電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動化實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究

顧 鈺

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司 如東縣供電分公司，江蘇 南通 226400）

0 引 言

目前，自動化、智能化及現(xiàn)代化已成為配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要方向，其能夠?qū)崿F(xiàn)自動化作業(yè)，改變傳統(tǒng)人工作業(yè)的模式。從配電網(wǎng)系統(tǒng)的架構(gòu)來看，變電站、配電網(wǎng)及電網(wǎng)調(diào)度等均在朝著自動化、信息化及智能化的方向發(fā)展。相較于傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)，這種創(chuàng)新式電力系統(tǒng)能夠借助采集、分類整合及分相處理的方式來對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行精細(xì)化管理。隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們對電力的需求量也在不斷增加。從電力資源的實(shí)際應(yīng)用情況來看，存在諸多應(yīng)用不合理、不規(guī)范等問題，能源未實(shí)現(xiàn)合理有效的配置。基于配電自動化技術(shù)的應(yīng)用，分析配變電相關(guān)數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而作出運(yùn)行決策，以此確保配電自動化系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。

1 配電網(wǎng)絡(luò)自動化中存在的問題

在配電網(wǎng)自動化技術(shù)的應(yīng)用中，要考慮到電力供應(yīng)的問題。電力配電網(wǎng)停電將嚴(yán)重影響到整個地區(qū)的正常供電，相關(guān)的配電網(wǎng)自動化技術(shù)功能較單一[1]。配網(wǎng)自動化運(yùn)行中會產(chǎn)生信息不對稱等問題，從而對自動控制技術(shù)的使用造成很大影響。此外，在技術(shù)設(shè)備更新?lián)Q代時，往往會將老的設(shè)備與新的設(shè)備相結(jié)合，這會對電網(wǎng)的正常運(yùn)行造成影響。

由于配電網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)從傳統(tǒng)的配電方式變成了基于科學(xué)技術(shù)加持的自動化配電方式，整個配電系統(tǒng)的運(yùn)作形式發(fā)生了極大的轉(zhuǎn)變，但在電力管理理念方面沒有做到及時轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致配電網(wǎng)自動化技術(shù)應(yīng)用效果不佳。

2 配電網(wǎng)絡(luò)自動化適用范圍與原則

隨著城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造的深入，配電網(wǎng)的規(guī)模和線路長度都在不斷擴(kuò)大，其自動化程度也相應(yīng)提高。限時保護(hù)模式使用電流梯形和時間梯形，使得上下保護(hù)之間的協(xié)作更加容易、協(xié)調(diào)。

配電網(wǎng)自動化建設(shè)最根本的要求就是要具備一個完整的多路供電網(wǎng)絡(luò)，這與城鎮(zhèn)建設(shè)、配電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)備選型有關(guān)。配電系統(tǒng)的自動化施工應(yīng)分期、分階段進(jìn)行。首先變電所的出線采用自動合閘，在線路上設(shè)置多套自動斷路器，并設(shè)置一個電壓控制系統(tǒng)；其次是在原有的基礎(chǔ)上增加通信和控制裝置，各個分支的自動斷路器由各供電站控制，并進(jìn)行負(fù)載分配；最后將各個節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸給配電管理中心，以微機(jī)控制的方式來處理相關(guān)數(shù)據(jù)信息，從而凸顯配電網(wǎng)自動化應(yīng)用的價值與意義。

合分運(yùn)行和暫態(tài)失效時往往會出現(xiàn)自動重合現(xiàn)象，造成開關(guān)動作頻繁，最終導(dǎo)致配電網(wǎng)自動化應(yīng)用穩(wěn)定性與可靠性降低。此外，自動配電網(wǎng)斷路器存在合閘延遲的現(xiàn)象，其最終合閘所需的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過故障判定的時間，從而影響了供電的連續(xù)性。自動開關(guān)沒有計(jì)數(shù)的功能，僅依靠一次開關(guān)的時間來判斷電流控制的方式，電流控制方式所使用的裝置比電壓控制方式的裝置簡單、高效[2]。

3 電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)自動化實(shí)現(xiàn)

積極完成配電網(wǎng)的建設(shè)和改造工作，并構(gòu)建更加完善的硬件支撐系統(tǒng)，從而確保自我診斷能力能夠得到進(jìn)一步提高，以此來縮短配電網(wǎng)的故障處理時間。配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

為了適應(yīng)我國社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，滿足不同用戶群體在電力供應(yīng)方面的需求，加快配電網(wǎng)建設(shè)和改造已成為我國電力行業(yè)發(fā)展的一個重大課題。在電力系統(tǒng)配網(wǎng)建設(shè)和改造時，需明確建設(shè)與改造工作事項(xiàng)，細(xì)化電力系統(tǒng)配網(wǎng)建設(shè)與改造，使整個電網(wǎng)最優(yōu)化，滿足用戶高質(zhì)量用電。

基于電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的應(yīng)用，在原有電力設(shè)施的基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化電力硬件與管理維修系統(tǒng)。針對目前配電網(wǎng)絡(luò)工作中存在的一些問題，提出實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)自動化、智能化的目標(biāo)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動分析，從而確定電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集區(qū)內(nèi)的線路故障[3]。除此之外，建立一個健全的網(wǎng)絡(luò)管理體系，借助管理維修系統(tǒng)進(jìn)行配電網(wǎng)修復(fù)，保證配電網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的各種問題能夠在最短的時間內(nèi)得到有效解決。

為了推動配電自動化技術(shù)在電網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，需要對其進(jìn)行自我診斷。在電力系統(tǒng)的配電自動化中，要通過計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)將被測量的電力參數(shù)傳輸?shù)诫娋W(wǎng)中，以達(dá)到自動控制的目的。對整個配電網(wǎng)自動化設(shè)備進(jìn)行故障測定與質(zhì)量安全評估，積極采取相應(yīng)的對策，以最大限度降低電力系統(tǒng)配網(wǎng)工作對電力供應(yīng)造成的影響。

配電網(wǎng)絡(luò)以變電站、饋線、開關(guān)、變壓器以及負(fù)載的分層分布為準(zhǔn)，區(qū)域內(nèi)包含有獨(dú)立的饋線子網(wǎng)，一個饋線子網(wǎng)就代表了一個變電站，而每一饋線子網(wǎng)都包含一個單獨(dú)的節(jié)點(diǎn)。各節(jié)點(diǎn)隸屬于一個管理節(jié)點(diǎn)，由聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)聯(lián)絡(luò)管理。一般情況下，在不同變電站的節(jié)點(diǎn)中很難實(shí)現(xiàn)通信，通常在同一種饋線的節(jié)點(diǎn)中才能進(jìn)行通信。網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)位于饋線子網(wǎng)的第一個子站，其能夠記錄饋線子網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)信息，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)有效擴(kuò)展。

從理論上講，在網(wǎng)絡(luò)體系中，每一個節(jié)點(diǎn)都可以和網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。在自動分配系統(tǒng)中，每個節(jié)點(diǎn)都要與其自身在饋線中的一個管理節(jié)點(diǎn)相對應(yīng)，并與管理節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)無法與其管理節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時，網(wǎng)絡(luò)能夠自動進(jìn)行節(jié)點(diǎn)自檢，從中檢測出節(jié)點(diǎn)的形態(tài)為丟失。在此過程中，系統(tǒng)能夠通過改變中繼的方式，交由管理節(jié)點(diǎn)進(jìn)行丟失節(jié)點(diǎn)的查找。在無法查找到的情況下，向饋線子網(wǎng)中的聯(lián)系節(jié)點(diǎn)匯報(bào)，從而實(shí)現(xiàn)漫游請求。該管理節(jié)點(diǎn)重新登記，并注冊新漫游節(jié)點(diǎn)，在完成注冊與登記后會自動通知配置中心，其再將相關(guān)信息傳送至變電站中，使相關(guān)節(jié)點(diǎn)能夠在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)漫游。

中繼節(jié)點(diǎn)設(shè)置了轉(zhuǎn)發(fā)和接收信息的功能，既可以作為普通節(jié)點(diǎn)，也可以進(jìn)行信息轉(zhuǎn)發(fā)和接收。在NDLC中繼節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)中，防止出現(xiàn)信息傳輸失真的現(xiàn)象。如果在一個完整的網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)任意兩個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，那么代表在網(wǎng)絡(luò)中任何節(jié)點(diǎn)都能實(shí)現(xiàn)互相通信，在此前提下采用自動設(shè)定轉(zhuǎn)接技術(shù)能夠解決通信距離的問題。

隨著大功率電力電子開關(guān)裝置的普及，電力工作者愈發(fā)重視電能質(zhì)量問題，電能質(zhì)量提高已經(jīng)成為電力領(lǐng)域重點(diǎn)研究的問題[4]。采用高速數(shù)字信號處理器（Digital Signal Processor，DSP）既能提高系統(tǒng)的靈活性、穩(wěn)定性和可靠性，又能使系統(tǒng)不受溫度等因素的影響[5]。饋線自動化以通信為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)全局?jǐn)?shù)據(jù)的監(jiān)控和采集，具有較好的實(shí)際應(yīng)用效果。以地理信息系統(tǒng)來保證配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理的實(shí)現(xiàn)，同時將數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）與地理信息系統(tǒng)結(jié)合起來，在實(shí)際工作中實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動化技術(shù)的有效應(yīng)用。

4 結(jié) 論

電力自動控制技術(shù)在供電和電力分配中占據(jù)舉足輕重的地位，通過構(gòu)建電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動化體系，可以有效提高供電和用電的安全性和可靠性，對于推進(jìn)現(xiàn)代化電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。