配網自動化設備層智能技術的研究

張發斌

（重慶櫻花電氣開關有限公司 重慶 400000）

配網自動化設備層智能技術的研究

張發斌

（重慶櫻花電氣開關有限公司 重慶 400000）

在科學技術日新月異、快速發展的時代，電力系統的發展也取得了飛躍式的進步，電力系統配網自動化中智能技術所具備的高效性、安全性及可靠性而越來越受到重視。本文探討了電力系統配網自動化系統中智能技術的應用方法，以供參考。

電力系統；配網自動化；智能控制技術

1 引言

目前，我國的電力系統的發展隨的城市化進程的快速發展而得到了極大地推動，另一方面，集成電路的成本也正在快速地降低，為了確保電力系統的社會效益和經濟效益，對一種合理、高可靠的控制技術加以探尋具有重要的現實意義。而此時配網自動化中的智能化技術便應運而生了。

2 電力系統配網自動化設備與智能技術

2.1 配網自動化主站

智能配電管理系統作為設備層數據集成裝置，解決智能電網建設中配網末端設備智能化問題，將每個回路的數據、信號采集集中到配電房管理系統中，由配電房智能管理系統就地進行數據采集，并根據故障類型分類給出控制決策并送指令到相應執行機構，同時給配網自動化上級子站主動發送數據、被動接受主站通過子站的訪問、執行主站通過子站下達的指令，傳送到終端設備，由終端設備執行。

2.2 電力系統自動化及其終端設備

配網自動化是指對電力設備和電力系統在傳輸、分配、使用電能的過程中的自動控制、調度和監視，它是電力系統二次系統的重要組成部分。配網自動化實現了對局部和區域范圍內電力系統以及其中的各個元件的遠程或者就地的自動協調、控制與監視，它使用了具備復雜功能自動決策模型、先進的檢測材料或工藝、智能控制算法的設備，以及高可靠數據傳輸通道及加密/解密算法和信號系統等技術，使配網系統實現了高效運行（見圖1）。

圖1 配網系統圖

配電自動化終端設備主要包括：饋線終端FTU、站終端DTU，二者均為用于連接通信網自動化系統主站和設備，以實現在配網過程中數據采集及遠程控制的功能。除此之外，還包含：①人機接口電路主要用于維護設備相關配置，實現人機交互，如將測量的電壓、電流及功率等數據以友好的方式顯示，對設備故障進行定值整定；②中心監控單元是整個配網自動化終端設備的核心組成單元，其功能包括：故障區域和類型檢測、有功功率參數計算、輸入及輸出、遠程通訊等功能；③通信終端能夠有效連接控制單元的通信介質、進行通信，包括載波終端、光纖終端及無線終端，保證數據的安全可靠的傳輸；④電源回路是用于對控制回路、設備終端及通信設備提供不間斷電源，防止線路停電后，設備失效的情況；同時需要處理不同模塊之間的共模干擾對數據采集的影響，對電磁干擾的要求較高，電源技術直接管理到設備的性能。

2.3 智能技術

所謂智能技術，是指在計算機控制與支持下，結合傳感器等設備所實現的智能化管理，包含相關系統數學模型的建立、算法的實現和程序在不同平臺的移植技術。其中，智能技術包括了模糊控制、線性最優控制、專家系統控制、神經網絡控制以及綜合智能控制等算法，得到了電力行業的大力應用。智能技術的應用改善了傳統控制手段中存在的不足，能夠對系統中出現的錯誤進行反饋機制及自學習功能，并能夠對出現的問題進行有效解決，提高了電力系統的工作效率。事實上，智能技術主要是通過智能傳感器對檢測變量進行感知，對信息進行有效的獲取，以此實現提高對設備的控制效果，增強對感知信息的控制，具有很強的適應性和多樣性。

3 電力系統自動化中的智能技術

目前，電力系統自動化智能技術是基于過去的自動控制技術基礎上來進行智能控制。這項技術旨在使電力系統運行更加高效，并且安全可靠，是對物理電力系統進行資源優化配置，主要運用了控制、計算機、軟件、信息、通信、傳感器等技術。我國電力系統當前采用的配網自動化模式主要包括以下兩種：

3.1 智能集中模式

在智能集中的模式下，系統會將斷路器所采集的故障信息，發送至主站計算機，然后由主站進行分析定位，并根據定位結果發布隔離指令。在此基礎上，還需要結合綜合負荷、無功潮流、網損等因素的影響，由主站計算并制定合理的恢復方案，斷路器負責執行。該模式的優勢在于具有較強的適用性，能夠滿足各種機構配電網的實際需求。

具體有以下幾個特點：①在系統出現故障時，可及時依據人工指令、預設方案等，采取合理的運行方式，確保調度工作的靈活與高效性；②主站、控制中心主要負責整個電網的遠程控制，以及各級斷路器電流、電壓計開關量等相關數據的匯總，然后實現向上、向下的傳遞；③系統自身具備切除故障、判斷故障的功能，可以通過繼電保護器重合閘、備自投等的相互配合，在最大程度上降低故障影響；④主站負荷重，對主站的軟硬件要求高。

3.2 分布智能模式

所謂的分布式系統（distributed system）與上面的智能集中模式而言，即分散了主站的控制功能，由各個子站或DTU等設備根據所在配網的位置，自行配置相應的功能和參數，保證電網系統正常的工作；每個智能設備可以離線獨立運行，也可以在線運行，當網絡具備的條件下支持主動上傳和召喚方式向主站提供數據（見圖2）。

分布智能模式的建立與運用，可以不需要主站的參與，而只需要由現場的智能化DTU或FTU等，即可實現網絡的重構以及自動判斷故障功能。該系統的組成部分包括DTU、FTU和重合閘開關，具備自動控制功能，內部智能算法，可以獨立運行，結構相對簡單，因而應用廣泛。

終端設備處于在線模式下，可通過網絡進行遠程的管理和配置，實現在線的參數整定合配置，配置完成后下載相關參數后可以離線運行，所有功能均可獨立運行，保證了系統響應的快速性。

圖2 分布式配網系統示意圖

一般來講，分布智能模式適用范圍更適合于農網系統，隨著智能化程度的提高和技術的進步，分布式的智能系統會應用的更加廣泛，分布式智能化的提高可以大大降低對主站系統的要求，控制功能下放，管理功能不變，避免了危險的集中，對通信功能的要求也大大的降低。

4 電力系統自動化中智能技術的應用

電力系統自動化是配電網建設的重要內容，它提高電力系統日常運行質量和效率，使電力資源得到良好的運用，提高用電質量，對我國經濟的繁榮發展具有十分重要的作用。

4.1 專家系統控制

智能計算機系統的控制技術之一就是專家系統（見圖3），此系統中包含了一些領域中專家知識如何有效地應對突發性問題的案例。在實際的使用期間，專家系統能夠對電力系統是否處于警告運行狀態或緊急運行狀態等加以正確的判定，在此基礎上，此系統還可以自行解決系統中存在的問題，從而使電力系統恢復正常的運行。此智能技術還具備切荷功能，能夠根據電力系統運作的快慢加以相應的變換及解析，準確阻斷故障點，合理判斷靜態系統運作安全性。

圖3 專家控制系統結構示意圖

4.2 人工神經網絡控制（ANN）

人工神經網絡控制技術是智能技術的一種全新應用，是在結合了人工神經系統的控制理論發展得來的，具有很強的非線性的特征，同時神經網絡系統還具很強的自主學習能力以及并行處理能力。神經網絡控制系統主要是通過大量的神經元相互連接形成的，在這一過程中將大量的數據信息隱藏在連接的權值之中，由于神經網絡系統具有非線性的映射能力對信息進行反饋和調整。

神經網絡控制技術在電力系統中主要應用表現為對自動化技術的控制管理以及對系統中的圖像處理。其中包括了人工智能系統、計算機系統以及數學系統等，這些都為電力系統的發展提供了良好的發展前景。正確的應用神經網絡控制技術有效的加強了對電力系統中數據的自動化分析，得到電力設備中存在的損耗和能量消耗等數據，便于整理和統計。

4.3 模糊控制（FUZZY）

在電力系統自動化操作過程中經常應用到模糊控制。通過模糊系統能夠使控制系統動態模式更加精確性，對結構龐大、內容關系復雜的大型電力系統的控制調整起到加強作用。當前，模糊控制在電力系統中的應用已經有了一定的規模，它可以從根本上解決電力系統的變量復雜問題和難以掌握實時的系統動態等問題，將使電力系統自動化控制邁向新的高度。模糊系統控制原理是依照自身數據控制的完整性以及設置的控制規則，對電力系統中的數據進行模糊處理和分析。該方法的特點是具有高準確性和精確性，它可以一定程度上改善電力系統自動化控制可靠性。

4.4 綜合智能系統的控制（IC）

恰當地整合現代的控制辦法及現代的智能控制辦法的一種控制手段就稱之為綜合的智能控制。譬如變結構的模糊控制、自適應性的神經網絡、自組織或自適應的模糊控制以及變結構控制的神經網絡等。其主要展現在各類控制方法之間的交互應用，在對電力系統進行探究時，時常需要將神經網絡及模糊控制加以融合應用，同時還需要將模糊控制及專家系統加以融合應用，另外還需要交叉應用專家系統及神經網絡，并交叉應用神經網絡、模糊控制以及自適應控制等。

5 結語

自動化技術已經被廣泛應用于電力系統中，電力系統正朝向智能化、免維護方向發展。為了加快電力企業技術革新，提升企業市場競爭力，必須對智能技術不斷創新，并將其應用于實踐中。

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TM76

A

1004-7344（2016）26-0107-02

2016-8-31

張發斌（1978-），男，工程師，碩士研究生，主要從事電力系統配網自動化，信息系統集成工作。