電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)技術(shù)探究

葉 欣，郁志偉

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司鹽城供電分公司，江蘇 鹽城 224000）

1 電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化

1.1 電力系統(tǒng)配網(wǎng)介紹

現(xiàn)代科技飛速發(fā)展的背景下，配網(wǎng)作為一種高科技產(chǎn)品，它可以將信息傳遞給網(wǎng)絡(luò)，隨著通信、信息處理、傳感技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，電力系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，為了安全運(yùn)行電力系統(tǒng)，須科學(xué)使用電力系統(tǒng)的配網(wǎng)[1]。

1.2 電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化

通信、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等技術(shù)都屬于自動(dòng)化技術(shù)范疇，那么配網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)原理是利用自動(dòng)化技術(shù)與先進(jìn)的配網(wǎng)設(shè)備互相協(xié)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、智能、省時(shí)、高效地管理和監(jiān)測(cè)配網(wǎng)。同時(shí)，將配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的功能發(fā)揮到極致，從而促進(jìn)電力系統(tǒng)的高效、安全、穩(wěn)定的發(fā)展。

1.3 我國(guó)電力系統(tǒng)配網(wǎng)存在的主要問題

1.3.1 配網(wǎng)技術(shù)結(jié)構(gòu)分配不均衡

配網(wǎng)系統(tǒng)之間的信息交流非常關(guān)鍵，如果正常使用的時(shí)候，不能很好地實(shí)現(xiàn)雙方的共享，那么就會(huì)產(chǎn)生各種各樣的問題，嚴(yán)重的話，會(huì)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展造成不利的影響。此外，設(shè)備的更新?lián)Q代也是一個(gè)很大的問題，如果為了提高效率而不能及時(shí)的進(jìn)行設(shè)備的更換和更新，那么新舊設(shè)備混雜在一起，不但會(huì)加速新的設(shè)備的老化，而且會(huì)導(dǎo)致事故的發(fā)生。新舊設(shè)備之間的信息傳遞和共享能力都存在著巨大的差異，不但會(huì)造成信息傳遞有誤，而且會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的影響。

1.3.2 復(fù)雜的配網(wǎng)系統(tǒng)

在日常生活中，大量的配網(wǎng)環(huán)網(wǎng)接點(diǎn)造成了局部斷電，從而影響到檢修工作。如果經(jīng)常停電，那么電網(wǎng)的電力設(shè)備在一段時(shí)期內(nèi)老化，造成配網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生安全故障，從而極大地影響到配網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)際操作能力。

1.3.3 自動(dòng)化更新速度遠(yuǎn)超過配網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程

為改善我國(guó)的配網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，提高供電質(zhì)量和供電效率，在電力系統(tǒng)的進(jìn)一步改造中，重點(diǎn)突出了自動(dòng)化改造。然而，當(dāng)前我國(guó)配網(wǎng)的發(fā)展卻遇到了一些困難，主要由供電公司員工的工作意識(shí)不強(qiáng)、管理水平不高造成的。我國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度雖然快，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大的差距。另外，由于我國(guó)對(duì)電力公司的投資不多，難以滿足居民的日常生活用電需求，成為制約配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展的一個(gè)主要原因。此外，隨著配網(wǎng)的供電質(zhì)量和自動(dòng)化程度的提高，配網(wǎng)中的電力設(shè)備和先進(jìn)的設(shè)備的使用程度也會(huì)隨之提高，而國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)水平還沒有達(dá)到要求，從而對(duì)電力行業(yè)的發(fā)展造成了很大的影響。

1.3.4 配網(wǎng)絡(luò)設(shè)備問題

在大部分配網(wǎng)中，采用架空、地下兩種方法對(duì)電纜進(jìn)行處理，從而提高了電纜的優(yōu)化效率，為配網(wǎng)系統(tǒng)的自動(dòng)化提供了可靠的依據(jù)。然而，在實(shí)施過程中，通常會(huì)出現(xiàn)因地理位置復(fù)雜、相關(guān)管理人員不能對(duì)線路進(jìn)行合理梳理的問題，從而使綜合控制的效率下降、供電容量下降，難以達(dá)到相關(guān)的需求。同時(shí)，供電公司在進(jìn)行配網(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理時(shí)，要對(duì)此類問題進(jìn)行大量的處理，而且不能增加經(jīng)濟(jì)效益[2]。

1.3.5 配網(wǎng)信息化系統(tǒng)建設(shè)的問題

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）技術(shù)已經(jīng)被越來越多的電力公司用來改善傳統(tǒng)的分配系統(tǒng)，從而解決配網(wǎng)的設(shè)備和數(shù)據(jù)問題。該系統(tǒng)可以針對(duì)現(xiàn)實(shí)條件，對(duì)配網(wǎng)絡(luò)的地理信息進(jìn)行最優(yōu)化，并對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行有效管理，從而提高電網(wǎng)的開發(fā)效率。然而，在實(shí)際應(yīng)用過程中，存在著一系列困難，如有關(guān)部門在運(yùn)用GIS技術(shù)時(shí)，不能采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型方案來解決有關(guān)問題。

2 當(dāng)前配網(wǎng)的現(xiàn)狀

目前，電力經(jīng)營(yíng)中最主要的問題就是分配環(huán)節(jié)，而原有的投資理念與方式還不科學(xué)，導(dǎo)致了整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)展滯后。如果配網(wǎng)出現(xiàn)故障，那么只能采取斷網(wǎng)的方式解決，會(huì)導(dǎo)致大面積斷電。由于電力系統(tǒng)的傳輸容量很小，一些已經(jīng)使用了很長(zhǎng)時(shí)間的線路還沒有被替換，在長(zhǎng)時(shí)間的負(fù)載下，線路損耗已經(jīng)超過了30%。在用電高峰期，更有斷電技術(shù)的表現(xiàn)落后。近幾年，有關(guān)主管部門相繼出臺(tái)并實(shí)施了城市電網(wǎng)改造的政策，增加了投資，加快了城市電網(wǎng)的自動(dòng)化建設(shè)。

3 城市配網(wǎng)自動(dòng)化的類型

城市配網(wǎng)自動(dòng)化的形式是電壓—電流饋線自動(dòng)化，它綜合了電流式與電壓式自動(dòng)控制的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以將斷路器的斷路斷開，使其與其他部件相分離，并利用自動(dòng)加載開關(guān)的“自舉功能”，使電源恢復(fù)正常。其基本原理如下：對(duì)整個(gè)線路進(jìn)行高效檢測(cè)，定位、檢測(cè)和隔離故障，通常采用通用分組無線業(yè)務(wù)（General Packet Radio Service，GPRS）技術(shù)對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)、定位；通過GPRS技術(shù)對(duì)故障進(jìn)行分析和定位，并由遠(yuǎn)方的主站下達(dá)切換和閉合指令。這種配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)能夠有效地解決電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，從而大大提高電網(wǎng)運(yùn)行的效率。同時(shí)，在電源恢復(fù)過程中，減少開關(guān)操作次數(shù)，從而延長(zhǎng)了開關(guān)的使用壽命。

4 配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)和實(shí)施的意義

從電力公司的觀點(diǎn)來看，將自動(dòng)化技術(shù)引入到配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)中，其重要作用如下。一是改善電力的品質(zhì)。通過對(duì)暫態(tài)電壓和穩(wěn)態(tài)電壓的檢測(cè)和改進(jìn)，為用戶提供更為理想的電能。二是提高配網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的使用率。通過改善運(yùn)行系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少運(yùn)行和維修成本，保證企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益。三是對(duì)設(shè)備維修的范圍和故障斷電的時(shí)間進(jìn)行控制。四是降低電網(wǎng)的功耗，使電網(wǎng)的無功功率分布和總體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到最優(yōu)化。五是加強(qiáng)供電服務(wù)，積極利用現(xiàn)代技術(shù)，為客戶提供更好的服務(wù)[3]。

5 配網(wǎng)自動(dòng)化相關(guān)技術(shù)

5.1 監(jiān)控技術(shù)

在現(xiàn)有的控制終端上增加了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和頻率測(cè)量、監(jiān)視等功能，構(gòu)成一種新型的集成控制系統(tǒng)。通過這些終端，可以對(duì)配網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)運(yùn)行和電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，并將分析的結(jié)果反饋給控制方，再進(jìn)行進(jìn)一步的分析，確定是否需要維護(hù)。該集成式受控終端的構(gòu)建工作基于數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）系統(tǒng)，既增強(qiáng)了其控制性能，又大大降低了實(shí)際工程中的受控端數(shù)目，有利于提高系統(tǒng)的總體效率，促進(jìn)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化。在配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展中，SCADA系統(tǒng)也是一種應(yīng)用廣泛的監(jiān)測(cè)技術(shù)，其將本地和遠(yuǎn)程控制相結(jié)合。在采用本地控制模式進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，可以根據(jù)不同的開關(guān)來確定線路故障的具體位置，從而進(jìn)行相應(yīng)的檢修，既節(jié)省了檢測(cè)的時(shí)間，又避免了與主控站的信息傳輸延遲、通信的特殊性等問題。但這種運(yùn)行模式在很短的一段時(shí)間里，頻繁地打開和關(guān)閉電力線路的開關(guān)，不僅會(huì)對(duì)線路的整體質(zhì)量產(chǎn)生影響，而且會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生一定的損害，增加了電力設(shè)備的維護(hù)成本。而遠(yuǎn)程控制方法則是通過分析和判定故障區(qū)域內(nèi)的線路電流特性，當(dāng)控制點(diǎn)收到來自控制點(diǎn)的電流和工作情況后，主站就會(huì)分析和處理這些數(shù)據(jù)，迅速確定故障的位置，并盡快解決問題，從而減少了設(shè)備和線路的損壞。然而，這種方法所需的信息傳輸需求很大，為了確保遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、檢測(cè)分析的質(zhì)量，需要專門的通信信道。隨著信息化社會(huì)的發(fā)展，通信設(shè)備的更新速度越來越快，通信費(fèi)用也越來越低，通信品質(zhì)也越來越好。在遠(yuǎn)程監(jiān)視的應(yīng)用中，通信費(fèi)用大大減少，對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)視技術(shù)的快速發(fā)展起到了很大的促進(jìn)作用。

5.2 新型通信技術(shù)

配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)，尤其是遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)電力系統(tǒng)的通信信道建設(shè)提出了更高的要求。目前，在配網(wǎng)系統(tǒng)的自動(dòng)化施工中，光纖通信技術(shù)是最常用的一種技術(shù)。該技術(shù)的造價(jià)較低，能夠快速地將有關(guān)配網(wǎng)自動(dòng)化的信息傳送給用戶，而且對(duì)信息的傳輸限制也很少。通過引進(jìn)比較新穎的通信技術(shù)如光纖通信技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)配網(wǎng)自動(dòng)化進(jìn)程中的電流，實(shí)現(xiàn)特定的頻率控制，實(shí)現(xiàn)信息的快速傳輸。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)還可以利用這一先進(jìn)的通信技術(shù)，為用戶提供更多的生活服務(wù)，滿足不同的用戶需要[4]。

5.3 配網(wǎng)系統(tǒng)集中化

目前，在配網(wǎng)的建設(shè)和管理中，用戶信息和服務(wù)系統(tǒng)的分布較為零散，無法適應(yīng)電網(wǎng)的系統(tǒng)化建設(shè)。因此，通過將主站與子站之間的聯(lián)系進(jìn)行整合，子站可以將主站的信息負(fù)荷分散，促使主站采用比較規(guī)則的方式進(jìn)行信息的處理，從而保證主站能夠按規(guī)定的流程進(jìn)行工作，從而防止主站在短時(shí)間內(nèi)收到大量的數(shù)據(jù)而無法進(jìn)行有效緩沖，保證主站的正常工作。子站是一個(gè)具有多種功能的系統(tǒng)，其能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障，在發(fā)現(xiàn)故障后，及時(shí)采取相應(yīng)的處理措施并快速處理問題，節(jié)省維修時(shí)間，促進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，在將子站引入變電站后，原有的單通道結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生變化，二者結(jié)合可以彌補(bǔ)原有工作的缺陷，促進(jìn)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的不斷優(yōu)化，從而提高整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的效率。

5.4 分布式電源和定制電力技術(shù)

分布式電源是一種智能化的控制系統(tǒng)，它可以對(duì)電網(wǎng)的實(shí)際用電量進(jìn)行分析，并根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)控制，從而降低電網(wǎng)在運(yùn)行中產(chǎn)生的不必要損失，從而提高電網(wǎng)的利用率。然而，由于受電網(wǎng)實(shí)際條件的制約，在推廣應(yīng)用上存在諸多問題，而隨著配網(wǎng)自動(dòng)化的不斷完善，其應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛。自適應(yīng)發(fā)電技術(shù)在配網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛的應(yīng)用，它充分利用了電壓穩(wěn)定器、無功補(bǔ)償?shù)雀鞣N功率器件，并結(jié)合了云計(jì)算、智能電網(wǎng)等新技術(shù)，將以上技術(shù)與設(shè)備結(jié)合在一起，在中、低壓電網(wǎng)中可以起到很大的作用，從而有效地解決配網(wǎng)中的諧波等問題，保證電壓的穩(wěn)定。同時(shí)，將定制電力技術(shù)引入到配網(wǎng)絡(luò)中，能有效地改善系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)效果，并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電壓閃變和負(fù)載急劇變化等問題，保證系統(tǒng)的正常工作，并優(yōu)化系統(tǒng)中的漏洞，從而更好地為用戶提供更好的服務(wù)。

6 配網(wǎng)自動(dòng)化的具體措施

6.1 完善監(jiān)控實(shí)施

配網(wǎng)監(jiān)測(cè)體系的建設(shè)與完善，將有助于實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)的采集與分析，從而可以根據(jù)各區(qū)域未來的供電需求，根據(jù)各區(qū)域的實(shí)際情況，制定最合理的配網(wǎng)調(diào)度方案，實(shí)現(xiàn)有計(jì)劃的、有針對(duì)性的配給。因此，為建立一個(gè)健全的監(jiān)控系統(tǒng)，須學(xué)會(huì)掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)。

6.2 配網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)

如果進(jìn)行配網(wǎng)自動(dòng)化改造，那么必須重視多個(gè)應(yīng)用通信系統(tǒng)，并支持各種監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)軟件的工作，建立一個(gè)穩(wěn)定可靠的通信系統(tǒng)，以提高配網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化水平。普通技術(shù)人員能有效地把電腦技術(shù)與通信裝置相結(jié)合，并能將所收集到的資料集中在一個(gè)綜合站點(diǎn)內(nèi)，同時(shí)可以劃分為主站和副站。在各子站內(nèi)安裝終端，監(jiān)測(cè)各變電站的負(fù)載，使各分站成為一個(gè)調(diào)度中心，并將所獲得的數(shù)據(jù)傳送給主站，從而進(jìn)一步提高監(jiān)測(cè)和管理的工作效率，為技術(shù)人員提供及時(shí)的信息和檢修服務(wù)，降低電網(wǎng)的停電概率。在配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展中，為保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸，最終的結(jié)果滿足有關(guān)規(guī)范，須加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的兼容性，使網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行性能得到最大限度的改善，達(dá)到預(yù)期的管理水平[5]。

6.3 配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)方式

在配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)中，必須確保能滿足實(shí)際的要求，重視配網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)，有以下幾點(diǎn)需要注意：一是要規(guī)避配網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)，在工作中建立全面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估制度，以提高用戶用電體驗(yàn)為主要指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)分布自動(dòng)，提高線路運(yùn)行質(zhì)量；二是及時(shí)評(píng)估線路的狀態(tài)，確保線路時(shí)刻處于良好的工作狀態(tài)；三是確保技術(shù)人員重視電纜線路，確保設(shè)備按有關(guān)要求進(jìn)行自動(dòng)化改造；四是為保證自動(dòng)化改造的效果，技術(shù)人員須把故障知識(shí)定位裝置當(dāng)作輔助裝置，在檢修過程中對(duì)自動(dòng)開關(guān)進(jìn)行隔離處理，以實(shí)現(xiàn)一定的自動(dòng)化改造。同時(shí)，電力公司需要對(duì)配網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面的規(guī)劃，并按照具體的目標(biāo)和內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)劃。

7 結(jié) 論

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)電力的需求日益增長(zhǎng)，但配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)仍有許多問題需要解決。根據(jù)我國(guó)的基本國(guó)情，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展的指導(dǎo)下，對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行深入的研究和完善，從各個(gè)方面加強(qiáng)配網(wǎng)的自動(dòng)化，從而使其在實(shí)際應(yīng)用中取得更大的經(jīng)濟(jì)效益。