輸配電及其用電工程自動化運行研究

國網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司 段曉磊

1 引言

隨著科技的不斷進步，自動化技術在電力系統(tǒng)中的應用越來越廣泛，為電力行業(yè)的發(fā)展提供比較堅實的基礎。自動化技術的應用不僅可以提高輸配電及用電工程的運行效率和安全性，還可以減少人力和物力的浪費，降低成本[1]。自動化技術的應用還可以提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，增強其抗干擾能力，從而有效應對突發(fā)事件和災害。因此，研究輸配電及其用電工程的自動化運行技術對于電力行業(yè)的發(fā)展至關重要。

2 輸配電及其用電工程自動化的含義及其運行功能

2.1 輸配電及其用電工程自動化的含義

輸配電及其用電工程自動化是一種現(xiàn)代化技術，其采用電力電子學和自動控制原理，對電力系統(tǒng)進行遠程監(jiān)控、自動化操作和控制[2]。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，可以有效預測未來的用電需求，并對用電設備進行優(yōu)化配置，從而實現(xiàn)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展。自動化技術應用于電力行業(yè)，可以提高能源的利用效率，降低成本，提高競爭力。

2.2 輸配電及其用電工程自動化運行功能

2.2.1 DA 功能

DA（Distribution Automation）功能是指利用計算機與通信技術，通過將電網(wǎng)的每一項信息集成為自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)電網(wǎng)運行的自動化管控[3]。其中最為主要的一個目的是可以提高管理水平，為用戶提供出良好的服務。結(jié)合對線路的負荷及運行狀態(tài)進行科學的監(jiān)測，DA 功能可以快速發(fā)現(xiàn)故障，并精確定位故障區(qū)域，及時隔離故障點，避免因故障導致的停電。

DA 系統(tǒng)具備以下故障處理特點。

一是可以對存在的永久故障問題和瞬時故障作出合理的識別，例如，對于相間故障或單相接地故障等進行判斷。二是對一些終端存在的故障信息內(nèi)容進行及時的反饋，對故障所在區(qū)域進行定位，結(jié)合特定顏色在接線圖上顯示出來。三是對不同的拓撲結(jié)構進行了解，分析其故障的應對措施，避免運行中受到不良因素帶來的影響。四是需要對一些各種短路的故障問題采取合理措施進行處置，同時還能夠在一定程度上處理同一線路上出現(xiàn)的各種故障。五是對多重故障綜合處理進行全面的支持，能夠按照線路的重要程度和受影響范圍進行優(yōu)先處理。六是在對故障進行處理的過程中，需要對閉鎖條件進行合理的設置，通過合理的設置能夠降低人為因素帶來的不良影響。七是對于相關的檢查和定位工作而言，在制定執(zhí)行計劃的過程中，是需要保證具有良好的故障隔離方案，同時方案執(zhí)行也是可以采取自動化的方式進行控制。八是對于非故障的供電方案而言，需要滿足于自動化設計，進而避免在恢復供電的過程中對其他的一些線路帶來不良影響，通過采取這種方式能夠降低存在的負荷問題。如果備用電源數(shù)量十分充足的情況下，可以拆分為恢復區(qū)域供電。九是故障處理過程中的相關一系列信息都要將其有效的存儲在系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)庫中，方便進行故障分析和處理工作。

2.2.2 數(shù)據(jù)的交互

自動化系統(tǒng)可以與多個系統(tǒng)進行雙向數(shù)據(jù)傳輸，包括MIS 系統(tǒng)、自動成圖、設施管理、地理信息等系統(tǒng)，以及自動化計量和負荷管理系統(tǒng)等。例如，對于自動化系統(tǒng)而言，不僅能向MIS 系統(tǒng)提供科學合理的歷史數(shù)據(jù)，同時還能夠提供出各種統(tǒng)計計算數(shù)據(jù)，并將饋線模型上報給其他系統(tǒng)[4]。并通過主站的開關等設備實現(xiàn)實時信息的獲取，能夠與自動化調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)的相關數(shù)據(jù)進行有效的交互。

2.2.3 監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集

自動化監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要通過計算機、饋線終端單元（FTU）和遠程終端單元（RTU）實現(xiàn)。能夠?qū)ΜF(xiàn)場設備進行實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)磁極以及參數(shù)的有效調(diào)整等。在硬件方面，可以通過與服務器進行通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和運算；通過互聯(lián)網(wǎng)上可以實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控；通過PLC 點對點或總線連接，要求RS232串口點對點連接、RS485串口和Ethernet 系統(tǒng)總線連接。在軟件方面，現(xiàn)監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集任務主要由多個特定功能完成的。服務器主要負責數(shù)據(jù)采集和處理，包括濾波處理、報警調(diào)查、事件的記錄以及用戶腳本等方面的執(zhí)行。

3 輸配電及其用電工程自動化運行

3.1 智能監(jiān)測與控制

利用智能傳感器、通信技術和數(shù)據(jù)分析算法，實時監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài)、負荷需求和設備運行情況，并采取相應的控制策略來優(yōu)化電力系統(tǒng)的運行。包括自動化的供電調(diào)度、電力負荷管理和故障檢測與定位等。

3.2 自動化裝置與設備

研究開發(fā)適用于輸配電系統(tǒng)的自動化裝置與設備，例如，智能電表、智能斷路器、自動切換設備等。這些設備可以實現(xiàn)對電力設備和線路的遠程監(jiān)控、自動操作和故障診斷，提高運行效率和可靠性。

3.3 數(shù)據(jù)分析與決策支持

利用大數(shù)據(jù)分析技術和人工智能方法，分析電力系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的基礎上，還要對數(shù)據(jù)實時監(jiān)測分析，提取有用的信息和規(guī)律，并為運維人員提供決策支持。這包括故障預測、負荷預測、優(yōu)化調(diào)度等。

3.4 安全與保護

利用自動化技術來提高電力系統(tǒng)的安全性和保護能力，包括電網(wǎng)安全監(jiān)控、故障自愈、防止黑客攻擊等方面的研究。

3.5 新能源接入與管理

隨著可再生能源的快速發(fā)展，能夠有效地接入和管理大規(guī)模的分布式能源資源，例如，太陽能、風能等，使其與傳統(tǒng)的輸配電網(wǎng)絡協(xié)調(diào)運行。對于輸配電及其用電工程自動化運行研究而言，其主要的目標就是對電力系統(tǒng)的智能化以及高效化和可持續(xù)發(fā)展進行實現(xiàn)，為社會經(jīng)濟發(fā)展提供可靠的電力供應。

4 對輸配電機用電工程自動化存在的問題進行分析

4.1 系統(tǒng)的運行效率較低

當前，對于輸配電及其用電工程而言，一般情況下都已經(jīng)使用自動化技術，但仍存在一些技術方面的不足，從而影響輸配電系統(tǒng)的運行效率，增加電能消耗并浪費資源。雖然已經(jīng)在一定程度上部分實現(xiàn)了自動化功能，但無法滿足城鎮(zhèn)化發(fā)展的目標。例如，在某個電力企業(yè)的輸電自動化系統(tǒng)中，因為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊的誤差較大，導致系統(tǒng)在進行數(shù)據(jù)處理時出現(xiàn)大量的重復計算和錯誤的判斷，造成系統(tǒng)運行效率低下，對計算機和網(wǎng)絡資源的消耗也比較大。此外，還可能會出現(xiàn)自動化系統(tǒng)與設備的兼容性問題，導致系統(tǒng)無法正常運行。例如，在某個變電站的自動化系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)和設備之間的通信協(xié)議不匹配，導致變電站的開關無法遠程控制，需要人工進行操作，從而降低了運行效率。

4.2 相關技術有待提升

在采集、傳輸、處理和應用電氣信息的技術方面，與先進水平相比還有一些差距。我國在該技術方面起步相對比較晚，技術人才儲備也相對不足，這也是制約技術發(fā)展的主要因素之一。自動化技術的應用需要相應的標準和規(guī)范進行指導和約束，但是目前我國在輸配電自動化技術標準方面還有空間。

4.3 自然環(huán)境不盡相同，影響設備可靠性

對于輸配電和用電工程而言，在自動化運行的時候，環(huán)境因素對于電力系統(tǒng)會帶來不同程度的影響，導致設備損壞，并影響運行質(zhì)量。如果輸配電運行不能適應環(huán)境的變化，將會妨礙自動化運行。對于我國的輸配電設備而言，一般情況下，需要結(jié)合相關規(guī)定要求合理地進行制造，或通過分析當?shù)氐沫h(huán)境合理地選擇材料，但是在實際工作中，大氣壓力和溫度等方面存在著不同，特別是在濕度和溫度方面對于設備的運行有著較大的影響，同時，其海拔和經(jīng)緯度也存在不同，導致其環(huán)境質(zhì)量存在較大差異，在此情況下會導致一些設備長期在環(huán)境惡劣的情況下運行，導致其使用壽命出現(xiàn)縮短。

5 分析優(yōu)化措施

5.1 改善電能損耗問題

在輸配電及用電工程中要想對其自動化效率進行不斷的提高，需要對其電能損耗問題進行優(yōu)化處理，通過引入完善的獎懲制度，充分調(diào)動工作人員的積極性，提高使用電能的合理性，更新設備并采用先進技術來降低電能損耗。例如采用智能監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析的技術等，實時監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài)，預測電能變化趨勢，提前預警并處理潛在問題，從而盡可能地降低電能損耗。另外，也是需要提高對設備的維護和保養(yǎng)力度，及時發(fā)現(xiàn)和處理設備故障，避免設備失效對電能流的影響。

5.2 提高技術的開發(fā)

對于輸配電和用電工程而言，在其問題解決的過程中，強化科技發(fā)展是最為有效的途徑之一。現(xiàn)如今隨著相關政策的出臺，進一步提高了對電力企業(yè)技術研發(fā)的資金幫助，加強電力系統(tǒng)的發(fā)展和進步。在此過程中，需要注重整合科技資源，并且在實際工作中也還需要提高和其他領域人員的交流及學習，保證技術的質(zhì)量及可行性。同時在優(yōu)化電力系統(tǒng)技術的基礎上，保證相關技術創(chuàng)新和優(yōu)化，為電力系統(tǒng)的長期穩(wěn)定發(fā)展提供出良好的幫助。

5.3 優(yōu)化環(huán)境

對于輸配電及自動化技術而言，在實際應用的過程中，能夠為電網(wǎng)安全運行提供出良好的保障。而為了確保用電工程的穩(wěn)定運行，必須提高電能對外部環(huán)境的適應能力，以免受到供電干擾的影響。假如輸配電自動化在運轉(zhuǎn)的過程中，無法可以滿足外部環(huán)境變化，將會導致能源消耗過度、供電故障等問題。因此，必須及時有效地解決供電故障，以降低實際損害并保障供電系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。

對于輸配電而言，在運輸中需要嚴格保證電力資源的質(zhì)量，以確保運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。如果發(fā)生突發(fā)狀況，應及時處理，這樣能夠避免出現(xiàn)事故問題，為供電提供出良好的保障。因此只有對電力運轉(zhuǎn)的可靠性給予保障，才能夠提高自動化系統(tǒng)的安全性和高效性，為輸配電及用電工程自動化發(fā)展提供出相應的保障。

5.4 引入智能電網(wǎng)技術

對于智能電網(wǎng)而言，通過對先進的通信和信息技術進行應用，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的高效管理。通過智能電網(wǎng)，可以實現(xiàn)對電力供應的實時監(jiān)測、故障定位和快速修復，提高供電可靠性和穩(wěn)定性。

5.5 推廣自動化設備

在運輸配電和用電工程中，使用自動化設備可以提高工作效率和安全性。例如，自動化開關設備可以實現(xiàn)遠程控制和故障檢測，從而降低人工干預的影響，保證操作的準確性得到提升。

5.6 加強數(shù)據(jù)分析和預測

通過收集和分析大量的運輸配電和用電數(shù)據(jù)，可以提前發(fā)現(xiàn)潛在的問題，并進行預測和優(yōu)化。此外通過對機器學習和人工智能技術進行合理的應用，建立起完善的預測模型，幫助決策者做出更準確的決策，提高系統(tǒng)的效率和可靠性。

5.7 培訓和提高員工技能

自動化技術的引入需要員工具備相應的技能和知識。為了確保系統(tǒng)的順利運行，應該加強對員工的培訓和提高，使其能夠熟練操作自動化設備，并了解相關的技術和安全知識。

5.8 加強安全措施

自動化系統(tǒng)在運輸配電和用電工程中較為重要，因此必須采取適當?shù)陌踩胧﹣矸乐節(jié)撛诘娘L險。其中也是包括了完善的安全管理制度和定期設備維護檢查以及加密和保護關鍵數(shù)據(jù)等措施。

6 結(jié)語

社會發(fā)展的同時帶動了我國電力行業(yè)的發(fā)展，而電力自動化技術為人們的日常生活和生產(chǎn)提供出更多的便利。所以在輸配電和用電工程中，加強自動化技術的應用能夠全面提高用電穩(wěn)定性，與此同時也能夠加強供電的整體質(zhì)量，帶動電力企業(yè)的快速發(fā)展。此外，在電力行業(yè)發(fā)展的過程中，還要提高人才培養(yǎng)，通過對崗位的實際需要，加強其工作人員專業(yè)能力培訓，使其在日常工作中能夠發(fā)揮出自身的作用。