電氣自動化技術在供配電系統中的應用研究

賽富電力集團股份有限公司 王岸明

1 引言

隨著我國電力系統的規模不斷擴大，以及相關的建筑工程數量增多，用電規模也隨之增加。目前我國的用電需求已經遠遠超過以往的任何時期，在這個過程中如何保證電力供應的安全性和可靠性是現階段相關單位和人員所需要思考的重要問題。電氣自動化技術在供配電系統之中的結合和應用，將在后續的工作之中達到充分增強對應系統的可靠性，并全面降低因此可靠性不足而導致事故出現的概率。

2 電氣自動化技術的功能及其在供配電系統中的應用

2.1 電氣自動化技術的功能

從當前的實際工作需求來看，針對供配電系統進行進一步的優化，確保其自動化程度的提升，將讓工作人員在操作與管理過程中更為便捷，并能夠有效地防范既往工作之中常見的安全問題。此外依托合理的自動化改造，也能夠盡可能地降低操作的難度，各類操作工作也無須專業較強的工作人員，更加有利于對系統運行狀況的保障。

當然，自動化技術在應用過程中，也能夠實現比較良好的保護供配電系統的作用，在這種措施之下，供配電系統的整體運行過程也將更為可靠、穩定和安全[1]。最后，自動化技術最為突出的優勢在于可以確保對各類情況的實時監測和分析。相關自動化技術在應用過程中，能夠為相關單位在任何時間節點對系統的整體運行情況、運行質量進行把握，從而判斷系統的整體供配電現狀。

2.2 電氣自動化技術的應用

在供配電系統中，電氣自動化系統的應用主要集中在對設備的監測、對配電系統的保護和遠程控制三個方面。

一是對配電系統中設備的監測。從既往的工作之中可以了解到，供配電系統在運行過程中比較容易受到外界環境因素的影響，如因為故障導致傳輸、分配電能的線路出現接地故障之后，導致間歇性電弧接地的情況產生有可能讓絕緣子被電弧接地而產生的過電壓擊中，引發變壓器的故障；因為設備過于老舊，或是設備質量不合格等因素造成事故現象。

這些問題都會對供配電系統中的設備正常運行產生較大的影響，不利于供配電的安全性和穩定性。基于此，在工作之中加強相關的自動化技術應用，讓對應的管理活動可以準確地對各個階段產生的數據進行獲取，尤其是對不同時間段的電壓、故障、操作參數等的掌握，將能夠為人們準確判斷系統的故障問題創造條件。

二是對供配電系統的保護作用。電氣自動化技術在應用過程中還能夠實現對系統中的繼電器進行保護的目的，繼電器通常用于控制電路中，能夠對系統起到保護和調節的作用。自動化技術在相關系統之中的應用，也可以為工作人員準確了解系統所存在的故障問題提供方便，而在掌握故障情況之后，則可以根據相應的引導，精準地展開各項維修工作。

三是依托相關技術體系之下的遠程控制手段，可以有效地降低工作量，解放勞動力，在實現過程中相關技術可以確保對設備運行狀況的實時監控，如果發現故障即可立刻上報，避免系統運行出現嚴重的安全隱患。

3 PLC 技術在供配電系統中的應用

3.1 供配電系統的接線

在配電網絡接線方面，常見的接線方式可以分為無備用接線方式和有備用接線方式，無備用接線方式又可以分為樹干式、放射式、鏈條式等（如圖1所示），而有備用接線方式則可以分為雙回路放射式、環式、樹干式等。相較而言，無備用接線結構在應用過程中，其整體結構相對較為簡單，建設的成本也相對較低，但是這種配電系統的接線方式在應用過程中一般適用于負荷較小的用戶[2]。有備用接線結構則相對較為復雜，在應用成本方面較高，需要額外進行施工和布線，不過其供電的穩定性相對較高。

圖1 無備用接線方式

3.2 PLC 在供配電系統中的應用方法

采取PLC 技術能夠比較有效地增強供配電系統的自動化水平，從而保證控制的有效性。PLC 是可編程邏輯控制器，其組成包括中央處理器、存儲器、輸入/輸出模塊、通信接口等，應用過程中用戶可以自由進行程序的編寫，從而確保系統實現不同的功能。

當前的供配電系統之中，相關人員可以利用PLC 優秀的處理能力，將其作為自動化供配電系統的核心控制器，實現階段可以將該系統按照實際的用電負荷需求進行不同系統的劃分，以現階段的樓宇供配電為例，根據其情況可以劃分為配電監控系統、照明系統和空調系統，以PLC 為控制核心，以各類傳感器進行數據信息獲取，從而達到對供配電進行精準優化的效果[3]。在系統構成方面，其主要包括PLC、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、變頻器、傳感器等，自動化技術條件下樓宇供配電系統的組成詳見表1。

表1 自動化技術條件下樓宇供配電系統的組成

4 自動化技術在電力調度過程中的應用

一體化智能調度系統，是當前進行電力自動化調度的重要技術類型。在其實現過程中，通常是通過進行在對應配電站安裝監控攝像頭、視頻顯示器、寬帶網絡等來確保對各類數據的有效監控，同時依托網絡來進行對數據的獲取和傳輸，在這種方式之下將能夠確保配電系統實現信息管理，從而對電力網絡實施全面的監控和管理工作[4]。

運行過程中，通過分析不同時間段的電力網絡數據變化的方式，來把握相關系統存在的異常現象，并將相應的問題進行準確反饋和定位，確保工作人員對系統運行狀況形成比較準確地掌握。電力調度自動化系統架構如圖2所示。

圖2 電力調度自動化系統架構

在上述架構的基礎上，能夠實現的功能如下。

一是對電網整體運行狀態進行監視與控制，包括穩態、動態、暫態的監視，同時系統也能夠對當前電網運行過程中產生的各類數據進行計算，對各類事件進行準確記錄，從而實現調度運行的自動和手動控制操作，更加有利于對電網安全性和穩定性的提升。

二是可以實現對現階段電網運行過程中所產生的各類數據的深入分析，比如當前的電網運行方式、風險控制和電能質量分析等。

三是對電力系統產生的各類信息圖表進行直接展示，幫助工作人員完成決策工作。OSB 總線在該過程中具有較為關鍵的作用，在組成方面其主要包括通用服務總線、高速數據總線和服務注冊中心三方面的內容共同組成。通用服務總線是該系統的基礎軟件，在應用階段的主要作用是進行通信、互聯、轉換等。高速數據總線在該過程中的作用則是為計算機內部進程提供相應的數據通信服務。服務注冊中心則是為用戶提供注冊、注銷、查詢和定位等服務。

5 自動化技術在變電站中的應用

首先，在視頻監控系統的原理方面，該系統是由視頻圖像采集、數據傳輸、傳感器控制等共同組成，其中圖像采集模塊所指的是監控系統的前端設備，如攝像機和NVR 等設備，這些設備可以準確地進行現場資料的采集，在通過編碼處理之后，將信息轉化為數字信號。數據傳輸模塊則是指進行對應數字信號傳輸的通道。傳感控制模塊則是進行相應傳感設備控制的模塊，如控制攝像機的移動和調整等[5]。

其次，該系統在進行所獲取信號的傳輸過程中，該系統可以采取TCP/IP 協議進行。變電站的現場設備，如視頻采集、壓縮和編碼設備等將信息收集和處理之后，通過向相關的傳輸協議傳輸至監控主機即可。當然在系統構建階段，相關人員進行現場設備的選擇過程中需要根據實際情況進行準確的選擇，例如進行計算機設備選擇的時候，利用相應的計算機系統，能夠有效地減輕對供配電系統管理過程中各類數據的傳輸和計算難度，且該過程的精確性也將遠遠地高于傳統方式。同時相關人員還需要對變電站進行相對合理的區域劃分，確保各個區域之間的攝像頭圖像采集范圍不出現重復現象，且不會存在死區，影響到監控過程。

最后，在客戶端監控系統方面，相應的系統構成通常為5個模塊，即顯示功能模塊、視頻解碼模塊、網絡接口模塊、報警模塊、網絡接口模塊。其中顯示功能模塊主要作用是顯示遠端傳輸的多路視頻信號，視頻解碼模塊則是主要應用于對視頻信號的解碼，網絡接口模塊則是用于進行對服務器的連接，報警模塊在應用過程中需要承擔進行報警信號的傳輸的作用，而對于變電站來說，主要的報警信號類型包括紅外和煙霧報警。

從客戶端監控系統的工作原理來看，相關系統在工作之中需要將對應的信息進行充分的處理之后，將其發送到服務器，而服務器在獲取數據信息之后，或者通過采取進一步的處理措施，并將其傳輸至客戶端，而工作人員則可以在這種條件下進行對相關視頻的分析。

6 結語

供配電系統在運行過程中的安全性與穩定性直接關系到我國經濟社會的發展，隨著現階段自動化技術的成熟和廣泛的應用，在供配電系統之中進行相關技術的充分應用，將有助于增強供配電系統的運行安全性和穩定性，同時也能夠顯著地降低生產成本，保證企業的經濟效益和社會效益的最大化。