配電自動化技術在智能配電網建設中的實踐探究

關鍵詞：配電自動化技術；智能配電網；實踐探究

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A

0 引言

智能配電網是智能電網的重要組成部分，具有信息化、自動化、智能化和綠色化等特點。配電自動化技術是智能配電網建設的核心技術之一，通過對配電網的實時監控、自動控制和優化調度，提高配電網的可靠性、安全性和經濟性。本文對配電自動化技術在智能配電網建設中的實踐進行探究，分析其技術特點、應用現狀和發展趨勢。

1 智能配電網建設概述

智能配電網是一種新型的配電系統，通過利用現代信息技術、通信技術、自動控制技術、電力系統技術等方式，對配電網進行智能化改造，實現配電網的實時監控、自動控制、優化調度和故障處理等功能，從而提高配電網的可靠性、經濟性和智能化水平[1]。智能配電網具有自我感知、自我適應、自我修復和自我優化等特點，是未來配電網發展的重要方向。

2 配電自動化技術關鍵技術

2.1 數據傳輸技術

數據傳輸技術是將采集到的數據從配電網現場傳輸到監控中心的關鍵技術。在數據傳輸過程中，需要考慮傳輸的可靠性、實時性和安全性等因素。目前，常用的數據傳輸技術包括有線傳輸和無線傳輸。有線傳輸主要包括光纖通信、雙絞線通信等，其優點是傳輸速率高、穩定性好，但建設和維護成本較高；無線傳輸主要包括射頻識別（radiofrequency identification，RFID）、無線傳感器網絡（wireless sensor networks，WSN）等，其優點是建設成本低、維護方便，但其傳輸速率較低、穩定性較差[2]。為了提高數據傳輸的可靠性，可以采用多種傳輸技術相結合的方式進行數據傳輸。例如，采用光纖通信和無線傳輸相結合的方式，將實時數據傳輸到監控中心。同時，為了保證數據傳輸的安全性，需要對傳輸數據進行加密處理，防止數據在傳輸過程中被竊取或篡改。

2.2 故障檢測與定位技術

故障檢測與定位技術主要包括基于故障點電壓、電流法，基于故障點的功率方向法，以及基于故障點的故障分析法等。故障點電壓、電流法是通過測量線路電壓、電流值確定故障點位置；基于故障點的功率方向法是通過測量線路異常功率方向，確定故障點的位置；基于故障點的故障分析法是通過分析線路歷史故障數據，利用故障數據的特性和規律來確定故障點的位置。

2.3 保護與自動化控制技術

保護與自動化控制技術是配電自動化系統的核心技術之一，主要包括繼電保護、自動化控制、故障診斷和恢復等功能。這些技術的應用可以有效地提高配電網的可靠性、安全性和經濟性。

（1）繼電保護通過對電力系統進行實時監測和分析，發現系統中的異常情況，并采取相應的措施來保護電力系統安全、穩定運行。繼電保護技術主要包括電流保護、電壓保護、差動保護等，根據不同的故障類型和故障點，采取不同的保護措施，以達到最佳的保護效果。

（2）自動化控制是通過對配電網進行實時監測和分析，并且根據系統的運行狀態和負載情況，自動調節配電網的運行參數，以實現最優的運行效果。自動化控制技術主要包括開關控制、無功補償控制、電壓控制等，它們可以根據系統的實際需求達到最佳的經濟效益和社會效益[3]。

（3）故障診斷和恢復是通過對配電網進行實時監測和分析，發現系統中的故障，采取相應的措施來診斷故障的原因和位置，并進行故障恢復，以盡快恢復配電網的正常運行。故障診斷和恢復技術主要包括故障檢測、故障定位、故障恢復等，它們可以根據不同的故障類型和故障點，采取不同的診斷和恢復措施，以達到最佳故障處理效果。

2.4 電力電子技術

電力電子技術在配電自動化系統中的應用，可以有效地提高配電網的靈活性和可調節性，增強配電網的負載適應能力，提高配電網的運行效率和可靠性。例如，變頻技術可以用于調節電機的轉速和負載，整流技術可以用于將交流電轉換為直流電，逆變技術可以用于將直流電轉換為交流電。這些技術的應用可以有效地提高配電網的運行效率和可靠性，為智能配電網的建設提供重要的技術支持。

3 智能配電網建設中配電自動化技術應用案例

3.1 案例概況

在S 區域的電力基礎設施升級項目中，關鍵是在施工階段提升供電穩定性。為此，本項目推進了高度自動化的配電網建設，其覆蓋范圍廣泛，占地總面積達1 347 hm2。原計劃的電力負荷設計目標為672 個節點，預計總容量為697 MV·A，現深入剖析S 區域配電網自動化的核心實施策略與關鍵任務。

3.2 案例區域配電網方案設計

在S 區智能電網的革新進程中，廣域測控技術的應用不僅強化了電力系統的實時監控與調控能力，而且挖掘出寶貴的數據資源并進行了深度數據分析。廣域測控技術還充當了橋梁角色，它將系統數據有效地推送至終端設施，從而推動了電力企業的高效運營，保障了供電的穩定性。在實施廣域測控技術的過程中，通過采納分布式管理模式，精確地實施目標導向的控制策略，此項技術具備在線診斷功能，細致記錄智能配電網建設和運行過程中的所有細節，有效推動維護和修理工作的精準執行。廣域測控技術還融合了強大的網絡管理模塊，實現數據的一體化收集和管理，同時支電持靈活的權限設定，顯著提升了配電系統的安全防護等級。如圖1 所示，廣域測控平臺作為這一系列操作的關鍵載體，在智能電網中具有關鍵作用；SCADA 平臺為數據采集與監視控制系統平臺；IEC61850 標準是基于通用網絡通信平臺的變電站自動化系統國際標準，它是由國際電工委員會第57技術委員會（IECTC57）的 3 個工作組10、11、12（WG10/11/12）負責制定的。

3.3 配電網自動化設備終端建設應用

在本項目的詳細規劃階段，研究人員借助配電網自動化技術，著手開發自動化終端，主要涵蓋了四大領域：一為分布式數據傳輸單元（data transferunit，DTU）的設計；二為通信管理模塊的構建；三為智能配電終端的策劃；四為綜合監控組件的設立。首先，分布式DTU 設計被應用于配電設備的自動化終端設計中，確保所有DTU 終端依據配電系統的實際情況進行優化設計，以增強DTU 設計的實效性，從而提升整個系統設計的效能。圖2 為分布式DTU 系統。其次，智能配電終端的設計是核心部分，它在智能配電終端的框架下，包含了電力低壓系統的監測設備設計和綜合信息采集方案，旨在提高系統的運作效率和科學性，同時優化電力系統的運行效果。再次，通信管理模塊的構建采用EC60870-5-104 通信標準，結合集中式DTU 系統模塊，以提升整體單元設計的質量，確保配電網自動化系統的穩定運行。最后，綜合監控組件的設立用于配電網自動化進程中，通過全方位的監控功能，利用多元化的監控系統，可以有效提升自動化配電網的建設速度。

3.4 配電網自動化通信系統設計

從配電網自動化建設的角度，通信系統建設具有一定的重要性，其對系統建設以及日后發展也有影響。本項目在系統建設環節使用吉比特無源光纖網絡（gigabit-capable pon，GPON） 通信技術，GPON 通信技術設計參數如表1 所示。

4 智能電網配電自動化建設策略

4.1 統一管理電力信息技術系統

通過整合、管理電力信息科技的基礎設施，確保智能電網配電自動化的高效實施，強化各部分之間的協同與知識共享。配電自動化體系應積極引進電力信息技術，推動其在電力系統與配電自動化領域的精準運用，在一體化的管理框架下，能夠使各部門的決策過程標準化，通過智能化的手段精細監控電網的實際運作，利用先進的方法優化資源分配，推動電網的平穩運行。同時，通過對核心計算機數據的高效整合，實現更高效的電網性能提升，確保整體系統的順暢運行。

4.2 強化系統供電安全性與有效性

首先，采用雙電源閉環供電策略，其在智能配電自動化建設中至關重要。該方法涉及將兩條相鄰線路相互連接，構建環網供電結構，以優化網絡布局，提升電源分配效率。其次，需整合變電站出口的保護開關與微機系統，實現遠程操控、自動化操作及重合閘功能。再次，借助應急控制技術處理突發事件，如事故信息管理、監控系統操作以及通信和遠動設備的控制。最后，應當充分利用自動負荷分段操作模式。在電力線路安裝過程中，配備電壓檢測設備和自動重合閘開關，以增強配電網的安全性和可靠性[4]。當配電系統發生故障時，自動重合閘裝置能迅速識別并評估故障線路及其持續時間。因此，根據供電部門的具體狀況，制定合理的運行方案，有助于降低智能電網配電自動化的運營成本，同時確保配電自動化過程的穩定性和科學性。

5 結語

綜上，配電自動化技術在構建智能配電網的過程中發揮著至關重要的作用。電力行業應當對此技術予以高度重視，持續探索其潛能，以確保其效益的全面體現。本文提出了若干策略來提升配電自動化技術在智能配電網中的應用效能，為電力企業提供了理論依據。期望未來這些企業可以不斷優化智能配電網的建設，保障配電網系統的穩定和安全運行。