關(guān)于低壓配電自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的探討

林明槐

摘 要：目前，低壓配電自動(dòng)化技術(shù)在電力自動(dòng)化裝置中得到了廣泛的應(yīng)用，因此，全面了解低壓配電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r對(duì)電力工作的推進(jìn)十分重要。介紹了低壓配電自動(dòng)化，重點(diǎn)分析和探討了低壓配電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，希望能為相關(guān)工作提供一些參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；低壓配電自動(dòng)化；電力調(diào)度；電力負(fù)荷

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.04.130

1 低壓配電自動(dòng)化概述

低壓配電自動(dòng)化是電力系統(tǒng)自動(dòng)化的重要組成部分，也是電力調(diào)度自動(dòng)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。低壓配電自動(dòng)化能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)、控制、安全保護(hù)，信息傳輸和電能的自動(dòng)調(diào)配，有利于實(shí)現(xiàn)電廠對(duì)電能生產(chǎn)和傳輸?shù)淖詣?dòng)化管理，保證電廠的供電質(zhì)量和電力系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行，提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和電力運(yùn)行管理能力。低壓配電自動(dòng)化包括遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)（SCADA）、配電變電站自動(dòng)化和饋線自動(dòng)化三個(gè)方面。遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)主要有配電實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和信息的采集與顯示、電力設(shè)備控制、報(bào)警處理以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能，這些功能一般通過SCADA軟件平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)；配電變電站自動(dòng)化是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和自動(dòng)化設(shè)備來實(shí)現(xiàn)配電變電站的自動(dòng)化控制，主要包括微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)終端裝置（RTU）和微機(jī)繼電保護(hù)裝置等；饋線自動(dòng)化是指從變電站出線到用戶用電設(shè)備之間的饋電線路自動(dòng)化，主要負(fù)責(zé)正常情況下的用戶檢測(cè)、數(shù)據(jù)測(cè)量、運(yùn)行優(yōu)化以及發(fā)生事故后的故障檢測(cè)、隔離、轉(zhuǎn)移和恢復(fù)供電。

2 低壓配電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展歷程

20世紀(jì)50年代以前，電力系統(tǒng)容量在1.0×106 kW左右，單機(jī)容量在1.0×105 kW 以內(nèi)。當(dāng)時(shí)的電力自動(dòng)化系統(tǒng)一般為單項(xiàng)自動(dòng)裝置，主要以安全保護(hù)和某一過程的自動(dòng)調(diào)節(jié)為主要目的。到60年代， 電廠的規(guī)模已達(dá)到1.0×107 kW以上，單機(jī)容量已超過2.0×105 kW，并已形成區(qū)域性聯(lián)網(wǎng)。這時(shí)，電廠對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和電力自動(dòng)化有了更高的要求，對(duì)發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)化控制、電力傳輸?shù)淖詣?dòng)化控制等都制定了更全面、更嚴(yán)格的指標(biāo)，而且電力系統(tǒng)開始廣泛采用通訊技術(shù)設(shè)置模擬式調(diào)頻設(shè)備和經(jīng)濟(jì)功率分配裝置。70—80年代，開始出現(xiàn)電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。它是以計(jì)算機(jī)為主體，通過配備功能齊全的整套軟、硬件來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。同時(shí)，各種各樣的自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置和繼電保護(hù)裝置應(yīng)運(yùn)而生。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化是電力系統(tǒng)自動(dòng)化的主要組成部分，主要包括自動(dòng)傳輸系統(tǒng)和電力系統(tǒng)反事故自動(dòng)裝置等。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為核心的軟件控制系統(tǒng)，包括實(shí)時(shí)信息收集和顯示系統(tǒng)，實(shí)時(shí)電量計(jì)算、質(zhì)量分析和自動(dòng)控制系統(tǒng)等。在遠(yuǎn)動(dòng)端與調(diào)度端之間，應(yīng)用軟件系統(tǒng)可完成靜態(tài)估計(jì)、最優(yōu)調(diào)流、電壓與無功的自動(dòng)控制、負(fù)荷預(yù)測(cè)、安全監(jiān)視與分析、緊急控制和電路恢復(fù)等一系列工作。

3 在電力自動(dòng)化裝置中的應(yīng)用

3.1 電力系統(tǒng)信息自動(dòng)收集和傳輸系統(tǒng)

電力系統(tǒng)信息自動(dòng)收集和傳輸系統(tǒng)也稱遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，它的功能是實(shí)時(shí)傳輸調(diào)度中心與發(fā)電廠變電站之間的信息。該系統(tǒng)主要由遠(yuǎn)動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)通道兩部分組成。遠(yuǎn)動(dòng)裝置從功能上可分為遙測(cè)、遙信和遙控三種，遠(yuǎn)動(dòng)通道主要有載波、微波、聲頻、高頻和光導(dǎo)通信等形式。遙測(cè)是通過變換輸送把電廠和電站的模擬量傳送并顯示在調(diào)度中心接收端的過程；遙信是把電廠和電站的開關(guān)量輸送并顯示在接收端的過程；遙控是把調(diào)度端的控制和調(diào)節(jié)信號(hào)輸送到電廠和電站的接收端，以實(shí)現(xiàn)控制調(diào)節(jié)對(duì)象的過程。遠(yuǎn)動(dòng)裝置按組成方式可分為以計(jì)算機(jī)為主的遠(yuǎn)動(dòng)裝置存儲(chǔ)程序式邏輯裝置和以硬件固定接線方式組成邏輯電路的布線邏輯式遠(yuǎn)動(dòng)裝置兩種。

3.2 電力系統(tǒng)反事故自動(dòng)裝置

電力系統(tǒng)反事故自動(dòng)裝置的功能是防止電力系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)影響系統(tǒng)和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，保證其安全性。該裝置主要有繼電保護(hù)裝置和系統(tǒng)安全保護(hù)裝置兩種類型。其中，繼電保護(hù)裝置的功能是當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)對(duì)電氣設(shè)備起到保護(hù)作用，多用來防止母變壓器、線路和電氣設(shè)備損壞。按照保護(hù)作用的原理劃分，繼電保護(hù)裝置可分為過電流保護(hù)、方向保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、距離保護(hù)和高頻保護(hù)等。

4 低壓配電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

有關(guān)資料顯示，隨著電力行業(yè)的飛速發(fā)展，電力自動(dòng)化的重要性日益凸顯，特別是以智能電網(wǎng)建設(shè)為主的低壓配電自動(dòng)化，已成為世界電力工業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)。電廠電力生產(chǎn)與運(yùn)行的順序控制、傳動(dòng)控制、遠(yuǎn)動(dòng)控制和SCADA需求逐漸增長。

4.1 配電管理系統(tǒng)（DMS）

所謂“配電管理系統(tǒng)”，是指涵蓋電廠運(yùn)行管理、設(shè)備管理和用電負(fù)荷端管理等多方面內(nèi)容的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。配電管理系統(tǒng)以電力自動(dòng)化電力輸配、供配電綜合數(shù)據(jù)庫和用電負(fù)荷客戶端信息等為基礎(chǔ)，形成由配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)（DA）、故障投訴系統(tǒng)（CTM）、負(fù)荷管理（LM）和配電分析系統(tǒng)（DAS）等多個(gè)子系統(tǒng)組成的綜合控制系統(tǒng)，用來實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化管理工作，保證電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。目前，世界上一些電力工業(yè)發(fā)達(dá)的國家十分重視配電管理系統(tǒng)的應(yīng)用。配電管理系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)也是我國電力行業(yè)發(fā)展的一大趨勢(shì)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從配電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和信息采集向更廣泛、更實(shí)用的功能領(lǐng)域邁進(jìn)，包括實(shí)現(xiàn)電站無人值班等目標(biāo)。配電管理系統(tǒng)對(duì)電力自動(dòng)化十分重要，同時(shí)它也是全面實(shí)現(xiàn)低壓配電自動(dòng)化的基礎(chǔ)和前提條件。

4.2 饋線自動(dòng)化技術(shù)

智能分布式技術(shù)在饋線自動(dòng)化中的優(yōu)勢(shì)十分明顯，它在配電網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用中有兩種運(yùn)作方式：①利用配電站收集信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電故障的定位和判斷，再經(jīng)過自動(dòng)控制系統(tǒng)隔離故障區(qū)域，達(dá)到保障配電網(wǎng)安全運(yùn)行的目的，這是一種自動(dòng)化程度相對(duì)較高的饋線自動(dòng)化技術(shù)。②根據(jù)收集的信息判斷電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，然后集中識(shí)別和判斷故障，采用人工手段對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行隔離。顯而易見，這種故障隔離方式相對(duì)落后。要想提升供電質(zhì)量，就必須完善和優(yōu)化饋線自動(dòng)化技術(shù)，盡量減少人工操作，提高故障區(qū)域隔離的精準(zhǔn)度和效率。

4.3 信息一體化的配電實(shí)時(shí)信息引擎機(jī)制

整個(gè)電力系統(tǒng)信息一體化是我國電力發(fā)展規(guī)劃要求和必然趨勢(shì)，低壓配電技術(shù)作為配電工作的重要組成部分，也將納入其中。所以，我們?cè)谖磥淼牡蛪号潆娂夹g(shù)研究和開發(fā)中，要依托大數(shù)據(jù)和電子一體化這一大環(huán)境和平臺(tái)，建立低壓配電實(shí)時(shí)信息引擎機(jī)制，以全方位收集、整理和傳送配電信息，讓系統(tǒng)在支持企業(yè)整體標(biāo)準(zhǔn)信息系統(tǒng)的同時(shí)，滿足電力網(wǎng)絡(luò)子信息系統(tǒng)的要求，使配電信息系統(tǒng)真正適應(yīng)低壓配電技術(shù)發(fā)展的需求。

4.4 配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行決策支持系統(tǒng)

為保證電力用戶能夠正常使用電能，需要供電企業(yè)對(duì)低壓配電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化。一方面，電力企業(yè)要建立配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行決策支持系統(tǒng)，以盡量縮小停電范圍和縮短停電時(shí)間，提高供電質(zhì)量；另一方面，配電網(wǎng)運(yùn)行決策支持系統(tǒng)能夠優(yōu)化供電系統(tǒng)運(yùn)行方式，降低電能損耗，提高供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行決策支持系統(tǒng)利用配電網(wǎng)優(yōu)化模型，使配電網(wǎng)的各種信息通過電網(wǎng)優(yōu)化決策模型顯示出電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際狀況和未來可能的運(yùn)行方式，并結(jié)合相關(guān)配電網(wǎng)規(guī)劃信息，計(jì)算出配電網(wǎng)的各種運(yùn)行參數(shù)和指標(biāo)。這能夠?qū)τ嘘P(guān)電網(wǎng)決策方案的制訂起到輔助作用，提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

5 結(jié)束語

在電力技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，實(shí)現(xiàn)低壓配電網(wǎng)的全面自動(dòng)化已成為電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。低壓配電網(wǎng)作為輸配電系統(tǒng)的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)，低壓配電自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)供電容量和質(zhì)量以及供電可靠性密切相關(guān)。低壓配電網(wǎng)全面自動(dòng)化對(duì)我國電力企業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展有著重要的支撐作用。這就要求我們?nèi)?、深入地了解低壓配電自?dòng)化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，不斷研究和應(yīng)用低壓配電自動(dòng)化技術(shù)，確保電力企業(yè)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定和高效運(yùn)行。

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〔編輯：王霞〕