配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程的建設(shè)技術(shù)研究

摘 要：通過對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程的建設(shè)技術(shù)進(jìn)行研究，旨在提出一種優(yōu)化的方案，分析配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程的主要組成部分，探討配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程的建設(shè)技術(shù)。實(shí)踐證明，配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程的建設(shè)技術(shù)研究對(duì)于提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率具有重要意義，提出的優(yōu)化方案在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果，為電力行業(yè)提供有效的解決方案，希望該研究能為相關(guān)領(lǐng)域的工程建設(shè)提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：配電自動(dòng)化系統(tǒng)；建設(shè)技術(shù)；停電管控；終端質(zhì)量管控

中圖分類號(hào)：TM76 " " " " " " " " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " " " " " " " " " " " " " " " " 文章編號(hào)：2096-6903（2024）12-0126-03

0 引言

隨著電力需求迅速增長(zhǎng)，特別是在工業(yè)、商業(yè)、住宅領(lǐng)域，為了滿足這種需求，電力系統(tǒng)不斷擴(kuò)大。但傳統(tǒng)配電系統(tǒng)存在各種問題，如電網(wǎng)負(fù)荷不均衡、故障難以快速定位、能源利用率低下等。因此，建設(shè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程成為解決這些問題的重要途徑。

配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程是指通過現(xiàn)代化技術(shù)手段，對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行智能化管理，提高其運(yùn)行效率的一項(xiàng)工程。在配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程建設(shè)過程中，涉及傳感器技術(shù)，包括電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器等，這些傳感器能夠?qū)崟r(shí)采集配電系統(tǒng)的各種參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)設(shè)備，幫助運(yùn)維人員快速發(fā)現(xiàn)問題和解決方案[1]。

1 配電自動(dòng)化系統(tǒng)概述

配電自動(dòng)化系統(tǒng)是指利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)、控制和管理的一種系統(tǒng)。

配電自動(dòng)化系統(tǒng)由主站、子站、終端、通信系統(tǒng)組成。主站是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集，通常由工作站、服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)組成。工作站用于操作和監(jiān)控，通過圖形界面實(shí)時(shí)顯示各個(gè)子站的運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息。服務(wù)器負(fù)責(zé)接收和存儲(chǔ)來(lái)自子站和終端的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，生成各種報(bào)表和統(tǒng)計(jì)信息。數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)和配置信息，方便后續(xù)的查詢和分析。

子站是主站的下級(jí)設(shè)備，位于配電網(wǎng)的不同節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并將其傳輸給主站。子站通常由遠(yuǎn)動(dòng)終端和遠(yuǎn)動(dòng)站組成。遠(yuǎn)動(dòng)終端通過傳感器和智能裝置采集電網(wǎng)參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。遠(yuǎn)動(dòng)站負(fù)責(zé)接收遠(yuǎn)動(dòng)終端的數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送給主站。遠(yuǎn)動(dòng)站還可根據(jù)主站的指令，控制遠(yuǎn)動(dòng)終端執(zhí)行相應(yīng)的操作[2]。

終端是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的末端設(shè)備，負(fù)責(zé)與電網(wǎng)設(shè)備直接交互，通常由RTU（Remote Terminal Unit）和遙控器組成。RTU是一種硬件設(shè)備，用于采集和傳輸電網(wǎng)參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)。遙控器是一種軟件程序，可以通過遠(yuǎn)程控制RTU執(zhí)行操作，如開關(guān)的合閘和跳閘。通信系統(tǒng)是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其通常由廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)組成，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)主站、子站和終端之間的數(shù)據(jù)傳輸。廣域網(wǎng)用于主站和子站之間的遠(yuǎn)程通信，一般采用光纖通信或無(wú)線通信技術(shù)。局域網(wǎng)用于子站和終端之間的本地通信，采用以太網(wǎng)技術(shù)。通信系統(tǒng)需要具備可靠性和安全性，以確保數(shù)據(jù)的正確傳輸以及系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。配電自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 配電自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容

2.1 建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)

在規(guī)劃設(shè)計(jì)前，要全面評(píng)估現(xiàn)有的配電系統(tǒng)，包括電力負(fù)荷、電力設(shè)備、電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等方面。通過收集相關(guān)數(shù)據(jù)和信息，有利于工作人員了解目前的配電系統(tǒng)狀況，為后續(xù)規(guī)劃設(shè)計(jì)提供依據(jù)。工作人員要根據(jù)配電系統(tǒng)的實(shí)際需求，制定配電自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)，提高配電系統(tǒng)可靠性、降低能源損耗、提高運(yùn)行效率等。通過明確目標(biāo)，可為后期規(guī)劃設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，并確保建設(shè)過程中的各環(huán)節(jié)都與目標(biāo)一致。

進(jìn)行配電自動(dòng)化系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)配電系統(tǒng)的特點(diǎn)和需求，確定自動(dòng)化系統(tǒng)需要具備的功能模塊，包括遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障檢測(cè)與定位、自動(dòng)切換與重連等。通過功能設(shè)計(jì)，確保自動(dòng)化系統(tǒng)能滿足配電系統(tǒng)的運(yùn)行需求。配電自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)要結(jié)合功能設(shè)計(jì)確定自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和通信方式，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。還要考慮網(wǎng)絡(luò)的安全性，采取相應(yīng)的措施防止黑客攻擊和數(shù)據(jù)泄露。

2.2 配電網(wǎng)網(wǎng)架改造

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，電力需求不斷增長(zhǎng)，傳統(tǒng)配電網(wǎng)已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代化城市的用電需求，配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)可提高配電網(wǎng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力供應(yīng)的智能化管理。

傳統(tǒng)配電網(wǎng)主要采用人工操作方式進(jìn)行運(yùn)行管理，存在著操作繁瑣、效率低下、容易出現(xiàn)人為錯(cuò)誤的問題。通過配電自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)，會(huì)將傳統(tǒng)的人工操作轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)化控制，提高配電網(wǎng)的運(yùn)行效率。積極引入先進(jìn)的通信技術(shù)，有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提高配電網(wǎng)的安全性。

而配電設(shè)備是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的核心組成部分，包括開關(guān)設(shè)備、保護(hù)設(shè)備、計(jì)量設(shè)備等，傳統(tǒng)配電設(shè)備存在著老化、容量不足、功能單一等問題，無(wú)法滿足現(xiàn)代化城市對(duì)電力供應(yīng)的需求。通過建設(shè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)，改造配電設(shè)備，引入智能化的開關(guān)設(shè)備、保護(hù)設(shè)備和計(jì)量設(shè)備，可提高配電設(shè)備的運(yùn)行效率[3]。

2.3 配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)施工

配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)施工是一個(gè)復(fù)雜而重要的過程，需要專業(yè)的團(tuán)隊(duì)和設(shè)備。配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)施工的操作步驟和內(nèi)容包括以下7點(diǎn)。

2.3.1 初步設(shè)計(jì)和方案確定

根據(jù)用戶需求和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，工程團(tuán)隊(duì)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)和方案確定。這個(gè)階段需要考慮到電網(wǎng)的負(fù)荷特點(diǎn)、可靠性要求、通信網(wǎng)絡(luò)布置等因素。

2.3.2 設(shè)備選型和采購(gòu)

根據(jù)方案確定的需求，工程團(tuán)隊(duì)進(jìn)行設(shè)備選型，選擇符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的設(shè)備，并考慮到設(shè)備的可靠性。

2.3.3 施工準(zhǔn)備

在正式施工前，需要進(jìn)行施工準(zhǔn)備工作，如現(xiàn)場(chǎng)勘察、土建準(zhǔn)備、材料準(zhǔn)備等。

2.3.4 設(shè)備安裝和調(diào)試

根據(jù)設(shè)計(jì)方案，工程團(tuán)隊(duì)進(jìn)行設(shè)備安裝和調(diào)試，該過程需要嚴(yán)格遵守相關(guān)的操作規(guī)范和安全要求。

2.3.5 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和測(cè)試

在設(shè)備安裝和調(diào)試完成后，工程團(tuán)隊(duì)進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，包括軟件安裝和配置、各個(gè)設(shè)備之間的通信測(cè)試等。

2.3.6 運(yùn)行和維護(hù)培訓(xùn)

在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和測(cè)試完成后，工程團(tuán)隊(duì)對(duì)用戶進(jìn)行維護(hù)培訓(xùn)，如系統(tǒng)基本操作、故障排除、日常維護(hù)等。

2.3.7 竣工驗(yàn)收

在系統(tǒng)建設(shè)施工完成后，工程團(tuán)隊(duì)與用戶進(jìn)行竣工驗(yàn)收。驗(yàn)收包括系統(tǒng)的功能合理性、可靠性、安全性評(píng)估等[4]。

3 配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程應(yīng)用

3.1 工程概述

咸寧配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程位于咸寧市中心城區(qū)，共改造5條10kV輻射型線路，對(duì)配電自動(dòng)化主站采用TOSCAN-D3300C型設(shè)備，F(xiàn)TU164臺(tái)為PRS-3351型終端，DTU77臺(tái)，型號(hào)為WPZD-163型終端。OLT站臺(tái)有8座，全部設(shè)置光纖通信。目前，該工程成功竣工，已經(jīng)成功進(jìn)入到試運(yùn)行階段。

3.2 配電自動(dòng)化通信網(wǎng)配置方式

在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，通信網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間信息傳遞的基礎(chǔ)，但隨著系統(tǒng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，通信需求進(jìn)一步增加，目前采用的光纖+無(wú)線通信的方式已經(jīng)無(wú)法滿足實(shí)際要求。因此，本工程決定改用光纖+無(wú)線+載波的通信方式來(lái)提升系統(tǒng)的通信能力。

光纖通信是一種高速、高帶寬的通信方式，具有傳輸容量大、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，可滿足系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖夙憫?yīng)需求。在本工程中，將繼續(xù)采用光纖通信作為主要的通信方式，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。然而，僅依靠光纖通信無(wú)法滿足系統(tǒng)對(duì)于通信覆蓋范圍的要求。為了解決這一問題，引入無(wú)線通信技術(shù)，有效擴(kuò)大通信范圍，增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備的監(jiān)控和控制，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率和響應(yīng)速度[5]。

除了光纖和無(wú)線通信外，還引入載波通信技術(shù)。載波通信是一種基于電力線路的通信方式，利用電力線路作為傳輸介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，它利用已有的電力線路資源，不需要額外布設(shè)通信線路，可降低工程成本和施工難度。載波通信還具有抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，適用于配電自動(dòng)化系統(tǒng)的通信需求。在總共241個(gè)配電終端中，有236個(gè)采用了光纖通信方式，而十六潭H01和H05、鎮(zhèn)直柱02和柱07開關(guān)對(duì)應(yīng)的配電終端由于涉及過江或開挖量大等因素，導(dǎo)致光纖敷設(shè)難度較大，因此選擇無(wú)線通信方式。位于國(guó)家森林公園內(nèi)的潛山山頂龍溫一回H05開關(guān)受到景區(qū)保護(hù)規(guī)定的限制，無(wú)法進(jìn)行光纖敷設(shè)，并且無(wú)線信號(hào)也較弱。為了解決這個(gè)問題，他們利用配電線路作為傳輸媒介，采用載波通信方式進(jìn)行信號(hào)傳輸。為了實(shí)現(xiàn)咸寧配電自動(dòng)化一期終端通信全覆蓋，他們綜合利用多種通信方式，以彌補(bǔ)單一通信方式的不足[6]。

3.3 配電自動(dòng)化設(shè)備質(zhì)量管控

在配電自動(dòng)化設(shè)備的質(zhì)量管控過程中，倉(cāng)庫(kù)調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試是兩個(gè)重要的環(huán)節(jié)。倉(cāng)庫(kù)調(diào)試是指在設(shè)備出廠前，將其進(jìn)行必要的檢測(cè)，以確保設(shè)備的性能符合規(guī)定的技術(shù)要求?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試是在設(shè)備安裝到現(xiàn)場(chǎng)后，對(duì)其再次進(jìn)行檢測(cè)，保證設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行環(huán)境下的正常工作。然而，傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試模式存在各種問題，如時(shí)間長(zhǎng)、效率低、成本高等。為了解決這些問題，工作人員提出倉(cāng)庫(kù)調(diào)試+現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試質(zhì)量管控模式。

在倉(cāng)庫(kù)調(diào)試階段，將充分利用現(xiàn)代化的倉(cāng)庫(kù)管理技術(shù)，通過自動(dòng)化設(shè)備和信息化系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的快速檢測(cè)和調(diào)試。通過連接設(shè)備與信息化系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)整，能大幅度縮短倉(cāng)庫(kù)調(diào)試的時(shí)間，提高調(diào)試效率，降低人工干預(yù)帶來(lái)的誤差[7]。

在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試階段，能發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)人員的專業(yè)技術(shù)，通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試設(shè)備的各項(xiàng)功能，確保設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行環(huán)境下的正常工作。積極引入先進(jìn)的傳感器和監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備，及時(shí)解決可能出現(xiàn)的問題，有效提高現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試效率，確保設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中的穩(wěn)定性。配電自動(dòng)化試驗(yàn)平臺(tái)原理示意圖如圖2所示。

3.4 停電管控

在咸寧配電自動(dòng)化工程施工中，工作人員頻繁使用帶電立桿技術(shù)，即在不停電的條件下，利用帶電作業(yè)技術(shù)進(jìn)行電桿架設(shè)作業(yè)。這時(shí)，停電施工只要在新建柱上安裝一套二次設(shè)備和開關(guān)，有效縮短線路停電時(shí)間。在帶電立桿技術(shù)中，要對(duì)線路進(jìn)行絕緣處理，采用專業(yè)的工具，如絕緣手套、絕緣墊等，將施工區(qū)域與線路有效地隔離開來(lái)，避免電流的流動(dòng)。

施工人員要經(jīng)過相關(guān)培訓(xùn)和持證上崗，具備豐富的電氣知識(shí)，以確保施工操作的安全性。在絕緣處理完成后，帶電立桿技術(shù)的施工過程開始，施工人員要使用帶電安裝車、帶電作業(yè)網(wǎng)等特殊工具，進(jìn)行線路改造和設(shè)備安裝。這些工具和設(shè)備能夠在不停電的情況下完成各項(xiàng)作業(yè)，如更換配電設(shè)備、安裝智能監(jiān)控系統(tǒng)等。施工人員要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行操作，確保工程施工質(zhì)量[8]。

4 結(jié)束語(yǔ)

配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程的建設(shè)技術(shù)研究是為了提高配電系統(tǒng)的運(yùn)行效率而進(jìn)行的重要工作。經(jīng)過對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程的研究，通過引入先進(jìn)的監(jiān)控與控制技術(shù)，配電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并迅速響應(yīng)故障和異常情況，縮短故障處理時(shí)間，提高供電可靠性，減少停電時(shí)間。在研究中，要注重分析配電自動(dòng)化系統(tǒng)控制技術(shù)，優(yōu)化系統(tǒng)流程，延遲其使用年限。

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