基于計算機遠動控制技術的電力系統自動化應用

王躍強 楊曉雷 張磊

國網浙江省電力有限公司嘉興供電公司 浙江 嘉興 314000

引言

電力系統通常由變電所、用戶設備、輸配電線路等共同組成，能夠實現發電、輸電、配電與用電等目標[1]。在電力系統運轉過程中，電力設備運行存在一定的不確定性。電力系統能夠使高負荷供電站的運行更加穩定，在其運行過程中，采用自動化技術檢測設備、處理信號，能夠優化與重組電力系統各項功能，進而有效地控制電力系統的安全運行[2]。為了保證電力設備運行的安全性與穩定性，需要采用相應的控制技術，不斷地對電力系統進行優化升級，增強其運轉的質量。計算機遠動控制技術是電力系統實現自動化控制的核心技術，通過遙測、遙控、遙調等功能，達到電力系統數據高精度采集、遠距離通信傳輸目的。有研究人員針對電力系統自動化中遠動控制技術的設計與應用展開研究，對遠動控制技術的特點進行分析，對遙控、遙調、遙測、遙信4個方面的優勢展開描述[3]。還有研究人員對遠動控制技術在電力系統自動化中的應用展開研究，分析了遠動控制技術在電力系統運用的重要性，通信傳輸技術、循環數據傳輸規約技術、信道編碼技術和信息采集技術進行深入研究，并提出遠動控制技術擴展應用的方向[4]。

基于上述基礎，為了提升電力系統自動化控制的效率與質量水平，本文引入計算機遠動控制技術，開展了其在電力系統自動化應用的研究，為促進電力系統安全、穩定、高時效運行做出貢獻。

1 基于計算機遠動控制的電力系統自動化應用研究

在開展基于計算機遠動控制技術的電力系統自動化應用研究前，首先，對計算機遠動控制技術做出分析，其組成結構，如圖1所示。

圖1 計算機遠動控制技術組成示意圖

如圖1所示，計算機遠動控制技術包括數據采集、通信傳輸、循環數據傳輸規約以及信道編碼等功能。在此基礎上，分別從上述四種功能，開展基于該項技術的電力系統自動化應用研究。

1.1 電力系統數據采集

本文將電力系統數據采集過程劃分為了多個專用及高度相關的子過程，分別如下所示：①查詢并快速修改電力系統RTU內部數據庫。②以周期性的查詢方式，查詢電力系統RTU內部數據庫。③將電力系統RTU數據自動化傳輸給主站。④校核傳輸數據。⑤覆蓋RTU數據庫中的原有數值。

綜合上述，本文采用查詢的方式，采集電力系統數據，并在主站發出請求后，將采集到的數據自動傳輸給主站，實現基于計算機遠程控制技術的電力系統數據采集。

1.2 電力系統通信傳輸

基于計算機遠動控制技術的電力系統通信傳輸主要采用差異化傳輸方式，通過不同信道的傳輸信息能力，基于傳輸介質相應的電子傳輸頻率標準范圍，達到信息傳輸目的[5]。

首先，采用電子調制方法，將不適合信道標準的傳輸頻率調制成規定的頻率范圍，結合電子信道編碼的抗干擾技術，對電力系統自動化傳輸信息進行有效處理[6]。針對電力系統中高頻諧波信號來說，利用調制技術，將該信號轉換為模擬信號，在電力系統接收端位置，還原模擬信號，形成相應的數據信號，以實現電力系統自動化運行中電流與電壓方式通信傳輸目標。

1.3 構建電力系統循環數據傳輸規約

在電力系統運行過程中，循環數據傳輸規約質量直接決定了電力系統自動化運行水平。因此，本文在此章節構建了電力系統循環數據傳輸規約。循環數據傳輸規約符號及說明，如表1所示。

表1 循環數據傳輸規約符號及說明

控制電力系統循環數據傳輸規約符號字節含8位二進制碼，在自動化數據傳輸過程中加上起始位、停止位與偶校驗位，先進行低位的循環數據傳輸，后進行高位的循環數據傳輸[7]。通過循環數據傳輸規約，使電力系統與調度中心之間的通信呈現多向性運行狀態，進而實現電力系統自動化運行目標。

1.4 電力系統信道編碼

完成電力系統循環數據傳輸規約構建后，接下來，對電力系統內的各項電子信息進行二次加工，即電力系統信道編碼，避免計算機遠動控制信息數據受到不確定因素的干擾，進而提升電力系統自動化抗干擾能力，減少電力系統運行問題。

首先，編寫、翻譯上述采集到的電力系統數據，及時發現錯誤數據信息。在此基礎上，采用差錯控制的方式，對電力系統自動化運行中可檢錯的碼進行檢錯重發處理，原理示意圖如圖2所示。

圖2 檢錯重發示意圖

如圖2所示，檢錯重發采用雙向通道，只檢查錯誤不糾正錯誤，針對錯誤編碼要求自動重發，提高電力系統自動化實時通信效率。在此基礎上，采用線性分組碼，對檢錯重發后的數據信息內容進行編解碼處理，削減信號傳輸差錯，確保電力系統自動化運行數據信息的準確性，提升計算機遠動控制的效率與質量[8]。

2 應用測試分析

2.1 測試準備

選取R配網自動化系統作為此次應用測試的目標對象。該配網自動化系統具體設備配置，如表2所示。

表2 R配網自動化系統設備配置

R配網自動化系統完成建投后，其自動化設備覆蓋率達到了98.4%，轄區內所有線路的覆蓋率達到了95.11%。雖然轄區內線路覆蓋率較高，但是絕大多數線路上只安裝了不超過2臺的自動化終端，未能完全達到自動化建投目標，其電力系統自動化應用效果不佳。R配網自動化系統的AVC值大多數由調度自動化維護員錄入，效率較低，耗費的人力資源較大。且該電力系統運行過程中，調度端及監控后臺產生了不同的遙信誤報信息，導致遙控成功率較低，影響了自動化系統的正常工作。為了改善上述問題，應用本文提出的電力系統自動化控制方法，開展應用測試。

2.2 應用效果分析

為了驗證上述本文提出的電力系統自動化研究的可行性，選取電力系統自動化遙控成功率作為此次分析的評測指標。遙控成功率計算公式如下所示：

其中，Rx表示電力系統自動化遙控成功次數；R表示電力系統自動化遙控總次數。遙控成功率越高，說明計算機遠動控制效果越好，電力系統自動化應用質量水平越高，反之同理。引入對比分析的方法原理，將上述本文提出的自動化控制方法的配網自動化系統設置為實驗組，將不使用自動化控制方法的配網自動化系統設置為對照組，對比2種方法的自動化遙控成功率。查看2022年3月15日至6月15日的R配網自動化系統事件記錄，獲取系統遙信變位、SOE信息。其中，配網自動化系統實際遠程遙控操作次數為80次，利用MATLAB模擬分析軟件，模擬上述2種方法的自動化控制全過程，統計系統遙控成功與失敗對應的次數，計算遙控成功率，并做出客觀對比，結果如表3所示。

表3 配網自動化系統遙控成功率對比結果

通過表3的對比結果可以看出，2組電力系統自動化應用效果存在較大的差異。其中，應用本文提出的基于計算機遠動控制技術的配網自動化系統，遙控成功次數較多，遙控成功率達到了98.75%以上，符合《配電自動化實用化驗收細則》遙控成功率大于98%的指標要求，遙控成功率明顯高于對照組。由此可見，本文提出的研究具有更高的可行性，電力系統自動化應用效果優勢顯著。

3 結束語

綜上所述，計算機遠動控制技術在電力系統安全穩定運行中起到了至關重要的作用。為了提升電力系統自動化應用質量水平，本文利用計算機遠動控制技術，開展了其在電力系統自動化應用的全方位深入研究。通過以上研究，減少了電力系統遙控失敗次數，有效地提高了電力系統自動化遙控成功率，達到了98.75%，符合規定的指標要求，對提升電力系統供電可靠性與服務質量、促進電力系統自動化建設發展具有重要研究意義。