配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用研究

譚紀(jì)強(qiáng)

（亳州市聚能電力勘察設(shè)計(jì)有限公司，安徽 亳州 236800）

0 引 言

通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和診斷電源設(shè)備的故障，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除潛在的安全隱患，確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的智能化管理和高效運(yùn)行，有效降低設(shè)備的故障率，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。此外，隨著電力網(wǎng)絡(luò)的智能化和信息化發(fā)展，配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有更大的應(yīng)用前景和市場(chǎng)需求。因此，深入研究配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)于推動(dòng)電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化建設(shè)和提高電網(wǎng)運(yùn)行水平具有重要意義。

1 配電網(wǎng)電源設(shè)備與自動(dòng)化控制系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，電力成為人們生活中不可或缺的重要能源。而配電網(wǎng)作為電力傳輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)，電源設(shè)備和自動(dòng)化控制系統(tǒng)是其重要的組成部分。

1.1 配電網(wǎng)電源設(shè)備概述

配電網(wǎng)是將電廠輸送過(guò)來(lái)的高壓電能轉(zhuǎn)變?yōu)橛脩艨捎玫牡蛪弘娔艿南到y(tǒng)。配電網(wǎng)電源設(shè)備包括變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)以及電能計(jì)量裝置等。其中，變壓器是配電網(wǎng)中至關(guān)重要的設(shè)備，能夠?qū)⒏邏弘娔苻D(zhuǎn)變?yōu)榈蛪弘娔?，供給用戶使用。而斷路器和隔離開(kāi)關(guān)主要是在電路出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行保護(hù)和隔離。此外，電能計(jì)量裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和計(jì)量配電網(wǎng)電能，保障電能的準(zhǔn)確供給和使用[1]。

1.2 自動(dòng)化控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

自動(dòng)化控制系統(tǒng)是一種通過(guò)程序控制和監(jiān)測(cè)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備和系統(tǒng)的自動(dòng)操作和管理。在電力系統(tǒng)中，自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)配電設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障檢測(cè)和快速處理、電能計(jì)量和數(shù)據(jù)采集等功能。通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)節(jié)配電網(wǎng)電源設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，從而提高設(shè)備的運(yùn)行效率和可靠性。

2 配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)分析

2.1 配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的構(gòu)成

配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要由故障檢測(cè)與診斷子系統(tǒng)、運(yùn)行監(jiān)視與控制子系統(tǒng)、通信與信息處理子系統(tǒng)等部分構(gòu)成。故障檢測(cè)與診斷子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)檢測(cè)和診斷配電網(wǎng)電源設(shè)備，確保在出現(xiàn)故障時(shí)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行處理；運(yùn)行監(jiān)視與控制子系統(tǒng)則負(fù)責(zé)監(jiān)視和控制配電網(wǎng)電源設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定；通信與信息處理子系統(tǒng)則負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)之間的信息交流和處理，確保整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行。

2.2 配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能分析

配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有諸多功能，包括故障檢測(cè)與診斷、運(yùn)行監(jiān)視與控制、遠(yuǎn)程通信和信息處理等。首先，故障檢測(cè)與診斷功能能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并定位配電網(wǎng)電源設(shè)備的故障，確保系統(tǒng)能夠在最短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行修復(fù)，縮短停電時(shí)間。其次，運(yùn)行監(jiān)視與控制功能能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視配電網(wǎng)電源設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。最后，遠(yuǎn)程通信和信息處理功能則能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)之間的信息交流和處理，確保整個(gè)系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)運(yùn)行[2]。

3 配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵部分包括系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與選型、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)集成與調(diào)試。配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路如圖1 所示。

圖1 配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與選型方面，需要選擇合適的設(shè)備，包括電源設(shè)備、控制器、傳感器等，確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)，設(shè)計(jì)并建立通信網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互聯(lián)和數(shù)據(jù)傳輸。此外，系統(tǒng)的供電和接地設(shè)計(jì)至關(guān)重要，需要合理布置供電系統(tǒng)，確保設(shè)備正常運(yùn)行的同時(shí)保障系統(tǒng)安全。

在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方面，需要設(shè)計(jì)系統(tǒng)的控制算法，自動(dòng)化控制電源設(shè)備。此外，需要設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)與診斷功能、人機(jī)交互界面，方便操作和管理人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和操作。

系統(tǒng)集成與調(diào)試是系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的最后一步。該環(huán)節(jié)需要確保各個(gè)設(shè)備之間的互聯(lián)和通信穩(wěn)定可靠，因此需要進(jìn)行功能和性能測(cè)試，以完成整體調(diào)試和優(yōu)化，確保系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行并達(dá)到預(yù)期的效果[3]。

4 配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與選型

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)是配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分，合理的硬件選型和設(shè)計(jì)對(duì)于系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。

4.1.1 設(shè)備選型

在設(shè)備選型時(shí)，需要根據(jù)配電網(wǎng)的實(shí)際情況和要求，確定所需設(shè)備的類型和數(shù)量。對(duì)于斷路器和開(kāi)關(guān)等控制設(shè)備，不僅需要考慮其額定電壓和電流范圍是否滿足系統(tǒng)需求，還需要考慮其動(dòng)作速度、操作可靠性和壽命等性能參數(shù)。對(duì)于電壓和電流傳感器，需要考慮其測(cè)量精度、響應(yīng)速度和信號(hào)傳輸方式，確保能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。另外，控制器和執(zhí)行器等設(shè)備的選型至關(guān)重要?？刂破餍枰邆鋸?qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和良好的通信能力，以集成具有多種控制策略和靈活性的系統(tǒng)；而執(zhí)行器則需要具備快速、穩(wěn)定的執(zhí)行能力，能夠準(zhǔn)確地響應(yīng)控制信號(hào)并遠(yuǎn)程操作電力設(shè)備。除設(shè)備本身的性能和能力，設(shè)備選型還需要考慮其供應(yīng)商的信譽(yù)和售后服務(wù)。選擇具有豐富經(jīng)驗(yàn)和良好口碑的供應(yīng)商，確保設(shè)備的質(zhì)量和技術(shù)支持，最大限度地降低系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，為日后的維護(hù)和升級(jí)提供保障。

4.1.2 通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)在配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。為實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的信息傳輸和控制指令的下發(fā)，需要設(shè)計(jì)一個(gè)合理的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和適合的通信設(shè)備。通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)需要考慮系統(tǒng)的通信暢通和穩(wěn)定性，以及各種通信設(shè)備的選型。

一方面，需要考慮使用何種通信方式來(lái)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。常用的通信方式有以太網(wǎng)、無(wú)線通信和光纖通信。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速度快和連接穩(wěn)定，適用于需要大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)景。無(wú)線通信可以為設(shè)備提供靈活的連接方式，適用于移動(dòng)設(shè)備或難以布線的場(chǎng)景。光纖通信則可以提供高速的傳輸速度和穩(wěn)定的連接，適用于長(zhǎng)距離傳輸和對(duì)傳輸速度有較高要求的場(chǎng)景。

另一方面，需要設(shè)計(jì)一個(gè)合理的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要考慮設(shè)備的分布情況和信息傳輸?shù)穆窂剑源_保數(shù)據(jù)能夠高效地傳輸并增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以減少通信時(shí)延，提高通信效率，從而可以提升系統(tǒng)的整體性能。

4.1.3 系統(tǒng)的供電和接地設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的供電設(shè)計(jì)需要考慮到穩(wěn)定可靠的電源供應(yīng)，以確保系統(tǒng)能夠持續(xù)運(yùn)行，不會(huì)因?yàn)殡娏?yīng)不穩(wěn)定而出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰或故障。因此，可以采用備用電源、不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）等設(shè)備，確保系統(tǒng)在斷電或電力波動(dòng)時(shí)仍能夠正常運(yùn)行。

通過(guò)合理的供電和接地設(shè)計(jì)，可以確保配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠在各種環(huán)境條件下安全可靠地運(yùn)行，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，減少因供電或接地問(wèn)題而導(dǎo)致的系統(tǒng)故障和損失。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程中，需要充分考慮供電和接地的重要性，合理規(guī)劃和配置相關(guān)設(shè)備和措施，確保系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性[4]。

4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，合理的軟件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)能夠使系統(tǒng)的各種功能和性能要求。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中，需要考慮3 個(gè)方面。一是系統(tǒng)的控制算法設(shè)計(jì)，配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)各種控制算法，包括開(kāi)關(guān)控制、智能調(diào)度、負(fù)載均衡等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備的自動(dòng)化控制和調(diào)度。二是系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和診斷功能設(shè)計(jì)，配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各種電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，還需要具備故障診斷和預(yù)警功能。三是系統(tǒng)的人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)，配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)需要具備友好、直觀的人機(jī)交互界面，以便操作人員了解系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，完成操作控制[5]。

4.3 系統(tǒng)集成與調(diào)試

系統(tǒng)集成與調(diào)試是配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的最后一步，對(duì)系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性具有重要影響。系統(tǒng)集成與調(diào)試如圖3 所示。

圖3 系統(tǒng)集成與調(diào)試

在系統(tǒng)集成與調(diào)試中，需要考慮3 個(gè)方面。一是系統(tǒng)的設(shè)備互聯(lián)與通信，配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)涉及各種電力設(shè)備和控制器之間的互聯(lián)和通信，以確保各個(gè)設(shè)備能夠正常通信和協(xié)作。二是系統(tǒng)的功能測(cè)試和性能測(cè)試，配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)需要進(jìn)行各種功能和性能的測(cè)試，包括各種控制功能的測(cè)試、通信功能的測(cè)試、系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性測(cè)試等。三是系統(tǒng)的整體調(diào)試和優(yōu)化，在系統(tǒng)集成與調(diào)試的過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題和瓶頸，因此需要進(jìn)行系統(tǒng)的整體調(diào)試和優(yōu)化。

5 結(jié) 論

文章主要分析配電網(wǎng)電源設(shè)備與自動(dòng)化控制系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)電源設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)。未來(lái)，系統(tǒng)將更加注重?cái)?shù)據(jù)的采集、分析和利用，能夠?qū)崿F(xiàn)更加精確的負(fù)載預(yù)測(cè)、故障診斷和智能調(diào)度，以提高系統(tǒng)的智能化水平。同時(shí)，系統(tǒng)將更加注重對(duì)可再生能源的管理和優(yōu)化利用，能夠?qū)崿F(xiàn)可再生能源和傳統(tǒng)能源的無(wú)縫銜接和互補(bǔ)。此外，系統(tǒng)將與新興的科技進(jìn)行融合，以充分利用大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的智能化分析和應(yīng)用，以提高系統(tǒng)的管理水平和運(yùn)行效率。