電力系統(tǒng)配電網自動化實現(xiàn)技術探索

摘要：當前，隨著信息技術的不斷發(fā)展，網絡技術不斷更新，通信技術逐漸發(fā)達，在這些高科技技術不斷發(fā)展的前提下，電力系統(tǒng)電網控制自動化應用已經越來越廣。自動化控制的電力系統(tǒng)配電網可以增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，同時又可以提高經濟效益。我國電力工作者也逐漸重視電力系統(tǒng)的動動化控制程度，當前電力系統(tǒng)配電網自動化程度正在逐步提高。配電網自動化技術就是結合信息技術、網絡技術、電子技術、計算機技術、通信技術，由系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理，控制系統(tǒng)中的電力設備，使其在最優(yōu)模式下工作，即能充分滿足客戶的需求，又能取得最大的經濟效益。文章研究了當前電力系統(tǒng)配電網自動化實現(xiàn)的關鍵技術，并分析了未來技術發(fā)展趨勢。

關鍵詞：配電網自動化;自動化;電力系統(tǒng);實現(xiàn)技術

1"配電網自動化系統(tǒng)

配網自動化系統(tǒng)是一項系統(tǒng)工程，具有高度的靈活性，它分為配網自動化主站系統(tǒng)、配網自動化子站系統(tǒng)以及配網自動化終端三個子系統(tǒng)。

1.1"配電網自動化主站系統(tǒng)

配電網自動化主站系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的最高層，由三個子系統(tǒng)組成，即配電SCADA"主站系統(tǒng)、配電AM/"FM"/"GIS"應用子系統(tǒng)DMS、配電故障診斷恢復和配網應用軟件子系統(tǒng)DAS。為了保證配網自動化系統(tǒng)投入運營后能滿足相關技術要求，必須對配網故障診斷恢復和配網應用軟件子系統(tǒng)DAS"進行聯(lián)調測試。配電主站系統(tǒng)中的AM/"FM"/"GIS是獲取、存儲、檢索、分析和顯示電力設備的空間定位資料和屬性資料而建立的計算機化的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

1.2"配電網自動化子站系統(tǒng)

配網自動化子站系統(tǒng)（SUB-STATION），是為分布主站功能、清晰系統(tǒng)結構層次、優(yōu)化信息傳輸、方便通信系統(tǒng)組網而設置的中間層，主要管理柱上開關、配電站端監(jiān)控設備，完成數(shù)據(jù)采集、當?shù)乇O(jiān)控、饋線監(jiān)控及饋線重合閘的功能，并將實時數(shù)據(jù)傳送至配電主站通信處理器。該系統(tǒng)既節(jié)約了主干通道，又使得輸電網自動化的成熟成果得以繼承。

1.3"配電網自動化終端系統(tǒng)

配網自動化終端系統(tǒng)是用于中低壓電網的各種遠方監(jiān)測、控制單元的總稱，其主要功能是對轄區(qū)范圍內的柱上開關、開閉所、環(huán)網柜、配電變壓器等進行監(jiān)控，實現(xiàn)TTU、FTU"等三遙功能以及對故障的識別和控制功能，為配電網自動化主站系統(tǒng)奠定良好的配合基礎，也為子站實現(xiàn)配網運行中的網絡重構、工況檢測、優(yōu)化運行以及配網故障時的故障隔離和非故障區(qū)域的恢復創(chuàng)造了良好的技術環(huán)境。

2"配電網自動化的目的

目前，我國配電網的供電方式受到電源位置、負荷分布的限制，以及經濟和地理條件等因素的影響，大體上可分為環(huán)網式、放射式和網格式三大類，這幾種供電方式難以滿足國家《電力法》要求供電可靠性達到99.96%的要求，實現(xiàn)配電網自動化成為了順應發(fā)展趨勢之舉。具體來說，配電網自動化的目的主要有以下幾點：

2.1"降低運行成本

過去，為保證重要用戶的供電可靠性，多采用由變電站直接向用戶雙路或多路供電、互為備用的做法。這種方法因需要的線路較多而增加了運行成本，投資較大，且設備利用率低，常會出現(xiàn)線路空閑的狀況。實現(xiàn)配電網自動化，一方面可以合理地安排網絡結構，保證用戶供電線路發(fā)生故障后，能及時由其它的健康線路繼續(xù)供電，充分發(fā)揮設備潛力，顯著節(jié)省設備投資;另一方面，配電網自動化系統(tǒng)還可以監(jiān)視配電線路及相關設備的運行狀態(tài)，為及時確定線路故障點及原因、縮短故障修復時間、降低檢修費用等創(chuàng)造了條件。

2.2"改善供電質量

配電網自動化的實現(xiàn)，還可以提高運行管理水平和改善供電質量。具體來說，首先是可以優(yōu)化無功潮流，減少線損，防止因過負荷產生的供電質量下降;其次，可以減少供電和維修工作中所需的人工參與;最后，還可以對配電網的負荷狀態(tài)進行實時監(jiān)控，為電網的規(guī)劃提供第一手資料。另外，配電網自動化的實現(xiàn)還可以有效防止竊電等不文明現(xiàn)象的滋生。

2.3"推動電力商業(yè)化運行

配電網自動化的實現(xiàn)還可以為電力商業(yè)化的運行提供現(xiàn)代化工具，即可以提高與用戶發(fā)生商業(yè)性行為的手續(xù)辦理效率，增加透明度。具體來說，首先配電網的自動化可以對用戶計量設備實施遠程遙控，進行諸如：調整用電需求量、控制負荷、在更改用戶或改變電價時凍結用戶用電量數(shù)據(jù)等的工作;其次，配電網的自動化可以實現(xiàn)從用戶電能表自動抄表到計收電費的全過程自動化;最后，可以為新結構電價的實施和電費催繳奠定基礎。

3"電力系統(tǒng)配電網自動化實現(xiàn)技術

3.1"面向對向的設計技術

配電網是按照變電站、饋線、開關或者變壓器以及負荷分層分布。一個區(qū)域當中包括

各個饋線子網，每個饋線子網即一個變電站，每個饋線子網又包括各個節(jié)點。每個節(jié)點歸屬于一個管理節(jié)點，并由聯(lián)絡節(jié)點進行聯(lián)絡管理。通常各個變電站之間的節(jié)點是不能進行通信的，因為只有歸屬于同一饋線子網上的節(jié)點才有通信的必要。但是當遇到特殊情況時，如網絡重構時，節(jié)點需要溝通其當饋線子網中的節(jié)點時，就需要通知聯(lián)絡節(jié)點，當、當聯(lián)絡節(jié)點允許其通信時，不同變電站的節(jié)點才可以進行通信。網絡管理節(jié)點在饋線子網上的第一個子站，該節(jié)點記錄著饋線子網上子節(jié)點的信息，此種設計是面向對向的設計技術，有利于網絡的不斷擴展。理論上全網中的每一節(jié)點都有可能與網中其它節(jié)點通信。在自動配電系統(tǒng)當中，每一節(jié)點都對應著其所在饋線中的一個管理節(jié)點，與管理節(jié)點進行通信。如果某一節(jié)點"A"不能夠與其管理節(jié)點進行通信，則網絡會自動自檢節(jié)點，此時會發(fā)現(xiàn)節(jié)點為丟失狀態(tài)。系統(tǒng)會改變中繼，由管理節(jié)點去搜索該節(jié)點。當管理節(jié)點也不能搜索到該節(jié)點時，會報告給饋線子網的聯(lián)絡節(jié)點，即完成漫游申請。此漫游申請經將匯報給側變電站的通信息管理節(jié)點，由此管理節(jié)點對漫游的新節(jié)點進行重新注冊。注冊成功后會發(fā)通知給配調中心，由配調中心通知相關變電站，從而實現(xiàn)節(jié)點的全網漫游。

3.2"自動設置中繼技術

在軟件設計當中對"NDLC"中繼節(jié)點設置了轉發(fā)、接收信息的功能模塊，使其即能夠成為一般結點，又能夠實現(xiàn)信息的轉發(fā)與接收功能。設計中對于"NDLC"中繼節(jié)點采用了數(shù)字信號，信號可以在網絡中不失真?zhèn)鬏敚⑶矣捎趥鬏數(shù)男畔⑿?、頻率低，因此對于網上通信不會造成太大壓力。整個網絡節(jié)點中任意兩個相臨節(jié)點間若能實現(xiàn)通信，則整個網絡中的任節(jié)點都可以相互通信。通過自動設置中繼技術，在滿足這一條件的基礎上可以解決通信距離問題。

4"未來技術發(fā)展

未來，電力系統(tǒng)配電網自動化將有以下幾種發(fā)展趨勢。

首先是逐漸提高電能的質量。當前，在工業(yè)生產中大量大功率的電子設備數(shù)據(jù)增多，隨之而來的是對電能質量要求的不斷提高。當前，很多電力工作者都在探索提高電能質量的新課題。DSP"對于提高電能質量起到了重要的作用。通過高速數(shù)字信號處理器可以使系統(tǒng)提高其可靠性與靈活性。同時可以通過算法的改進，達到提高電能質量的目標。

第二，實施配電網系統(tǒng)保護。饋線自動化把通信作為基礎，實施配電網全局性的數(shù)據(jù)控制及采集，進而使配電高級應用—PAS"與配電SCADA"得以實現(xiàn);還把地理信息系統(tǒng)—GIS作為平臺，確保了配電網的設備管理的實現(xiàn);同時"PAS、SCADA"與"GIS"的一體化就促進配電網自動化成為配電網管理與配電監(jiān)控及保護的全方位自動化運行管理系統(tǒng)，此方案已經成為當前配電網自動化的主要方案。

第三，分布式小電流接地保護方案。未來，完全分布的"FTU"將會在探索小電流接地保護方案發(fā)面綻露頭角。完全分布的"FTU"具有很高準確度、較大的承載量，運用此技術可以很容易獲得配電網的整個電流負序分量分布狀況，能夠運用負序電流的突變量與小波分析技術，以使識別的可靠性及靈敏度有效提高。此種基于配電自動化的小電流接地保護方案有著優(yōu)越的性能，其具有喜人的發(fā)展前景。

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