電力系統(tǒng)中的智能配網(wǎng)設(shè)計探究

趙奇勝

（山東聯(lián)合電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司，山東 濟南 250100）

0 引 言

電力是人們生活中不可或缺的重要能源，電力系統(tǒng)的進步與發(fā)展能夠提高人們生活質(zhì)量，而配網(wǎng)是電力系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，是連接用戶和系統(tǒng)的紐帶，沒有配網(wǎng)就無法實現(xiàn)電能的分配與供給?，F(xiàn)階段，我國部分地區(qū)配網(wǎng)功能還比較薄弱。同時，時代在不斷發(fā)展，在實現(xiàn)了基本功能之后，人們對配網(wǎng)的安全環(huán)保性和節(jié)能性也更加重視。因此，必須對配網(wǎng)進行智能設(shè)計。通過智能配網(wǎng)設(shè)計，減少配網(wǎng)的負面效應(yīng)，提高配電水平，使電力系統(tǒng)安全智能環(huán)保的運行，為人們提供高質(zhì)量的電能。

1 電力系統(tǒng)智能配網(wǎng)的主要內(nèi)容

傳統(tǒng)的配網(wǎng)主要由開關(guān)、線路、變電站和用戶端構(gòu)成，智能化的配網(wǎng)與傳統(tǒng)配網(wǎng)相比功能性更強，它要通過高級自動化進行數(shù)據(jù)的收集和配電等操作，這些自動化操作需要依靠各種高級應(yīng)用軟件來實現(xiàn)。因此，電力系統(tǒng)智能配網(wǎng)是集成了多項應(yīng)用的高級系統(tǒng)。智能配網(wǎng)作為高級應(yīng)用系統(tǒng)主要體現(xiàn)在兩個方面，一方面是配網(wǎng)的自動化管理，對設(shè)備進行全面實時監(jiān)控和維護，同時包括對電力用戶信息的完善和更新、電力系統(tǒng)設(shè)備功能的更新等；另一方面是配網(wǎng)的自動化運行，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動采集，對于突發(fā)故障可以自動處理與恢復(fù)[1]。高級應(yīng)用系統(tǒng)功能的實現(xiàn)離不開各子系統(tǒng)與相關(guān)技術(shù)的支持，本文將對電力系統(tǒng)智能配網(wǎng)的主要內(nèi)容進行分析。

1.1 智能配網(wǎng)數(shù)據(jù)集中采集及監(jiān)控

目前，智能配網(wǎng)系統(tǒng)對各項信息的采集與監(jiān)控主要是通過運用無線技術(shù)來實現(xiàn)的，在系統(tǒng)中建立不同的節(jié)點，系統(tǒng)節(jié)點能夠連接廣域網(wǎng)和配電終端，進而實現(xiàn)對傳輸信息的處理。這種方法可以解決通信系統(tǒng)的問題，并協(xié)調(diào)通信與用戶的關(guān)系。

1.2 保護控制技術(shù)

智能配網(wǎng)通過運用保護控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)信息的同步，對系統(tǒng)信息進行實時監(jiān)控。這一技術(shù)的應(yīng)用有利于故障的監(jiān)測，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障時，工作人員可以及時發(fā)現(xiàn)，盡早處理，保護控制技術(shù)對操作人員的專業(yè)技術(shù)水平要求較高。

1.3 高級配電自動化

采用高級配電自動化技術(shù)可以更好地實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集和運行狀態(tài)的實時監(jiān)測，方便電力設(shè)備的管理。在應(yīng)用了高級配電自動化技術(shù)后，電力用戶能夠?qū)ψ约业挠秒娏窟M行掌握，用戶可以對用電進行合理規(guī)劃。

1.4 電力客戶信息系統(tǒng)

電力客戶信息系統(tǒng)具有自動采集、處理及監(jiān)控客戶用電信息的功能。通過對電力用戶的信息和用電情況進行分析，可以使電力系統(tǒng)智能配網(wǎng)的設(shè)計與電力客戶有效統(tǒng)一，以此提升配網(wǎng)穩(wěn)定性。

1.5 分布式電源配電并網(wǎng)技術(shù)

智能配網(wǎng)與傳統(tǒng)配網(wǎng)的一個根本區(qū)別是智能配網(wǎng)支持分布式電源的大量接入，基于分布式電源的配電并網(wǎng)技術(shù)能提高并網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性，它可以根據(jù)系統(tǒng)中各設(shè)備的運行情況，優(yōu)化配網(wǎng)調(diào)度，使并網(wǎng)系統(tǒng)處于安全運行狀態(tài)。同時分布式電源的啟停較方便，它可以滿足一些緊急場合的用電需求。分布式電源配電并網(wǎng)技術(shù)提高了電網(wǎng)的防災(zāi)害能力，在災(zāi)害發(fā)生時，它可以維持部分重要負荷的供電，減少損失。

1.6 高級傳感測量技術(shù)

高級傳感測量技術(shù)的應(yīng)用使采集的數(shù)據(jù)更具有時效性，工作人員通過數(shù)據(jù)可以分析出各裝置運行狀態(tài)，再進行相應(yīng)的調(diào)控。同時，它也可以對電纜線路及開關(guān)的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，使系統(tǒng)的抗干擾能力大大提升。

2 電力系統(tǒng)中的智能配網(wǎng)設(shè)計分析

2.1 智能配網(wǎng)設(shè)計的總體目標(biāo)

智能配網(wǎng)的設(shè)計總體目標(biāo)是實現(xiàn)配電監(jiān)測終端的相關(guān)功能和作用。因此，在配電系統(tǒng)運行時，需要智能化的監(jiān)測系統(tǒng)對其進行監(jiān)控，通過監(jiān)測系統(tǒng)對模擬量的采集，再將模擬量傳送給主基站，主基站通過對模擬量的分析對比，來判斷智能配網(wǎng)的運行狀態(tài)，當(dāng)智能配網(wǎng)出現(xiàn)故障時，能夠在較短時間內(nèi)發(fā)出報警信號。此外，監(jiān)測系統(tǒng)自身要具有自我修復(fù)功能，確保可以實時監(jiān)控配網(wǎng)的運行狀態(tài)，配電監(jiān)測終端的安全性直接影響了整個智能配網(wǎng)的安全性，基于此，設(shè)計人員要把握總體目標(biāo)，構(gòu)造智能化的監(jiān)測系統(tǒng)。

2.2 智能配網(wǎng)的具體設(shè)計分析

目前，根據(jù)我國智能配網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計要具備以下六大功能。

第一，精確的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測功能。主基站要對接收的各項信息數(shù)據(jù)進行記錄、分析和比對，進而判斷智能配網(wǎng)的運行狀態(tài)，因此，數(shù)據(jù)信息的精確性和有效性尤為重要。系統(tǒng)對相關(guān)電流值、電壓值和功率進行監(jiān)測與采集，然后對采集到的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并將分析結(jié)果和數(shù)據(jù)信息發(fā)送給主基站，這一過程的有效性建立在精確的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測功能上，這一功能的實現(xiàn)是確保配網(wǎng)平穩(wěn)運行的基礎(chǔ)。

第二，靈敏的開關(guān)控制狀態(tài)。在配電網(wǎng)運行過程中，如果開關(guān)狀態(tài)有變化，配電網(wǎng)的監(jiān)測終端會接收到相關(guān)信息，同時對開關(guān)變化的時間和狀態(tài)進行采集、記錄和分析，如果存在外部電表由于開關(guān)狀態(tài)變化而發(fā)生數(shù)據(jù)改變，系統(tǒng)也能夠監(jiān)測到，這使整個配電系統(tǒng)具有一定的智能性。

第三，報表信息的存儲功能。日報表和月報表的數(shù)據(jù)為技術(shù)人員提供了研究和參考依據(jù)，系統(tǒng)要對報表數(shù)據(jù)進行自動存儲，由于系統(tǒng)存儲空間有限，目前，日報表數(shù)據(jù)大多能存儲30天，月報表數(shù)據(jù)能保存一年，技術(shù)人員可以隨時調(diào)取使用。

第四，數(shù)據(jù)傳輸功能。前面提到數(shù)據(jù)的采集功能尤為重要，數(shù)據(jù)的傳輸功能也是智能配網(wǎng)系統(tǒng)必須實現(xiàn)的功能，同樣具有重要意義。例如，當(dāng)系統(tǒng)在使用GPRS系統(tǒng)對外部電表數(shù)據(jù)信息進行采集和監(jiān)控時，就必須利用數(shù)據(jù)傳輸功能，通過此功能將數(shù)據(jù)信息存儲起來，形成數(shù)據(jù)庫。此外，通過數(shù)據(jù)通信功能和遠程的數(shù)據(jù)參數(shù)功能的結(jié)合應(yīng)用，可以使整個系統(tǒng)具有較好的兼容性與穩(wěn)定性。

第五，故障的自動檢測功能。故障的自動檢測主要是通過對變壓器的輸出數(shù)據(jù)進行檢測，然后與標(biāo)準(zhǔn)范圍值進行對比，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，系統(tǒng)能夠在第一時間找到故障問題的原因，并及時通知主站，主站再進行報警，這一過程的時間要盡量短，防止對電力系統(tǒng)產(chǎn)生很大影響，這就要求系統(tǒng)設(shè)備靈敏性要高，并具有精確性。在整個系統(tǒng)設(shè)計中，要最大限度地地保證用戶用電安全。

第六，診斷和自動恢復(fù)功能。電力線路中的很多故障可能不止一次發(fā)生，如果電力系統(tǒng)具有一定的記憶功能，就可以對一些發(fā)生過的故障進行自動恢復(fù)。對于一些初次發(fā)生的故障，系統(tǒng)會將故障信息傳遞給相關(guān)技術(shù)維修人員，故障信息包括故障的位置和可用的解決方法，這給維修工作帶來了便利，減少了大量的故障檢修時間。

3 智能配網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計

3.1 智能配網(wǎng)自動化標(biāo)準(zhǔn)要求

智能配網(wǎng)系統(tǒng)通常被應(yīng)用到信息監(jiān)測與遠方遙控及設(shè)備保護中。配網(wǎng)信息監(jiān)測內(nèi)容包括開關(guān)、電流、電壓、功率等，遠方遙控功能可以實現(xiàn)遠程調(diào)壓，對電力網(wǎng)絡(luò)進行遠程控制。設(shè)備保護裝置可以在設(shè)備發(fā)生異常時，快速跳開開關(guān)，并恢復(fù)供電，使電力系統(tǒng)具備一定的自愈能力。智能配網(wǎng)自動化標(biāo)準(zhǔn)要求必須對數(shù)據(jù)進行精密監(jiān)測，做好潮流數(shù)據(jù)的記錄，并把結(jié)果反饋給主站。同時，要完善配網(wǎng)數(shù)據(jù)的儲存功能，定期對信息進行核查統(tǒng)計。智能配網(wǎng)通過北斗衛(wèi)星系統(tǒng)讀取智能電表的數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)遠程無線通信功能。智能配網(wǎng)要具備對故障的定位和判斷能力，如果系統(tǒng)的電壓、電流不在正常范圍內(nèi)，智能配網(wǎng)可以進行報警，對于系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)的一些小故障，電力系統(tǒng)要能夠自行恢復(fù)，因此應(yīng)該具有一定的自愈能力。配網(wǎng)自動化的主站應(yīng)該與配電設(shè)備建立聯(lián)絡(luò)，最終實現(xiàn)對配電終端信息的采集處理和上傳。此外，還應(yīng)與調(diào)控中心進行對接，以完善配電站自動化系統(tǒng)的功能。智能配網(wǎng)要具備故障測距功能，在故障發(fā)生時，可以對故障點進行定位，使工作人員可以快速找到故障點，進行處理。企業(yè)要加強智能配網(wǎng)設(shè)計的管理，提高電力資源的利用率，為配電網(wǎng)電力客戶提供優(yōu)質(zhì)電能[2]。

3.2 智能配網(wǎng)調(diào)控主站設(shè)計

智能配網(wǎng)調(diào)控主站的設(shè)計離不開高性能的硬件設(shè)備的支持，硬件設(shè)備的質(zhì)量直接影響到智能配網(wǎng)的運行效率，在調(diào)控主站設(shè)計的過程中要盡量選擇功能性強、兼容性好、性能高的設(shè)備。智能配網(wǎng)主站系統(tǒng)的硬件設(shè)備應(yīng)包括智能數(shù)據(jù)采集設(shè)備、歷史信息的存儲設(shè)備、實時信息存儲設(shè)備、智能配網(wǎng)調(diào)控中心及安全功能裝置。智能配網(wǎng)的通信方式主要包括光纖通信與無線通信兩種。為確保通信系統(tǒng)能不間斷運行，智能數(shù)據(jù)采集設(shè)備要采用一臺主機一臺備機，當(dāng)主機出現(xiàn)故障時，備機可以代替其進行使用。智能配網(wǎng)歷史信息存儲設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對歷史信息的備份，實時信息存儲設(shè)備可以對實時信息進行存儲，在配網(wǎng)時安裝存儲主機及備機，防止出現(xiàn)故障時信息丟失。此外，主機、備機都應(yīng)具有報警功能，當(dāng)故障發(fā)生時能及時發(fā)出警報，并具有一定的自愈能力。智能配網(wǎng)的調(diào)控中心能夠全面掌握設(shè)備運行狀態(tài)，對于有問題的設(shè)備可以進行遠程調(diào)控。智能配網(wǎng)安全功能配置主要是通過設(shè)置防火墻、加密碼鎖等方式來實現(xiàn)的，以此確保數(shù)據(jù)信息不外泄。

智能配網(wǎng)調(diào)控主站的軟件功能的實現(xiàn)也同樣重要，軟件部分要按照具體接線和系統(tǒng)各模塊的功能合理規(guī)劃設(shè)計。智能配網(wǎng)主站的設(shè)計首先要進行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計，以實現(xiàn)配網(wǎng)數(shù)據(jù)的實時采集，但是必須確保數(shù)據(jù)信息的時效性及準(zhǔn)確性。在系統(tǒng)運行過程中，工作人員要對異常數(shù)據(jù)進行辨識，同時進行故障分析、潮流計算等操作。其次，智能配網(wǎng)調(diào)控主站要具有遠程控制和配電設(shè)備的監(jiān)測功能。智能配網(wǎng)主站的高級應(yīng)用主要體現(xiàn)在其配電線路的故障恢復(fù)功能上。在工作過程中，調(diào)控主站主要是通過對導(dǎo)入配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行潮流計算，計算系統(tǒng)的電壓、電流等是否在正常范圍值內(nèi)，根據(jù)計算結(jié)果進行對電力系統(tǒng)的調(diào)控[3]。

3.3 智能配網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸

智能配網(wǎng)的各項數(shù)據(jù)需要上傳至調(diào)控主板，主要通過光纖進行數(shù)據(jù)傳輸，由于智能配網(wǎng)需要多個系統(tǒng)共同作用，所以為了更好的協(xié)調(diào)配合，各個系統(tǒng)之間要實現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的共享。要建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，對接口進行設(shè)定。運用智能配網(wǎng)的GIS系統(tǒng)可以對設(shè)備的地理信息進行錄入，運用光纖通信系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互。數(shù)據(jù)接收后要與調(diào)度主站的數(shù)據(jù)模型進行核對，如果發(fā)現(xiàn)錯誤信息要及時進行校對，進而確保數(shù)據(jù)模型的準(zhǔn)確性與完整性。

4 結(jié) 論

電力系統(tǒng)中智能配網(wǎng)的設(shè)計影響著智能電網(wǎng)的發(fā)展。近年來，我國不斷進行智能配網(wǎng)設(shè)計的優(yōu)化，力求實現(xiàn)智能配網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化與智能化，在設(shè)計的同時要充分運用各種高科技技術(shù)，并從多方面入手進行智能配網(wǎng)架構(gòu)的設(shè)計，從而實現(xiàn)配網(wǎng)的安全平穩(wěn)運行。