研討智能電網(wǎng)配電自動化建設(shè)及關(guān)鍵技術(shù)

朱思文 金鵬飛 高仙

【摘要】隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，有關(guān)電力的需求也面臨著一些新的變化，電力企業(yè)面臨一系列的發(fā)展挑戰(zhàn)。只有那些掌握智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的企業(yè)，才能夠有效的調(diào)度電力資源，保證電腦系統(tǒng)的安全運行，加快智能電網(wǎng)建設(shè)。電力企業(yè)必須構(gòu)建智能電網(wǎng)，提升供電的質(zhì)量，其他行業(yè)的發(fā)展提供源源不斷的電力。本來將對智能電網(wǎng)自動化建設(shè)及其關(guān)鍵技術(shù)進行分析。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng);配電自動化;建設(shè);關(guān)鍵技術(shù)

在進行智能電網(wǎng)的建設(shè)過程中，其基本前提是構(gòu)建基本的供配電系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)之上進行供配電系統(tǒng)的自動化建設(shè)，進而實現(xiàn)智能電網(wǎng)的建設(shè)。在智能電網(wǎng)的運行過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，并將結(jié)果實時反饋給電力作業(yè)人員;能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運行過程中出現(xiàn)的故障進行自主診斷與定位，并實現(xiàn)故障的自復(fù)位操作，同時將處理方法及處理結(jié)果反饋給電力作業(yè)人員。為電力企業(yè)提供全方位、多角度的電網(wǎng)優(yōu)化改進方案。在智能電網(wǎng)的構(gòu)建過程中，需要結(jié)合電網(wǎng)自身情況，對現(xiàn)有技術(shù)進行分析研究，確定這些及技術(shù)的最優(yōu)應(yīng)用方案，提高電網(wǎng)運行的安全性、可靠性、穩(wěn)定性。

1智能電網(wǎng)自動化概述

智能電網(wǎng)調(diào)度自動化指的是利用各類先進技術(shù)，實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)、自動化監(jiān)控及集成化等工程，通過信息共享大幅度提高電網(wǎng)運行的可靠性與穩(wěn)定性。電網(wǎng)運行中融合調(diào)度系統(tǒng)與信息技術(shù)，提高智能電網(wǎng)的自動化程度。具體來說，智能電網(wǎng)特征表現(xiàn)為兩點：

1.1自愈特點

智能電網(wǎng)自愈功能指的是，當(dāng)系統(tǒng)某些元件出現(xiàn)問題后，可以在沒有人為干預(yù)的情況下將問題元件隔離出來，迅速恢復(fù)系統(tǒng)運行狀態(tài)，不影響電力供應(yīng)。可以說自愈功能就是智能電網(wǎng)的免疫系統(tǒng)，也是主要特點。該功能可以有效縮短檢修斷電時間，減少停電造成的損失。

1.2在線監(jiān)測

智能電網(wǎng)可以通過高速通信網(wǎng)絡(luò)即時獲取設(shè)備運行狀態(tài)信息，最短時間內(nèi)確認(rèn)設(shè)備故障部位，提高維修效率，快速恢復(fù)正常運行狀態(tài)。同時，現(xiàn)今技術(shù)可以提供眾多的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)歸納到企業(yè)系統(tǒng)中，促進在線監(jiān)測能力的提高，優(yōu)化設(shè)備運行與維修。

2智能電網(wǎng)自動化系統(tǒng)功能

智能電網(wǎng)自動化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)運行狀態(tài)的在線實時監(jiān)控、故障的自診斷與自恢復(fù)、電能調(diào)配等。這些功能實現(xiàn)的前提是電網(wǎng)必須具有自動化功能。

2.1系統(tǒng)狀態(tài)實時監(jiān)控功能

在電力系統(tǒng)的運行中需要實現(xiàn)故障的自主診斷和自主恢復(fù)、電能的調(diào)配等功能。這些都需要對系統(tǒng)的實時狀態(tài)進行監(jiān)控，所以在進行配電自動化系統(tǒng)的建設(shè)過程中需要在智能電網(wǎng)中加裝各種類型的傳感器用于實時采集智能電網(wǎng)運行過程中的實時數(shù)據(jù)。同時需要將實時采集的數(shù)據(jù)進行傳輸，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)的主控單元。其傳輸速率可用如下公式描述。

2.2故障自診斷與自恢復(fù)功能

智能電網(wǎng)的一個重要特征就是故障的自診斷與自恢復(fù)功能，當(dāng)輸電線路中出現(xiàn)故障時，主控單元能夠根據(jù)實時監(jiān)控的電網(wǎng)數(shù)據(jù)對故障類型即故障位置進行判斷，同時通過斷路器與隔離開關(guān)將故障位置切除掉，防止該故障影響整個電網(wǎng)的正常運行。當(dāng)傳感器發(fā)現(xiàn)輸電線路的運行狀態(tài)與系統(tǒng)中現(xiàn)有的故障模型相匹配時，則主控單元會確定故障類型及故障位置，同時進行故障的隔離動作，實現(xiàn)故障線路的有效切除。輸電線路中的保護多為電流保護，通過與時間信號配合實現(xiàn)其功能，主要有：標(biāo)準(zhǔn)反時限、非常反時限、極端反時限、超反時限，如公式

2.3電能調(diào)配功能

電能調(diào)配功能從兩個方面發(fā)揮功能，一方面對電網(wǎng)后端的供電負(fù)荷進行合理調(diào)控，對于電能需求比較大的區(qū)域，配電自動化系統(tǒng)可以通過配電開關(guān)的控制將電能輸送到電能需求區(qū)域。另一方面對于電網(wǎng)中故障線路的電能進行補充，電網(wǎng)中某些線路其供電支配區(qū)域較大，當(dāng)這種線路出現(xiàn)故障時，會對大面積供電造成影響。為了盡量減小這種情況對于供電的影響，配電自動化系統(tǒng)會從其他區(qū)域調(diào)配電能，實現(xiàn)了電能的合理配置。在配電自動化系統(tǒng)的設(shè)計過程中，需要深入研究此方面技術(shù)，全面實現(xiàn)供電穩(wěn)定性提升。

3智能電網(wǎng)自動化系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1電力通信技術(shù)

電力無線通信網(wǎng)絡(luò)得基本點是滿足各種需求基礎(chǔ)上，建設(shè)出高可靠性、易擴展性、具有技術(shù)先進性的智能電力通信網(wǎng)絡(luò)。所遵循原則如下：網(wǎng)絡(luò)信息安全性、技術(shù)先進性和可擴展性、組網(wǎng)靈活性和經(jīng)濟性、設(shè)備易于管理性。為了解決電力數(shù)據(jù)傳輸距離長而引起的主干網(wǎng)絡(luò)通信壓力過大問題，實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)安全可靠傳輸至電力主處理系統(tǒng)，其通信無線專網(wǎng)架構(gòu)如圖1所示。在專網(wǎng)建設(shè)時，配備多套無線核心網(wǎng)設(shè)備，全部的TD-LTE設(shè)備站全部無縫接入無線專網(wǎng)，其各種電力業(yè)務(wù)在執(zhí)行過程中所產(chǎn)生的電力數(shù)據(jù)全部按地域分配到相應(yīng)的TD-LTE設(shè)備基站進行管理，設(shè)備之間通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)互為備份、互為冗余，當(dāng)其中某臺設(shè)備基站發(fā)生故障切除時，臨近的一套或多套設(shè)備基站承擔(dān)被切除設(shè)備的任務(wù)進行工作系統(tǒng)中，需要構(gòu)建傳感器網(wǎng)絡(luò)，對電網(wǎng)的信息數(shù)據(jù)實現(xiàn)全方位多角度的采集，以便能夠全面而具體的對電網(wǎng)的狀態(tài)進行綜合分析。在具體的配電自動化系統(tǒng)構(gòu)建時，需要在系統(tǒng)中配置電壓、電流等多種類型的傳感器，通過對多個參數(shù)進行實時監(jiān)控，盡可能全面確認(rèn)電網(wǎng)的運行狀態(tài)。對于配電箱、配網(wǎng)終端來說，除去配置電壓、電流傳感器外，還需要配置光電、煙霧、溫度、濕度等類型的傳感器，以保障這類設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，從而全面實現(xiàn)對電網(wǎng)的運行狀態(tài)的監(jiān)控。

3.3故障分析運算及自動控制技術(shù)

在實現(xiàn)故障自診斷自恢復(fù)功能時，需要在前期準(zhǔn)備好故障診斷模型和故障恢復(fù)方案。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)中的傳感器會實時檢測電網(wǎng)當(dāng)前的運行狀態(tài)，并將運行狀態(tài)導(dǎo)入到先前構(gòu)建好的模型中進行運算，與現(xiàn)有故障模型進行匹配比對，通過匹配后則系統(tǒng)會對故障進行認(rèn)定，判定故障類型及故障位置，主控單元會下發(fā)故障動作指令，由隔離開關(guān)與斷路器完成故障位置的隔離，并恢復(fù)非故障位置的正常供電。為了更好更全面實現(xiàn)配電網(wǎng)故障自診斷自恢復(fù)技術(shù)，必須要對故障模型進行發(fā)反復(fù)不斷的優(yōu)化升級，以適應(yīng)當(dāng)前電網(wǎng)的實時狀態(tài)。故障自恢復(fù)技術(shù)需要進行決策、調(diào)控，完成風(fēng)險的在線評估，不斷升級、完善配電自動化系統(tǒng)的功能，實現(xiàn)統(tǒng)一化的調(diào)控目標(biāo)。故障自恢復(fù)率和平均自恢復(fù)率可以用式（6）、（7）進行描述。

結(jié)語

綜上所述，在智能電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的建設(shè)中，自動化系統(tǒng)發(fā)揮的功能包括在線監(jiān)測、故障線路切除以及電力調(diào)配，應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)為通信技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)以及自動抄表技術(shù)。在這些技術(shù)的具體應(yīng)用中，除了要對以上三項技術(shù)體系進行建設(shè)，同時還需要對故障處理系統(tǒng)進行全面建設(shè)，以提升系統(tǒng)對故障的處理效率和質(zhì)量。

參考文獻

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