電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)探析

李欣 付曉泉

摘 要：配網(wǎng)自動(dòng)化是電力系統(tǒng)強(qiáng)化供電保障，優(yōu)化配網(wǎng)運(yùn)行的重要手段。由于配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備組成復(fù)雜，技術(shù)含量極高，為充分發(fā)揮配網(wǎng)自動(dòng)化在電力系統(tǒng)的保障作用，必須深入開(kāi)展配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)研究工作。文章介紹了配網(wǎng)自動(dòng)化的定義及相關(guān)概念，并對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化如何實(shí)施進(jìn)行了較為深入的討論。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；配網(wǎng)自動(dòng)化；配電系統(tǒng)

引言

為提高供電質(zhì)量、保障供電安全，降低電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)成本，提高電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，電力系統(tǒng)實(shí)施了配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、電子技術(shù)的綜合利用為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)電網(wǎng)實(shí)施有效的控制、監(jiān)測(cè)和計(jì)量，以達(dá)到提高供電效率，改進(jìn)供電服務(wù)水平的目的。基于電力網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣、涉及的設(shè)施設(shè)備數(shù)量眾多以及設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行狀態(tài)多變等特點(diǎn)，配網(wǎng)自動(dòng)化工程需要考慮的問(wèn)題很多，實(shí)施難度很高。加強(qiáng)電力系統(tǒng)配網(wǎng)主動(dòng)化技術(shù)的深入分析與探討，不斷改善配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行狀態(tài)，提高供電保障服務(wù)水平，是當(dāng)代電力企業(yè)配電業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要措施。

1 電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化的定義及相關(guān)概念

1.1 配網(wǎng)自動(dòng)化

所謂電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化，是指通過(guò)對(duì)電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的高度綜合利用，對(duì)用戶(hù)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和圖形信息、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)等實(shí)施管理控制的系統(tǒng)。該系統(tǒng)的存在，使電力系統(tǒng)配網(wǎng)管理成功實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制，為電力系統(tǒng)整體運(yùn)行質(zhì)量和安全保障的提升做出重大貢獻(xiàn)。鑒于配網(wǎng)自動(dòng)化在電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)保障方面的優(yōu)異特性，各國(guó)對(duì)于它的發(fā)展與應(yīng)用都非常重視。特別是在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展水平較高。我國(guó)的配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)實(shí)施略晚，但由于政府及各大電力企業(yè)的高度重視，發(fā)展速度還是非?？斓?，目前已經(jīng)取得了階段性成果，技術(shù)層面已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了配網(wǎng)自動(dòng)化。但限于其他因素，目前配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)還沒(méi)有在我國(guó)電力系統(tǒng)正式實(shí)施。

1.2 智能化控制裝置

智能化控制裝置與臺(tái)站計(jì)算機(jī)相連通，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)以實(shí)現(xiàn)為電力系統(tǒng)提供保護(hù)和管理功能的目的，所以一般具有人機(jī)交互界面。當(dāng)用戶(hù)使用智能化控制裝置與系統(tǒng)進(jìn)行溝通時(shí)，對(duì)于不同的用戶(hù)，智能化控制裝置會(huì)使用不同的接口，以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程交互功能。智能化控制系統(tǒng)可以為正常運(yùn)行狀態(tài)下的電力系統(tǒng)提供電子式互感器、通信模擬系統(tǒng)、數(shù)字化變電站系統(tǒng)等方面的技術(shù)支持服務(wù)，幫助系統(tǒng)控制遠(yuǎn)程設(shè)備，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建電力系統(tǒng)配網(wǎng)計(jì)算機(jī)分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

1.3 自動(dòng)重組模式

采用電動(dòng)操作式負(fù)荷系統(tǒng)開(kāi)關(guān)是電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)重組模式的基本特點(diǎn)。它通過(guò)使用計(jì)算機(jī)故障識(shí)別系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)功能，并結(jié)合傳統(tǒng)的繼電保護(hù)方式，有效隔離配網(wǎng)系統(tǒng)中出現(xiàn)故障的部位，縮短供電恢復(fù)時(shí)間，從而保障供電安全與穩(wěn)定。在電力企業(yè)長(zhǎng)期不懈努力下，我國(guó)配網(wǎng)自動(dòng)重組技術(shù)取得較大的發(fā)展，計(jì)算機(jī)就地控制功能和通信功能成功分離，為電力系統(tǒng)配網(wǎng)的實(shí)時(shí)調(diào)度、科學(xué)管理和通信通暢等提供了良好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和管理?xiàng)l件。

2 與配網(wǎng)相關(guān)的信息系統(tǒng)

2.1 配網(wǎng)GIS系統(tǒng)

該系統(tǒng)具備多重功能，能夠通過(guò)統(tǒng)一的空間數(shù)字網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)為配電網(wǎng)的規(guī)劃和管理提供圖形拓?fù)浜蛿?shù)據(jù)支持服務(wù)；能夠集中管理全局100kV配電下路和電力設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)全地區(qū)范圍內(nèi)的圖形操作、配電網(wǎng)控制與管理、圖紙打印與輔助停電管理；還能夠輔助開(kāi)展轉(zhuǎn)供電方案設(shè)計(jì)。

2.2 電力營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)與其他配網(wǎng)信息系統(tǒng)連通，將電力設(shè)備和用戶(hù)的相關(guān)資料提供給別的配網(wǎng)信息系統(tǒng)。由于錄入數(shù)據(jù)工作采用人工方式實(shí)行，所以數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性較低。電力營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)由計(jì)量管理、擴(kuò)充管理、超表管理、購(gòu)電管理、工作質(zhì)量、客戶(hù)服務(wù)等11個(gè)子系統(tǒng)組合而成。

2.3 計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)

在電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中存在多個(gè)計(jì)量點(diǎn)和采集終端，計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)就是這些計(jì)量的和采集終端的集合。該系統(tǒng)以主站系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對(duì)變電站、專(zhuān)變和電廠等的發(fā)電側(cè)、配電側(cè)和售電側(cè)進(jìn)行統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，再利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行線損四分分析、供電質(zhì)量統(tǒng)計(jì)和客戶(hù)節(jié)能評(píng)估等工作。

2.4 主網(wǎng)EHS

主網(wǎng)EHS主要負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、分析處理以及控制等。首先經(jīng)遠(yuǎn)程系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備數(shù)據(jù)采集，再使用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與儲(chǔ)存，再以此為依據(jù)對(duì)發(fā)電機(jī)、斷路器等設(shè)備進(jìn)行遙控操作。

3 電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化模式

配網(wǎng)自動(dòng)化的工作模式與其處理電網(wǎng)中故障的方式方法有直接關(guān)系。目前我國(guó)電力系統(tǒng)使用的配網(wǎng)自動(dòng)化模式分為兩種，既分布智能模式和集中智能模式。

3.1 集中智能模式

在集中智能模式下，系統(tǒng)首先把從故障現(xiàn)場(chǎng)斷路器采集的信息發(fā)送給主站計(jì)算機(jī)，由主站負(fù)責(zé)分析定位，并根據(jù)定位結(jié)果發(fā)出隔離指令，將發(fā)生故障的部位進(jìn)行隔離。在此基礎(chǔ)上，綜合負(fù)荷、網(wǎng)損等因素，由主站計(jì)算出最合理的恢復(fù)方案，有斷路器負(fù)責(zé)執(zhí)行。集中智能模式的優(yōu)點(diǎn)是適用性強(qiáng)，可以滿(mǎn)足各種機(jī)構(gòu)的配電網(wǎng)的需求，對(duì)于多重故障燈比較特殊的情況有較好的處理能力。具體有以下幾個(gè)特點(diǎn)：一是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能夠根據(jù)人工指令或預(yù)設(shè)方案采取最合理的方式運(yùn)行，從而保障調(diào)度工作靈活高效。二是由主站或控制中心負(fù)責(zé)整個(gè)電網(wǎng)的遠(yuǎn)程控制，各級(jí)斷路器的電流、電壓計(jì)開(kāi)關(guān)量等數(shù)據(jù)匯總到主站或控制中心，由其進(jìn)行向上或向下的傳遞。三是系統(tǒng)本身具有切除故障、判斷故障的功能，通過(guò)與繼電保護(hù)器重合閘、備自投等的配合使用，最大程度降低故障的影響。集中智能模式具有廣泛的適用性，架空線路、電纜線路設(shè)施等都可以使用該方式，所以在電力行業(yè)受歡迎程度較高。

3.2 分布智能模式

和集中智能模式不同，分布智能模式無(wú)需主站參與，僅由現(xiàn)場(chǎng)斷路器即可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和自動(dòng)判斷故障的功能。該系統(tǒng)由斷路器、FTU和重合開(kāi)關(guān)組成，分為電流計(jì)數(shù)器與電壓時(shí)間型兩種類(lèi)型，具有造價(jià)低廉，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。但基于其工作原理，也有一些無(wú)法避免的問(wèn)題和缺陷：一是處理故障效率不高，工作時(shí)對(duì)用戶(hù)和系統(tǒng)產(chǎn)生較大沖擊；二是統(tǒng)一線路和下級(jí)重合器缺乏選擇性；三是變電站重合閘次數(shù)和速斷保護(hù)相關(guān)參數(shù)固定，缺乏靈活性。一般來(lái)講，分布智能模式適用范圍較窄，僅適用于通信條件不好、可靠性差的電力系統(tǒng)配網(wǎng)和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的環(huán)境。

3.3 配網(wǎng)管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)是配網(wǎng)自動(dòng)化的中樞部分，是整個(gè)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的管理、控制與數(shù)據(jù)處理中心。由自動(dòng)繪制、地理信息系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和DMS平臺(tái)等七個(gè)子系統(tǒng)組成。在配網(wǎng)管理系統(tǒng)諸項(xiàng)功能中，故障定位與隔離、負(fù)荷管理兩項(xiàng)功能意義重大，需要加倍注意。

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)正處于社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)的關(guān)鍵階段，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)各項(xiàng)事業(yè)發(fā)展需要充足可靠的電力保障。深入實(shí)施和完善配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)是妥善解決因負(fù)荷日益增長(zhǎng)導(dǎo)致的電網(wǎng)故障多發(fā)問(wèn)題的必然選擇。電力企業(yè)要結(jié)合自身發(fā)展實(shí)際，加大配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)力度，全面提高電力系統(tǒng)安全保障水平，推動(dòng)我國(guó)電力事業(yè)的順利發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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