探究自動化技術(shù)在輸配電及用電工程中的應用

林柳清

(廈門億圖智信息科技有限公司)

0 引言

當今社會對電量的需求量越來越大, 這也增加了輸配電及用電工程的運行壓力, 將自動化技術(shù)與其相互結(jié)合, 能夠為其提供更加便捷的技術(shù)條件, 利用現(xiàn)代化的技術(shù)水平, 加強對輸配電及用電工程的管理,實現(xiàn)其進一步優(yōu)化完善。自動化技術(shù)的運用能夠完成對配電網(wǎng)的實時監(jiān)督, 為用戶提供便捷的用電條件,但是其中仍然存在一定的細節(jié)問題需要處理。

1 自動化技術(shù)類型

當前自動化技術(shù)中包含多種類型的技術(shù), 根據(jù)自身特點不同, 應用在不同輸配電以及用電工程建設中, 主要包含以下內(nèi)容。

(1) 自動化配電技術(shù), 自動化配電技術(shù)是促進我國電力工程向著信息化方向發(fā)展的關(guān)鍵點, 以往輸配電工程建設運行需要耗費大量的人力物力成本, 并且無法保證工程建設效率。但是隨著自動化配電技術(shù)的運用, 工程管理人員可以通過實時監(jiān)督的方式, 對電網(wǎng)在運行中的各項故障進行及時處理, 提高電網(wǎng)建設的智能化水平, 使其處于安全穩(wěn)定的運行狀態(tài)。

(2) 自動化變電站技術(shù), 該技術(shù)的運用重點為數(shù)據(jù)收集整理工作, 利用這種方式實現(xiàn)輸配電網(wǎng)配置的優(yōu)化處理。自動化技術(shù)的有效運用, 可以有效提高數(shù)據(jù)搜集整理工作的效率, 保證數(shù)據(jù)整合質(zhì)量等, 幫助管理人員及時制定針對性的配置方案, 提高輸配電以及用電工程建設水平。

(3) 自動化電力調(diào)度技術(shù), 當前我國逐漸向著現(xiàn)代化的方向發(fā)展, 政府相關(guān)部門加強了對鄉(xiāng)村經(jīng)濟的支持, 城鄉(xiāng)之間的差距逐漸縮小。該種情況下, 我國電力系統(tǒng)的運行壓力逐漸增加, 需要及時準確的平衡不同時間段對電力資源的不同需求, 科學選擇電力供應方式。自動化電力調(diào)度技術(shù)的運用, 能夠?qū)崿F(xiàn)對信息技術(shù)以及調(diào)度功能有效整合, 根據(jù)不同地區(qū)的用電峰值波動情況, 對電力資源進行調(diào)配劃分工作, 既能夠?qū)用袢粘Ｉ钌a(chǎn)進行有效維護, 還可以提高電力資源的實際利用效率[1]。

2 自動化技術(shù)在輸配電及用電工程中的運用

2.1 故障排除中的運用

在輸配電及用電工程中運用自動化技術(shù), 可以有效提高故障排除效率, 及時確定清除輸配電及用電工程中的故障, 使其能夠穩(wěn)定運行。傳統(tǒng)輸配電及用電工程故障管理中, 通常需要耗費大量的時間確定故障位置和類型, 才能采取相應的措施排除故障。采用該種方式的故障排除效率較低, 但是通過運用自動化技術(shù)的方式, 能夠有效解決這一問題, 增強配電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性, 充分利用自動化設備, 對輸配電及用電工程進行自動化管理, 第一時間確定故障出現(xiàn)的位置。

自動化控制系統(tǒng)具備預警功能, 針對輸配電及用電工程運行中可能產(chǎn)生的故障及時發(fā)出預警信息, 在故障正式出現(xiàn)之前排除故障。準確掌握故障產(chǎn)生的主要原因, 安排專業(yè)人員完成故障維修, 提高故障解決效率。由此可以看出, 自動化技術(shù)能夠?qū)斉潆娂坝秒姽こ踢M行全面實時的監(jiān)督管理, 從各個程序入手,完成管理控制, 并對輸配電程序的相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析, 掌握各項環(huán)節(jié)的意義, 進而實現(xiàn)輸配電工程的全面管理。利用監(jiān)督管理的方式, 了解輸配電及用電工程在運行中可能產(chǎn)生的故障, 針對性管理的同時, 實現(xiàn)電力系統(tǒng)的平衡發(fā)展。自動化技術(shù)可以實現(xiàn)輸配電及用電工程中各項操作的監(jiān)督管理, 了解用戶出現(xiàn)用電故障的時間, 一旦出現(xiàn)異常, 確保能夠第一時間有效解決[2]。

圖1 故障排除示意圖

2.2 提高FTU 技術(shù)運用效率

(1) 對于我國輸配電及用電工程建設管理來說,要想實現(xiàn)其快速發(fā)展, 就要對自動化技術(shù)進行創(chuàng)新,將新型的自動化技術(shù)融入到其中, 使其與輸配電及用電工程能夠更加深入全面的融合。本次工程主要負責不同區(qū)域中發(fā)電站和變電站的配電設置工作, 將電力資源運輸?shù)较鄳恢?。其中各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)都需要安排對應的工作人員完成電力調(diào)控以及設備維護管理工作。在此過程中, 可以將FTU 技術(shù)運用在配電網(wǎng)終端位置,提高其自動化水平。

(2) 配電網(wǎng)終端位置具有故障檢測、遙控測量等功能, 同時與配電自動化主站相互連接, 為主站控制提供各種系統(tǒng)運行參數(shù), 其中包括開關(guān)狀態(tài)、電能參數(shù)以及相間故障參數(shù)等, 同時執(zhí)行相應的命令, 完成對配電設備的調(diào)節(jié)控制管理, 準確定位故障的同時, 有效隔離故障, 恢復非故障區(qū)域的電力功能的正常運轉(zhuǎn)。

(3) FTU 技術(shù)在實際使用中具有多項功能, 技術(shù)人員可以對其展開靈活運用, 目前MCU +MPU 雙處理器架構(gòu)的運用范圍較廣, 這一處理器能夠?qū)CU的實時性以及MPU 穩(wěn)定性的優(yōu)勢相互結(jié)合, 對文件系統(tǒng)資源進行有效運用。該種情況下, 還可以使用MCU 代替MCU+MPU 結(jié)構(gòu), 簡化處理器的同時, 設定FTU 方案, 其硬件設計方案如圖2 所示。

圖2 硬件設計方案

圖3 硬件設計實現(xiàn)圖

(4) 該種方案設計方式較為簡單, 將加密文件系統(tǒng)以及通訊協(xié)議等難度較高的部分, 放入到嵌入式Linux 系統(tǒng)中, MCU 中安排實時性的采集和遙控內(nèi)容。但是該設計方案同樣具有一定的缺點, 方案設計需要耗費較高的成本, 尤其是FTU 市場處于逐漸飽和狀態(tài), 成本已經(jīng)成為產(chǎn)品今后發(fā)展的主要方向。

(5) 在FTU 實現(xiàn)圖設計的過程中, 主要使用16bitADC 芯片AD7607-8, SPI 作為拓展, 完成三相電流以及三相電壓測試, 能夠同時實施8 個通道的采樣工作, 每個通道都能夠支持±10V 和±5V 雙極性信號輸入。通過差分AD 輸入的方式, 提高精確度, 預留出15 ～16 個GPIO 口, 主要運用在遙信輸入和輸出中, 完成狀態(tài)檢測。FTU 參考設計軟件運用Linux 系統(tǒng)開發(fā),這一開發(fā)方式的優(yōu)勢在于, 能夠降低開發(fā)難度, 尤其是在網(wǎng)絡協(xié)議以及文件存儲等工作中, 該系統(tǒng)具有支持網(wǎng)絡全協(xié)議棧的功能, 可以實現(xiàn)多種網(wǎng)絡協(xié)議的運行, 實現(xiàn)多個任務同時并發(fā)處理, 同時方便完成移植。

2.3 提高輸電損耗管理水平

輸配電及用電工程在實際運行中會產(chǎn)生輸電損耗, 需要對導致?lián)p耗出現(xiàn)的原因進行分析判斷, 實現(xiàn)針對性的管理。

(1) 電力輸配管理, 這一過程要確定輸配電的管理程序, 分析各項輸配電環(huán)節(jié)的運用價值和產(chǎn)生電能損耗, 確定能夠控制其損耗的具體方案, 綜合分析損耗管理方案的可行性。

(2) 簡化電力輸配管理程序, 自動化技術(shù)需要與輸配電及用電工程相互結(jié)合, 因此, 利用這種方式完成輸配電及用電工程的簡化處理, 在此過程中, 各個部門之間相互配合, 確保實際輸配電工作的實際開展質(zhì)量和管理效率。相關(guān)人員需要認識到, 輸配電及用電工程中的各項操作都具有自身的價值, 其中無意義的環(huán)節(jié)需要及時剔除。如果無法有效解決這一問題, 可以先制定改進優(yōu)化方案, 逐漸提高輸配電及用電工程管理水平。

2.4 輸配電技術(shù)的運用

(1) 加強新型技術(shù)的研發(fā)力度, 在輸配電及用電工程管理中, 需要進一步提高研發(fā)力度, 當前, 我國自動化技術(shù)研發(fā)水平需進一步提升, 這一過程中,先對周圍環(huán)境展開分析, 正確認識當前我國輸配電及用電工程建設水平, 保證研發(fā)技術(shù)與工程建設之間的吻合度。例如自動化技術(shù)在實際研發(fā)過程中, 可以先對供電輸送系統(tǒng)實施優(yōu)化, 增強輸送系統(tǒng)的運行效率。因此, 認識到其他類型技術(shù)研發(fā)的重要性, 其中包括電能質(zhì)量控制技術(shù)、配電施工技術(shù)等, 都是技術(shù)研發(fā)的主要方向。還可以將外國先進的輸配電技術(shù)運用到輸配電及用電工程中, 優(yōu)化輸配電管理工作的同時, 增強輸配電管理水平。

(2) 加強技術(shù)研發(fā)與技術(shù)維護之間的銜接度,技術(shù)研發(fā)和維護都是保證技術(shù)運用質(zhì)量的基礎條件,在技術(shù)研發(fā)階段, 掌握全面的數(shù)據(jù)資源信息, 正確認識輸配電管理工作的價值, 明確主次的同時, 對自動化技術(shù)進行檢查維修。實現(xiàn)技術(shù)研發(fā)以及技術(shù)維護的相互結(jié)合, 在完成技術(shù)研發(fā)之后, 確定技術(shù)在實際使用中存在的短板, 再針對性解決。例如, 自動化技術(shù)的運用能夠有效提高輸配電及用電工程運行效率, 但是對設備具有較強的依賴性, 操作環(huán)節(jié)和流程較為復雜。正確全面的認識問題, 才能有效解決技術(shù)在實際運用中存在的故障[3]。

2.5 積極應對外界環(huán)境

(1) 自動化技術(shù)實際運用中, 也需要根據(jù)周圍環(huán)境的實際情況進行, 最大程度上降低外界環(huán)境對輸配電及用電工程產(chǎn)生的負面影響。自動化技術(shù)在實際運用中, 要科學規(guī)避外界環(huán)境對輸配電產(chǎn)生的影響, 充分考慮外界環(huán)境中溫度、降水以及是大風等天氣的影響。尤其是在低溫以及高溫環(huán)境中, 需要對特殊環(huán)境中保證輸配電安全的措施展開分析, 降低由于外界溫度發(fā)生變化產(chǎn)生的不良影響。除了自然環(huán)境溫度因素之外,對于地震、臺風等特殊情況也需要給予分析, 制定相應的輸配電及用電工程管理方案, 及時處理其中可能存在的故障。例如, 在持續(xù)低溫的條件下, 相關(guān)人員需要全面搜集氣象數(shù)據(jù)信息, 采取相應預防控制措施, 如果輸配電及用電工程出現(xiàn)覆冰現(xiàn)象, 第一時間停止電力供應完成破冰, 最大程度上維護用戶的正常用電。

(2) 在特殊天氣中, 要進一步加強對線路的監(jiān)督管理, 輸配電及用電工程管理要對特殊天氣溫度變化情況展開監(jiān)督, 尤其是在冬季, 預估特殊天氣中可能會產(chǎn)生的問題, 確保能夠在問題出現(xiàn)的第一時間安排專業(yè)人員解決問題。針對這一情況, 可以針對特殊天氣對維修人員展開專業(yè)技能培訓, 提高其在惡劣天氣中的搶修水平, 積極解決問題。靈活掌握各項破冰技術(shù)和操作設備等, 相關(guān)部門為其采購專業(yè)的搶修裝備。在特殊天氣中, 要加強巡邏, 尤其是對于拉線位置以及鋼線卡螺栓的松緊等, 都要定期檢查。了解線路通道中樹木的生長高度, 確保能夠及時發(fā)現(xiàn)其中存在的安全隱患, 解決問題, 提高輸配電及用電工程管理水平。由此可以看出, 自動化技術(shù)在實際運用的過程中, 除了自身的技術(shù)運用和研發(fā)之外, 還要與輸配電及用電工程運行所處環(huán)境相互結(jié)合, 掌握環(huán)境中可能存在的影響因素等, 再制定針對性的解決措施, 進而將自動化技術(shù)的運用價值充分發(fā)揮出來[4]。

3 結(jié)束語

綜上所述, 自動化技術(shù)在輸配電及用電工程中的運用, 對于提高自動化管理水平來說具有促進作用,能夠有效控制人力成本的投入數(shù)量, 對輸配電及用電工程展開直接控制。在短時間之內(nèi)確定故障和排除故障, 相關(guān)部門則可以從技術(shù)研發(fā)、故障排除、特殊環(huán)境巡邏管控等層面入手, 實現(xiàn)自動化技術(shù)的全面有效運用, 解決輸配電及用電工程管理問題的同時, 為今后我國電力工程的自動化發(fā)展提供條件。