(fā)生前進(jìn)行處理準(zhǔn)備，進(jìn)而大大提升了電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。另一方面，對于配電自動化技術(shù)來說，還有一個重要的優(yōu)勢就是區(qū)域性隔離，一旦配電網(wǎng)發(fā)生故障，故障區(qū)域就會在第一時間被隔離，進(jìn)而讓配電網(wǎng)的電力處理不會對其他區(qū)域的正常用電造成影響。借助與供電范圍內(nèi)的條件相對應(yīng)的配電自動化運(yùn)行方案，能夠?qū)⑴潆娋W(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，提升網(wǎng)絡(luò)管理效果，鞏固配電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，進(jìn)而滿足社會對于電力資源越來越大的需求。

2 配電自動化技術(shù)

2.1 仿真技術(shù)

對于配電網(wǎng)的運(yùn)行與管理工作來說，其中涉及饋線管理、需求管理以及配電站房管理。不過，為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動化管理，還應(yīng)當(dāng)對仿真技術(shù)進(jìn)行充分利用。該技術(shù)能夠?qū)Σ煌乃矐B(tài)過程與穩(wěn)態(tài)進(jìn)行測試，同時，還能夠?yàn)樵囼?yàn)提供非常有用的參考數(shù)據(jù)。除此之外，相關(guān)技術(shù)人員能夠通過模擬技術(shù)進(jìn)行培訓(xùn)，在對新設(shè)備進(jìn)行測試的過程中，可以優(yōu)先進(jìn)行模擬操作進(jìn)行熟練，以此防止發(fā)生安全事故。所以，仿真技術(shù)可以為電力自動化系統(tǒng)建立一個良好、安全的測試環(huán)境，對提升技術(shù)人員的專業(yè)水平與操作能力有著非常大的幫助。

2.2 自動化饋線技術(shù)

饋線自動化技術(shù)是在電力設(shè)備、用戶、配電站房三者之間形成的自動化饋線，通常情況下，能夠發(fā)揮兩個作用：①對設(shè)備故障問題進(jìn)行檢測、研判。通過對故障設(shè)備的轉(zhuǎn)移與隔離來恢復(fù)供電設(shè)備。而其中的故障隔離、定位與恢復(fù)功能都要通過配電網(wǎng)拓?fù)鋪韺?shí)現(xiàn)。在對故障進(jìn)行處理之前應(yīng)當(dāng)明確配電系統(tǒng)中開關(guān)的分合狀態(tài)。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)來實(shí)施網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，以此來保障處理故障的時間。另一方面，自動化饋線技術(shù)還擁有故障定位功能，其可以利用饋線終端設(shè)備的過流信號和故障檢測告警事件序列，通過配電網(wǎng)拓?fù)?，來對故障所在的區(qū)段以及饋線進(jìn)行有效判斷，對于檢測以及故障排查工作有著很大幫助。②對配網(wǎng)正產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，完善運(yùn)行狀態(tài)。應(yīng)用饋電自動化技術(shù)可以及時發(fā)現(xiàn)故障，同時，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)來進(jìn)行判斷，進(jìn)而做出保護(hù)動作。一般來說，該項(xiàng)技術(shù)還可以對饋線聯(lián)絡(luò)開關(guān)狀態(tài)和饋線分段開關(guān)等進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，以此使故障處理效率得到最大程度的提高。該項(xiàng)技術(shù)與配網(wǎng)一次設(shè)備的開關(guān)以及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有著直接聯(lián)系，其可以對環(huán)網(wǎng)供電開環(huán)運(yùn)行以及饋線開關(guān)實(shí)施遠(yuǎn)程操作，使配網(wǎng)自動化系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。

2.3 智能化控制技術(shù)的運(yùn)用

人工智能技術(shù)是通過模擬人體感官和神經(jīng)傳導(dǎo)系統(tǒng)，讓機(jī)械產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)和人體類似的相應(yīng)機(jī)能的技術(shù)。人工智能的應(yīng)用為各行各業(yè)帶來了極大的便利，儼然已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的大勢所趨。在很多領(lǐng)域里，機(jī)器智能甚至已經(jīng)超過了人的能力。目前，智能技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用主要有以下方面[1]：①電力系統(tǒng)自動化的實(shí)現(xiàn)需要運(yùn)用到智能診斷技術(shù)，該技術(shù)是通過模擬人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過傳感器、集成電路等設(shè)備達(dá)到信號傳遞的目的，從而使電力網(wǎng)絡(luò)也能自行診斷故障。目前該技術(shù)的運(yùn)用還不夠成熟，只能做到及時發(fā)現(xiàn)問題，而故障排除還要依靠人工實(shí)現(xiàn)。具體的步驟是，電氣設(shè)備在工作過程中發(fā)出振動，將振動信號轉(zhuǎn)化為電信號并進(jìn)行整合篩選，這樣出現(xiàn)故障的線路就會傳遞出不穩(wěn)定的電信號，工作人員通過觀察電信號就能識別故障部位。②智能診斷技術(shù)是基于電氣工程的，是片面的、功能單一的自動化技術(shù)，要想實(shí)現(xiàn)真正的自動化，還需要引入信息技術(shù)。目前的輸變電系統(tǒng)只能達(dá)到自動檢測故障，要想實(shí)現(xiàn)自行修復(fù)，還需要在控制計算機(jī)里接入專家系統(tǒng)，利用數(shù)據(jù)庫、建模系統(tǒng)、邏輯算法等程序，將發(fā)現(xiàn)的故障轉(zhuǎn)化為計算機(jī)可識別的模型，并在數(shù)據(jù)庫中自行檢索解決方案，這樣常見的故障都可以自行解決，疑難問題再轉(zhuǎn)交人工處理，故障排除的自動化得以實(shí)現(xiàn)。

3 配電自動化現(xiàn)狀

3.1 配電自動化系統(tǒng)缺乏足夠的穩(wěn)定性

雖然經(jīng)過多年的發(fā)展，配電自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性有所提高，但對于長時間運(yùn)行來說，系統(tǒng)的穩(wěn)定性仍顯不足，主要原因如下：一是不同于站內(nèi)自動化系統(tǒng)，配電自動化系統(tǒng)的終端設(shè)備主要安裝在室外，長期受到日曬雨淋等天氣條件的影響，運(yùn)行環(huán)境較室內(nèi)設(shè)備惡劣許多，容易造成設(shè)備的故障，對設(shè)備提出了更高的可靠性要求；二是與站內(nèi)自動化系統(tǒng)相比，配電自動化系統(tǒng)缺少固定獨(dú)立的操作電源箱，操作和控制電源不易提取。

3.2 電源故障

電源決定著系統(tǒng)的控制能力，重要的自動化設(shè)備應(yīng)當(dāng)滿足有兩路電源供電的要求，而實(shí)際上很多變電站達(dá)不到這個標(biāo)準(zhǔn)。斷電等異常情況下，若無法及時發(fā)現(xiàn)并處理，當(dāng)蓄電池電量耗盡后，整個系統(tǒng)就會停止運(yùn)作。

3.3 配電整體發(fā)展并不完善

盡管我國的電力開發(fā)技術(shù)有了較明顯的成效和進(jìn)步，但電力配電自動化系統(tǒng)的建設(shè)并沒有積累較為充足的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，仍舊存在很大的發(fā)展空間，相較發(fā)達(dá)國家來說存在著顯著的距離，即便是應(yīng)用十分廣泛，卻尚未構(gòu)建完善的系統(tǒng)和機(jī)制[2]。而且，在配電管理的時候，專業(yè)人員也需要予以指導(dǎo)。然而，我國在這一領(lǐng)域的資金投入是有所不足的，專業(yè)人才隊伍的規(guī)模相對有限，面臨著很大的人才缺口，這也就進(jìn)一步限制了電力站工作的正常開展。在資金稀缺的限制下，我國電力配電自動化的體系發(fā)展也不夠成熟，配電網(wǎng)建設(shè)的質(zhì)量有所欠缺，管理水平也沒有實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

4 智能電網(wǎng)的配電自動化系統(tǒng)優(yōu)化

4.1 完善管理制度

規(guī)范的制度是保障各方面工作穩(wěn)定有序開展的首要前提。即使系統(tǒng)智能化、自動化程度達(dá)到很高的水平，如果沒有相應(yīng)的技術(shù)人員進(jìn)行操作，電力系統(tǒng)運(yùn)行效果仍然難以保障。對此，電力單位要做到以下兩點(diǎn)。①樹立先進(jìn)的觀念意識。單位可以定期對工作人員進(jìn)行培訓(xùn)教育，無論是技術(shù)人員還是工人，都要摒棄傳統(tǒng)觀念，樹立與時俱進(jìn)的現(xiàn)代思維觀念。②建立健全管理體制。制定規(guī)章制度，實(shí)行獎懲措施，完善責(zé)任制。對優(yōu)秀員工進(jìn)行表彰，對不負(fù)責(zé)任的行為進(jìn)行打擊，確保每個人都能各司其職，做好自己的工作。

4.2 優(yōu)化配電自動化結(jié)構(gòu)

建立移動網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)期間，應(yīng)合理應(yīng)用負(fù)荷管理系統(tǒng)，同時與遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與用戶管理等技術(shù)相結(jié)合，如此不僅可以確保用電服務(wù)質(zhì)量，還能避免竊電與偷電等情況出現(xiàn)，全面控制監(jiān)督配電電壓質(zhì)量。再者，應(yīng)結(jié)合配電自動化系統(tǒng)流程創(chuàng)建遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。借助移動網(wǎng)絡(luò)信息接收并傳輸配電自動化系統(tǒng)信息。然后在配電線路內(nèi)設(shè)立電壓臨近器，同時借助計算機(jī)監(jiān)測線路饋線電壓。此外，還應(yīng)認(rèn)真安裝高低壓無功自動填補(bǔ)設(shè)施，便于減少配電期間線路電量損耗，提升配電系統(tǒng)配電效率與輸送電壓質(zhì)量。建立終端監(jiān)測系統(tǒng)期間，應(yīng)對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面分析，便于了解變壓器運(yùn)行狀況，再者，還應(yīng)加強(qiáng)配電自動化系統(tǒng)管理。這樣即便有配電故障出現(xiàn)，也能在短期內(nèi)主動警示故障，便于進(jìn)行故障維修檢查，保證智能電網(wǎng)正常運(yùn)作。

4.3 提高系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定性

①合理應(yīng)用電源環(huán)網(wǎng)供電模式。初期階段建立智能電網(wǎng)配電自動化期間，應(yīng)與相鄰線路相連，借助兩電源組成環(huán)網(wǎng)供電模式，如此方能優(yōu)化配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，確保配電網(wǎng)手拉手供電效果。該系統(tǒng)內(nèi)，用到的變電站出現(xiàn)保護(hù)開關(guān)，具備自動操作與重合功能，再者，通信、事故信息與監(jiān)控系統(tǒng)等方面操作都需要微機(jī)控制進(jìn)行[3]。②合理應(yīng)用自動符合分段器。安裝變電站出線期間，借助自動重合閘開關(guān)保護(hù)作用，可在線路中安置自動配電開關(guān)和電壓檢測設(shè)備，便于提升配電網(wǎng)運(yùn)行安全。若配網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中某一線路遇到故障，自動重合分段器可自行判斷，明確開關(guān)故障時間。由此我們發(fā)現(xiàn)，結(jié)合供電部門現(xiàn)狀，合理選擇操作方式，既可以降低配電自動化成本，還能提升配電半自動化操作可靠與安全性。

4.4 做好配網(wǎng)規(guī)劃和準(zhǔn)備工作

電力企業(yè)不僅要選擇適合自己的通信方式，還需要保證規(guī)劃的合理性與可行性，盡量避免電力系統(tǒng)在建成后出現(xiàn)更大的問題，避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失。值得注意的是，任何電力系統(tǒng)的構(gòu)建都會伴隨著各種各樣的缺陷和風(fēng)險，所以電力企業(yè)在構(gòu)建的時候，也應(yīng)當(dāng)盡可能對其進(jìn)行規(guī)避，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況做好準(zhǔn)備，在工程施工時也要層層把控做好工序的交接工作和檢查工作[4]。工作人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐挠秒娦枨笳归_全方位的實(shí)地調(diào)研，設(shè)計出可行的用電方案，要確保全市區(qū)內(nèi)的自動化覆蓋率。在必要的情況下，電力企業(yè)也可以利用無線加密模塊、GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)通信自動化。除此之外，企業(yè)應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步提升自身的信息技術(shù)水平，保證物資供應(yīng)充足。

4.5 加快配電自動化系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的更新速度

配電自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其高效的運(yùn)作離不開相關(guān)設(shè)備的高度配合。倘若相關(guān)設(shè)備的發(fā)展速度跟不上城市電力的發(fā)展速度，那么配電自動化系統(tǒng)的作用就難以凸顯。因此，在推行配電自動化系統(tǒng)應(yīng)用過程中，要對其相關(guān)設(shè)備的更新和建設(shè)速度有一定的了解。同時，還要加快相關(guān)設(shè)備的建設(shè)及發(fā)展速度，例如以供電可靠性要求差異制定策略為依據(jù)，以管理現(xiàn)狀及運(yùn)行維修現(xiàn)狀差異化建設(shè)為依據(jù)，以解決系統(tǒng)故障關(guān)鍵設(shè)備為依據(jù)，從而促進(jìn)配電自動化系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展。

5 結(jié)束語

綜上所述，在社會不斷發(fā)展中，人民的生活水平也隨之出現(xiàn)了很大的提升，而電能更是成為人們生產(chǎn)和生活必不可缺的重要資源，因此對于電網(wǎng)企業(yè)的供電水平和供電質(zhì)量也都提出了更高的要求。配電自動化在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用能有效提升其信息化管理能力，不僅能實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)運(yùn)行狀況以及故障的監(jiān)控，而且還能對安全事故進(jìn)行自動化的處理，因此，智能電網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量與配電自動化有著很大的關(guān)系。相信隨著電力需求的持續(xù)增加以及智能電網(wǎng)兼容性的不斷增強(qiáng)，未來配電自動化的應(yīng)用深度以及應(yīng)用范圍都將得到不同程度的增長。