配電自動化終端設備在電力配網(wǎng)自動化中的應用

王宏強，史兆豐，李 博

（內(nèi)蒙古薛家灣供電局，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

1 緒 論

社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展帶來了國民生活水準的全面提升，用電量和用電質(zhì)量的需求也提上了日程。通過基礎設施的準備和電力網(wǎng)絡構(gòu)建，能夠?qū)崟r監(jiān)測電力系統(tǒng)終端設備運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)電路中存在的問題，使電路運行更加穩(wěn)定安全。實現(xiàn)電網(wǎng)在高度安全和穩(wěn)定的情況下長期運行，滿足人們對用電質(zhì)量的追求，是本文探究的重點。

1.1 電力配網(wǎng)自動化發(fā)展階段

電力配網(wǎng)自動化自發(fā)展初期到現(xiàn)在，經(jīng)過設備和工藝的更新?lián)Q代和設備的革新，其功能也日益完善。電力配網(wǎng)自動化的各個階段發(fā)展狀況如表1所示。

1.2 配電終端設備概述

3種整體電力裝置組裝成為現(xiàn)在最通用的配電終端設備，包括RTU-微機遠動終端裝置（在配電變電站中安裝）、FTU-饋線遠方終端系統(tǒng)和TTU-配電變壓器遠方終端系統(tǒng)。

饋線自動化終端的本質(zhì)是一種接口，可以使一次設備和自動化系統(tǒng)產(chǎn)生連接，在斷路器、分段器、配電系統(tǒng)變壓器、環(huán)網(wǎng)柜等電力附屬設施中得到了廣泛應用。它的主要職能是對其他外界設備的運行狀況進行控制和監(jiān)視，并與饋線的主站形成通信關(guān)系。配電系統(tǒng)電路運行過程中會生成一些針對電路工況的信息，饋線自動化終端會把這些信息反向傳遞到饋線主站中，饋線主站能夠積極提供有關(guān)電路運行控制與管理的數(shù)據(jù)。上述這些數(shù)據(jù)都與電路系統(tǒng)的正常運行密不可分[1]。同時，主站對終端配電設備控制調(diào)節(jié)的指令也能通過這一渠道得到傳輸。饋線自動化終端主要由4個不同的部分構(gòu)成，下文予以闡述。

2 配電自動化終端設備的各構(gòu)建元件與作用

2.1 人機接口電路

配電自動化設備的終端需要日常維護和故障工況檢驗，這就需要借助人機接口電路實現(xiàn)該功能。電路中的電壓、電流以及功率等相關(guān)參數(shù)變化，能夠通過人機接口電路傳輸?shù)奖O(jiān)視設備并直觀顯現(xiàn)出來，促進電路整體運行的安全性和穩(wěn)定性提升，更可以對人力維護成本起到控制作用，推動終端設備自動化進程不斷推進[2]。

表1 電力配網(wǎng)自動化的3個發(fā)展階段

人機接口電路能有效、及時地反映設備運行過程中的電流、電壓、電量等相關(guān)數(shù)據(jù)，同時提供實時反饋設備的狀態(tài)報告。此外，實施絕緣和預警功能有助于配電站的綜合簡化設計[3]。當終端設備檢測到相應設備出現(xiàn)故障時，也能實時反映其他設備的運行狀況，為配電網(wǎng)的總體穩(wěn)定提供保障。

2.2 中心監(jiān)控單元

中心監(jiān)控單元作為配電自動化終端設備中的關(guān)鍵核心元件，功能強大而全面，能夠?qū)﹄娐愤\行設備中存在的一切故障進行檢測，并針對運行設備的運行狀況計算對應的運行功率，輸入有效的模擬量，實現(xiàn)電力供應設備的遠程通信功能[4]。然而，中心監(jiān)控單元主要采用的設計方式為平臺化設計和模塊化設計，因此在實際工作環(huán)境中必須針對信息存儲、輸入方式和通信接口進一步優(yōu)化完善配置，以達到最佳的工作效果。

2.3 通信終端

通信終端在配電自動化的終端設備中具有重要地位。通信終端的主要功能是將電路中的信息及時反饋到監(jiān)控單元，起到信息傳輸介質(zhì)的作用。

本質(zhì)上講，配電自動化系統(tǒng)中通信技術(shù)的集成，除了能顯著提高信息傳輸效率外，還能有效促進配電自動化終端與配電站之間的信息高效傳輸。因此，它在配電網(wǎng)自動化應用中發(fā)揮著重要作用。同時，這種通信技術(shù)的應用也為故障的排除提供了許多機會，使故障可以遠程檢測，以便及時解決故障，有效保護機電設備正常運行。

實現(xiàn)配電網(wǎng)自動化對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蠛芨撸虼艘匾曇蕴W(wǎng)的作用。利用以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，有助于保證發(fā)送信息的質(zhì)量，滿足自動化的要求。電路中通信終端的主要結(jié)構(gòu)主要利用了以太網(wǎng)作為必備功能，對通信介質(zhì)和監(jiān)控單元二者之間的數(shù)據(jù)傳遞提供快速而便捷的通信功能。工作中最常見的通信終端分為光纖類通信終端、無線類通信終端以及載波類通信終端等類型[5]。

2.4 操控回路

通過對實際應用環(huán)節(jié)的了解和總結(jié)可以發(fā)現(xiàn)，在電力系統(tǒng)的整體回路控制中，經(jīng)常有人工操作開關(guān)的設定，還針對開關(guān)的安裝部位和控制部位進行了明確精準的標記，以方便電力相關(guān)操作人員確定操控回路的功能，并結(jié)合實際工況進行操作，掌握電力系統(tǒng)中各個操控回路的狀況。

3 配電自動化終端設備在電力配網(wǎng)自動化中的應用

3.1 配電自動化終端設備故障檢測分析技術(shù)

在電力供應設施中使用配電自動化終端設備存在各種類型的故障分析技術(shù)，其電路工況故障檢測技術(shù)也非常多元化。其中，最常見的一類配電自動化終端設備包括電路短路故障分析相關(guān)技術(shù)配備設備和單相接地故障分析相關(guān)技術(shù)配備設備。兩種電力設備系統(tǒng)中的配備作用，是保護自動化供電系統(tǒng)饋線運行質(zhì)量，同時針對電力系統(tǒng)中各類電力終端設備，按照預定好的程序?qū)嵤┒ㄆ诨螂S機性的數(shù)據(jù)分析與檢測[6]。由于現(xiàn)有電網(wǎng)存在的故障類型主要與短路和單相接地有關(guān)，因此要大幅度降低電網(wǎng)故障的可能性可從兩個方面入手。

在短路檢測過程中，一個重要的思想是用終端傳感器監(jiān)測配電終端。通過終端設備科學地尋找缺陷的大致位置，以解決配電自動化設備中的短路問題。配電自動化系統(tǒng)的科學技術(shù)基礎是提高服務效率和質(zhì)量的必要條件。短路故障分析功能能夠收集處理電力設備中的運行參數(shù)，通過診斷系統(tǒng)進行分析，把得出的分析結(jié)果向主站中心反饋，以方便電力系統(tǒng)工作人員判定供電系統(tǒng)的故障位置并發(fā)現(xiàn)故障成因。單相接地故障分析技術(shù)可以在不停機的狀況下保持電力系統(tǒng)設備即時狀態(tài)，為電力系統(tǒng)維修人員爭取維修時間，盡可能縮短設備故障導致的供電中斷，短時間內(nèi)完成電力系統(tǒng)維修，減少供電系統(tǒng)工作中斷可能產(chǎn)生的損失。

在檢測單相接地故障時，終端檢測技術(shù)同樣具有許多優(yōu)點。實際檢修中，如果遇到一個微小的接地故障，需要先根據(jù)終端反饋結(jié)果隔離故障點，防止故障波及其他部分而導致檢修復雜化，降低整體供電質(zhì)量。

3.2 配電自動化終端設備通信技術(shù)

在電力系統(tǒng)維修及維護中離不開配電自動化終端設備通信技術(shù)的廣泛應用。獨立組建的配電子站經(jīng)常在終端設備中發(fā)揮終端通信的重要作用，主要是接收和發(fā)送電力系統(tǒng)中的信息數(shù)據(jù)[7]。因此，在使用環(huán)節(jié)，電力系統(tǒng)維修人員必須深刻了解配電下屬子站的使用方式，如配電子站只能傳遞其周邊終端設備需要接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，而無法傳輸本站自身的數(shù)據(jù)。

目前，配電自動化站的通信技術(shù)主要通過單個電子配電站收集和傳輸與配電網(wǎng)自動化有關(guān)的信息。除了現(xiàn)代先進的網(wǎng)絡傳輸技術(shù)外，還需要根據(jù)實際情況增加接收和發(fā)送信息到主站的通道數(shù)量，以實現(xiàn)主站與各配電自動化站之間的高效數(shù)據(jù)傳輸，在遠程故障分析中保證配電網(wǎng)正常運行的穩(wěn)定性和安全性。

3.3 配電自動化終端設備故障自動隔離技術(shù)

為保障電力系統(tǒng)中的供電安全和用電安全，大部分電路采用了配電自動化終端設備故障自動隔離技術(shù)。在電力終端供電技術(shù)構(gòu)成中，配電自動化故障自動隔離系統(tǒng)的重要性不可忽視，能夠維護配電系統(tǒng)的整體安全。

為了使電力網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸具有更高可靠性和安全度，必須設立對網(wǎng)絡連接和電源協(xié)調(diào)具有平衡作用的開閉所。這就需要為配電站自動化的終端設備創(chuàng)造一條專用線路，當出現(xiàn)故障情形時，必須在進線設計中安裝適當?shù)谋O(jiān)控設備以隔離故障。此外，在設計進線部分時，不僅要配置斷路裝置，還需要配置線路中的監(jiān)測控制系統(tǒng)，同時需要出線設計部分配備具有高抗負荷能力的開關(guān)，保障配電自動化終端設備故障自動隔離機制得到正常運行。

因此，科學應用負荷開關(guān)不僅可以方便地進行誤差檢測，而且對提高故障絕緣效果也具有重要意義。在此過程中，應該合理評估故障類型，然后采取最適當?shù)拇胧＠纾瑢τ陂_關(guān)站的故障，有必要使用DUT和PLC單元處理故障。當電源線發(fā)生故障時，必須先操作斷路器，在此基礎上隔離故障，以提高故障定位的效率。

4 結(jié) 論

若要使電力配網(wǎng)自動化進程有序進行，必須合理規(guī)范化使用配電自動化相關(guān)終端設備器材，達到提升我國電力配網(wǎng)技術(shù)的最終目標。各地的電力部門應當關(guān)注配電自動化形式發(fā)展，合理選型配電自動化設備，組建適宜的遠程電力監(jiān)控系統(tǒng)。在我國配電網(wǎng)建設中引入自動化終端時，既要實時維護和檢修配電站設備，又要檢測和隔離故障。同時，為跟上技術(shù)發(fā)展的步伐，應不斷更新和完善配電網(wǎng)自動化技術(shù)，提高相關(guān)員工的技能，確保居民生命安全，保障電力生產(chǎn)和消費的穩(wěn)定。