配電自動(dòng)化現(xiàn)狀與發(fā)展探析

溫鏡權(quán)

【摘 要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和農(nóng)網(wǎng)改造的深入，對(duì)供電可靠性和電壓質(zhì)量提出了更高的要求。為了適應(yīng)這種需要，提高農(nóng)網(wǎng)科技含量，改變農(nóng)網(wǎng)落后的狀況，迫切需要新的配電模式來(lái)解決這個(gè)矛盾，因此，配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)應(yīng)運(yùn)而生。

【關(guān)鍵詞】電壓質(zhì)量；配網(wǎng)自動(dòng)化；可靠性

我國(guó)目前的配電網(wǎng)很薄弱，絕大多數(shù)為樹狀結(jié)構(gòu)，且多為架空線，可靠性差，尤其在農(nóng)村，送電距離太長(zhǎng)，損耗嚴(yán)重，電壓質(zhì)量差。配電設(shè)備比較陳舊，大多是不可遙控的。配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備少，信息傳輸通道缺乏，因而信息搜集量少，這些導(dǎo)致事故處理自動(dòng)化程度低，處理時(shí)間長(zhǎng)，事故后恢復(fù)供電慢。

近幾年，一些地區(qū)發(fā)生電網(wǎng)事故，導(dǎo)致重要用戶停電，除了某些人為的因素以外，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱、可靠性低，是其主要原因；自動(dòng)化程度低、管理不善也是重要原因之一。加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)，除了強(qiáng)化輸電網(wǎng)以外，加強(qiáng)配電網(wǎng)建設(shè)是當(dāng)務(wù)之急。這是因?yàn)殚L(zhǎng)期以來(lái)在配電網(wǎng)上投資欠賬太多，其薄弱的程度大大甚于輸電網(wǎng)。因此國(guó)家在近期內(nèi)投資建設(shè)的重點(diǎn)在改造和建設(shè)配電網(wǎng)，合理增加變電站，完善配電網(wǎng)絡(luò)，更換陳舊的開關(guān)設(shè)備，提高配電自動(dòng)化水平，這是非常正確的，也是迫切需要的。在建設(shè)過(guò)程中首先要做好規(guī)劃，而且在做好配電網(wǎng)一次系統(tǒng)規(guī)劃的同時(shí)，應(yīng)同時(shí)做好配電自動(dòng)化的規(guī)劃，與輸電網(wǎng)相比較，這一點(diǎn)尤其重要。這是由于配電網(wǎng)一次系統(tǒng)中的設(shè)備選擇與配電自動(dòng)化關(guān)系密切。例如，在選擇開關(guān)設(shè)備時(shí)可以有多種選擇，如斷路器、重合器、重合分段器、分段器、電動(dòng)負(fù)荷開關(guān)……，這與配電自動(dòng)化采取何種方式有關(guān)；其次，某些一、二次結(jié)合設(shè)備，如電流（或電壓）互感器等，也與配電自動(dòng)化的實(shí)施方案有關(guān)。

1.配網(wǎng)自動(dòng)化的定義

1.1定義

配電網(wǎng)自動(dòng)化是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)及新的高性能的配電設(shè)備等技術(shù)手段，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行離線與在線的智能化監(jiān)控管理，使配電網(wǎng)始終處于安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、高效的最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。其最終目的是為了提高供電可靠性和供電質(zhì)量，縮短事故處理時(shí)間，減少停電范圍，提高配電系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，最大限度提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，提高整個(gè)配電系統(tǒng)的管理水平和工作效率，改善為用戶服務(wù)的水平。

1.2功能

配電網(wǎng)自動(dòng)化是近幾年發(fā)展起來(lái)的，由于國(guó)家尚沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各地區(qū)的情況不盡相同。針對(duì)這種情況，國(guó)家電力公司安全運(yùn)行與發(fā)輸電運(yùn)營(yíng)部最近公布了《配電系統(tǒng)自動(dòng)化規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則試行方案》。根據(jù)該導(dǎo)則，配電系統(tǒng)自動(dòng)化的主要任務(wù)應(yīng)包括如下內(nèi)容：

（1）調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。

（2）變電所、配電所自動(dòng)化系統(tǒng)。

（3）饋電線自動(dòng)化系統(tǒng)（FA）。

（4）自動(dòng)制圖（AM）/設(shè)備管理（FM）/地理信息系統(tǒng)（GIS）。

（5）用電管理自動(dòng)化系統(tǒng)。

（6）配電系統(tǒng)運(yùn)行管理自動(dòng)化系統(tǒng)。

（7）配電網(wǎng)分析軟件系統(tǒng)（DPAS）。

2.配網(wǎng)自動(dòng)化的管理

配電管理自動(dòng)化可以是集中式，即由一個(gè)配電管理自動(dòng)化主站，實(shí)行對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集，并和饋線自動(dòng)化、變電站自動(dòng)化、用戶自動(dòng)化集成為一個(gè)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)可以稱為配電管理系統(tǒng)（DMS）。配電管理系統(tǒng)也可以是分層、分布式的結(jié)構(gòu)，如前面已講到的，在變電站中設(shè)立二級(jí)主站，整個(gè)配電自動(dòng)化由一個(gè)一級(jí)主站、若干個(gè)二級(jí)主站以及若干個(gè)子系統(tǒng)，如用電管理子系統(tǒng)、負(fù)荷管理子系統(tǒng)等集成，這樣信息的收集和處理也是分層和分布的，這種結(jié)構(gòu)最適合采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

實(shí)現(xiàn)配電管理自動(dòng)化，可以有這樣的設(shè)計(jì)思想，一種思路是從配電自動(dòng)化的目的是提高供電質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，提出對(duì)功能的要求，從而確定需要哪些信息；另一個(gè)思路是從所能獲得的信息出發(fā)，對(duì)信息加以處理，以獲得有用的信息和決策。后一種思路就是我們所說(shuō)的從IMS到DM（data mining）。因此，歸納起來(lái)主要功能有：數(shù)據(jù)采集與控制，運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，配電設(shè)備管理，停電管理，檢修管理，計(jì)量計(jì)費(fèi)，負(fù)荷管理，網(wǎng)絡(luò)分析，營(yíng)業(yè)管理，工作管理，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，與相關(guān)系統(tǒng)通信。這些功能及其所需要的信息，有的屬于饋線自動(dòng)化、用戶自動(dòng)化和變電站自動(dòng)化，這取決于配電管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

功能的劃分和名稱，以及它所包含的具體內(nèi)容，不同的人、不同的文獻(xiàn)有不同的提法，目前也無(wú)權(quán)威機(jī)構(gòu)的規(guī)定。這些功能所需要的信息，有配電網(wǎng)內(nèi)變電站、線路、開關(guān)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、電桿的所有技術(shù)參數(shù)，生產(chǎn)廠家以及這些設(shè)備的維修記錄；有配電網(wǎng)的所有運(yùn)行實(shí)時(shí)信息，如電流、電壓、功率、電量和電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息；有稱為用戶信息（CIS）的用戶名稱、地址、電話、賬號(hào)、繳費(fèi)和供電優(yōu)先級(jí)、用電量和負(fù)荷，停電次數(shù)、時(shí)間，電壓水平等；有備品備件及其參數(shù)、儀器儀表、工具等；有人員名稱、工種、技術(shù)等級(jí)、操作票記錄等，信息之多不勝枚舉，這里不再一一羅列。

3.配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展方向

集成化、智能化和綜合化是一發(fā)展趨勢(shì)。

早期配電自動(dòng)化的實(shí)施采用發(fā)展獨(dú)立的、單項(xiàng)自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)解決問(wèn)題，如直接的負(fù)荷控制、大用戶的遠(yuǎn)程抄表等，由于配電自動(dòng)化的功能之間存在著不同程度的關(guān)聯(lián)，其中大部分要求很難滿足，且還無(wú)法克服在擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模時(shí)確認(rèn)所需投資的合理性所遇到的困難。這種按"功能定向"的方法，已造成綜合化水平非常低并帶來(lái)若干反面影響，如功能重疊、數(shù)據(jù)的重復(fù)、靈活性很差和維修費(fèi)用高等。

另外，配電自動(dòng)化系統(tǒng)作為一個(gè)龐大復(fù)雜的、綜合性很高的系統(tǒng)性工程，包含眾多的設(shè)備和子系統(tǒng)，各功能、子系統(tǒng)之間存在著不同程度的關(guān)聯(lián)，其本身及其所用技術(shù)又處于不斷發(fā)展之中，對(duì)任一家制造商而言，根本不可能包攬一切。

這就要求配電自動(dòng)化系統(tǒng)采用全面解決的方案，走系統(tǒng)集成之路，使得各種應(yīng)用之間可共享投資和運(yùn)行費(fèi)用，最大限度保護(hù)用戶原有的投資。

在饋線自動(dòng)化方面，現(xiàn)有饋線終端設(shè)備不僅具有常規(guī)的遙測(cè)、遙信和遙控功能，且還集成了自動(dòng)重合閘、饋線故障檢測(cè)和電能質(zhì)量的一些參數(shù)的檢測(cè)功能，甚至集成了斷路器的監(jiān)視功 能，且有進(jìn)一步與斷路器、開關(guān)相結(jié)合，機(jī)電一體化，發(fā)展成為智能化開關(guān)的趨勢(shì)。顯著地降低了建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)的綜合成本，為提高供電可靠性，創(chuàng)造了有利的條件。

故障定位和自動(dòng)恢復(fù)送電可以明顯地縮短停電時(shí)間。有效地解決這一問(wèn)題，必須以數(shù)字式繼電保護(hù)、饋線自動(dòng)化和DMS系統(tǒng)為基礎(chǔ)。對(duì)于故障定位，國(guó)外有人提出使用三種技術(shù)綜合處理：故障距離計(jì)算法、線路故障指示器法以及不同線路區(qū)間故障概率統(tǒng)計(jì)法，這些信息結(jié)合在一起進(jìn)行模糊邏輯處理。

在電壓無(wú)功控制方面，天津大學(xué)楊爭(zhēng)林、孫雅明首次提出基于人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功預(yù)測(cè)和優(yōu)化決策相結(jié)合的變電站電壓無(wú)功控制策略，該策略以無(wú)功變化趨勢(shì)為指導(dǎo)，充分發(fā)揮了電容器的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益，能在無(wú)功基本平衡和保證電壓合格的前提下，使變壓器分接頭的調(diào)節(jié)次數(shù)降至最小，消除了盲目調(diào)節(jié)，降低了變壓器故障幾率和減少了維護(hù)量。

4.結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)然，電力系統(tǒng)應(yīng)以最經(jīng)濟(jì)的能源消耗、最有效的運(yùn)行管理，以最合理和便宜的價(jià)格向用戶供電。配電網(wǎng)及其控制和用戶管理也關(guān)系到供電的經(jīng)濟(jì)性。因此，可以說(shuō)，實(shí)現(xiàn)或?qū)嵤┡潆娮詣?dòng)化的目的是采用現(xiàn)代電子、通信和計(jì)算機(jī)等技術(shù)和裝備對(duì)配電網(wǎng)和用戶在正常運(yùn)行和事故情況下實(shí)行監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制和管理，提高供電質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性，改善服務(wù)和提高工作效率。