智能電網(wǎng)配電自動化運(yùn)維技術(shù)與管理策略研究

羅航 許湛揚(yáng) 邢雅萍

近年來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電力產(chǎn)業(yè)也隨之蓬勃發(fā)展，取得了不錯的成績，受到人們的廣泛關(guān)注。在科學(xué)技術(shù)日新月異的當(dāng)下，配電網(wǎng)系統(tǒng)不斷地完善，但仍然有部分地區(qū)受到限制，致使我國配電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)工作存在不均衡性。在自動化技術(shù)、智能技術(shù)的支持下，智能電網(wǎng)配電自動化系統(tǒng)運(yùn)行效率有所提升，但需要高效的運(yùn)維技術(shù)來加以維護(hù)。智能電網(wǎng)配電自動化運(yùn)維并不是一項簡單的工作，其涉及多方面內(nèi)容，投入成本相對來說較高，應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的運(yùn)維模式，不斷地創(chuàng)新配電自動化運(yùn)維技術(shù)，實(shí)施有效的運(yùn)維管理措施，從而實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)配電自動化運(yùn)維工作效益最大化，保障運(yùn)維工作質(zhì)量。

一、配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)

配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中主要包括了以下幾個部分：一是主站層。這部分最主要的作用就是收集系統(tǒng)數(shù)據(jù)，其中幾乎包含了系統(tǒng)運(yùn)行中的每一項數(shù)據(jù)，然后對其進(jìn)行分類整合。主站層在接收到系統(tǒng)傳送的相關(guān)數(shù)據(jù)之后，對其進(jìn)行科學(xué)分析，各部門可接收到相關(guān)的反饋信息，確保各部門之間的協(xié)調(diào)溝通，使配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)保持穩(wěn)定狀態(tài)，做好整個系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)工作。

二是子站層。子站層分布于配電網(wǎng)系統(tǒng)各個部位中，其能夠?qū)Ω鞑课贿M(jìn)行有效的管理，功能強(qiáng)大，內(nèi)容詳細(xì)，隨時都能檢測各項儀器設(shè)備，并根據(jù)需求來調(diào)整相關(guān)參數(shù)，采集好數(shù)據(jù)，全面把控各分支系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況。子站層匯總數(shù)據(jù)信息之后傳送給主站層，主站層做出計算分析后，把信息反饋回來。

三是終端控制設(shè)備層。該部分中需要使用多種類型的傳感器，用于實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)重要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并采集相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯報和反饋，可及時發(fā)現(xiàn)其故障[1]。

配電自動化系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：一是在進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的時候，一方面要重視對系統(tǒng)中硬件設(shè)備、軟件設(shè)備的維護(hù)，嚴(yán)格按照相關(guān)操作來執(zhí)行作業(yè)，另一方面則要重視對維護(hù)人員的培育，強(qiáng)化維護(hù)人員的綜合素質(zhì)和能力；二是不同廠家的設(shè)備，在操作和維護(hù)方法方面有所不同，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障的時候，需要根據(jù)不同廠家設(shè)備的維修要求來針對性解決，做到具體問題具體分析；三是配電自動化系統(tǒng)運(yùn)行涉及多個部門，子系統(tǒng)較多，如主站系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和終端系統(tǒng)等。如若只有單一部門進(jìn)行維護(hù)和管理，無法保證整個系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需建立專門的維護(hù)部門來予以負(fù)責(zé)。

二、配電自動化運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)

（一）配電終端失效規(guī)律分析技術(shù)

配電網(wǎng)系統(tǒng)受諸多因素的影響，使用時容易出現(xiàn)系統(tǒng)故障，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，常見的因素有電力設(shè)備老化、外界環(huán)境影響、人為因素等。為提高配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行效率，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對終端設(shè)備的管理，既要了解其實(shí)際運(yùn)行情況，又要科學(xué)分析終端設(shè)備的失效規(guī)律，為配電自動化系統(tǒng)運(yùn)維工作奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。低壓電氣設(shè)備主要有兩種，一種是可修復(fù)的電氣設(shè)備，另一種是不可修復(fù)的電氣設(shè)備。不同的電氣設(shè)備在指標(biāo)上有所不同，各項參數(shù)的要求不同。常見的配電終端失效類型主要分為以下幾種：一是指數(shù)分布；二是對數(shù)正態(tài)分布；三是威布爾分布；四是正態(tài)分布[2]。配電終端中包含了多個模塊，電氣元件是其主要構(gòu)成部分，要通過失效分布擬合來進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測，并進(jìn)行科學(xué)分析，以明確失效分布類型，然后進(jìn)行有效的可靠性指標(biāo)計算。應(yīng)當(dāng)優(yōu)化整個計算過程，首先對于模塊失效數(shù)據(jù)進(jìn)行初步擬合，根據(jù)實(shí)際情況來編制經(jīng)驗(yàn)分布函數(shù)，利用適宜的方式來進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，求得失效數(shù)據(jù)，以便于了解終端的實(shí)際運(yùn)行情況，掌握其實(shí)際效率。

（二）FTU優(yōu)化配置技術(shù)

饋線自動化系統(tǒng)元件數(shù)量非常多，無法進(jìn)行較為集中的安裝。在配電自動化系統(tǒng)運(yùn)行過程中，使用饋線開關(guān)監(jiān)控終端，有利于在保障系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下，降低系統(tǒng)建設(shè)成本，而且饋線開關(guān)監(jiān)控終端直接關(guān)系著饋線自動化系統(tǒng)的運(yùn)行效果。因此，需優(yōu)化配置FTU，遵循相關(guān)制度，根據(jù)電網(wǎng)工程的實(shí)際情況，結(jié)合負(fù)荷分布狀況，合理配置終端設(shè)備，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，保障用戶的用電質(zhì)量，為其提供優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)。通常來說，綜合考慮經(jīng)濟(jì)因素、可靠性因素之后，還需要從終端附近負(fù)荷量的實(shí)際情況來進(jìn)行考慮，要確定負(fù)荷類型。對于不同類型的用戶，采取的優(yōu)先級有所不同，居民類用戶所占比例相對來說較小一些，商業(yè)用電比例相對來說較大一些，還有一些特殊用電占比也非常大，需計算廓線開關(guān)附近的負(fù)荷優(yōu)先級。在計算的時候，應(yīng)當(dāng)結(jié)合各類型用戶的實(shí)際負(fù)荷情況，來合理布設(shè)FTU設(shè)置點(diǎn)，確定三遙數(shù)量、二遙數(shù)量[3]。

（三）配電故障定位技術(shù)

在智能電網(wǎng)配電自動化系統(tǒng)中，配電系統(tǒng)故障定位技術(shù)十分重要，能夠及時在電網(wǎng)發(fā)生故障后找到其位置，準(zhǔn)確進(jìn)行故障定位，有利于提高相關(guān)人員的故障維修效率。配電故障定位技術(shù)類型較多，比如說以RS-IA數(shù)據(jù)挖掘模型為基礎(chǔ)，通過RS來采集相關(guān)數(shù)據(jù)，輸入、輸出矢量。根據(jù)實(shí)際情況來建立健全的故障挖掘數(shù)據(jù)庫，結(jié)合故障特征，確定對應(yīng)的條件、決策屬性，生成RS決策表，然后再來進(jìn)行分析和計算，從而找到具體的故障位置。

配電故障定位技術(shù)的故障定位模型如下：在實(shí)際配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)類型基礎(chǔ)上，基于相關(guān)理論要求，根據(jù)故障情況制作原始決策表，在IA理論指導(dǎo)下使復(fù)雜的決策表逐步簡化，留出重要的決策項目，確定適宜的規(guī)則，再通過科學(xué)對比，找到最終的故障位置。

三、智能電網(wǎng)背景下基于互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)維技術(shù)應(yīng)用

（一）信息采集技術(shù)應(yīng)用

由于我國當(dāng)前配電網(wǎng)發(fā)展中存在著不均衡現(xiàn)象，部分配電線路受地貌條件、氣候條件的影響較大，容易出現(xiàn)信息孤島。一旦這些區(qū)域的配電網(wǎng)出現(xiàn)故障，僅依賴于傳統(tǒng)的運(yùn)維方式，進(jìn)行人工巡檢，難以快速找到故障，造成長時間停電，不僅會造成資源的消耗，也影響了用戶的用電質(zhì)量?；诖?，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮現(xiàn)代計算機(jī)信息技術(shù)，在互聯(lián)網(wǎng)的支持下利用電力故障檢測終端，實(shí)時采集相關(guān)數(shù)據(jù)。在智能電網(wǎng)配電自動化系統(tǒng)建設(shè)過程中，應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備之間的互聯(lián)網(wǎng)化，以便于業(yè)務(wù)也能互聯(lián)網(wǎng)化?；谟秒?、儲能和發(fā)電設(shè)備，來合理部署各類數(shù)據(jù)采集控制單元，科學(xué)布設(shè)環(huán)境傳感器，安置好能效檢測終端，進(jìn)行有效的視頻監(jiān)控，以便于全面采集配電自動化系統(tǒng)運(yùn)行中的各項數(shù)據(jù)，全面了解其真實(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。需基于互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)建智能配電網(wǎng)運(yùn)維平臺，將其作為電力調(diào)度管理中心，終端用戶作為神經(jīng)末梢，以便于集中管理各項資源和設(shè)備[4]。

基于此，在開展智能電網(wǎng)配電自動化運(yùn)維工作的時候，要全面采集配電網(wǎng)運(yùn)行的各項數(shù)據(jù)，與設(shè)備出廠數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。一方面，掌握設(shè)備出廠數(shù)據(jù)有利于了解設(shè)備的基本屬性和功能；另一方面，獲得配電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，則能夠掌握配電網(wǎng)的實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)，數(shù)據(jù)包括電流、電壓互感器中的數(shù)據(jù)等。通過對比分析定值和運(yùn)行過程中的實(shí)際數(shù)值之后，能夠得到配電網(wǎng)運(yùn)行中的實(shí)際電壓值、電流值，可以此為依據(jù)來判斷配電網(wǎng)的故障類型，利用無線傳輸技術(shù)將故障信息發(fā)送至運(yùn)維人員手中。運(yùn)維人員在開展維修工作的時候，可將這些信息數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)參數(shù)間的差異，幫助運(yùn)維人員實(shí)施針對性的維修措施，有利于提高運(yùn)維人員的工作效率。

（二）故障判定技術(shù)應(yīng)用

智能配電網(wǎng)在運(yùn)行過程中，頻率通常在五十赫茲，正弦波二十毫秒，根據(jù)相關(guān)要求采集一個正弦波形需要有八十個點(diǎn)，一個離散點(diǎn)要兩百五十微秒，啟動定時器后會定時中斷，并且能夠自動采集相關(guān)信息，并且和AD轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行通訊，聚集離散點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

在獲取離散數(shù)據(jù)之后，計算其相關(guān)參數(shù)最大值，可將其數(shù)據(jù)對比定值，如若在正常范圍內(nèi)可啟動發(fā)送程序，利用無線傳輸來發(fā)送數(shù)據(jù)；如若偏離了正常范圍，則需要進(jìn)行故障判斷，確定故障類型[5]。

可利用無線技術(shù)來發(fā)送故障相關(guān)信息，做好評估工作，看其是否能夠繼續(xù)運(yùn)行，制作科學(xué)的評估報告，需注重兩方面內(nèi)容：一方面是配電網(wǎng)是否需要進(jìn)行維修；另一方面是預(yù)估維修所需要花費(fèi)的成本，綜合考慮維修效果和經(jīng)濟(jì)成本后，選擇最佳的維修方案，并對方案的可行性進(jìn)行研究評估。對比原始數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)之后，進(jìn)行分析判斷，了解電力設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行情況，預(yù)判實(shí)際維修過程中可能出現(xiàn)的問題。

（三）數(shù)據(jù)共享技術(shù)應(yīng)用

在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下，智能電網(wǎng)配電自動化運(yùn)維平臺的建設(shè)，能夠有效提高運(yùn)維技術(shù)水平，方便相關(guān)維修人員的協(xié)同合作，需進(jìn)一步創(chuàng)建數(shù)據(jù)共享平臺，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)之間的共享。對于一線運(yùn)維人員來說，客戶在上傳各類故障類型之后，其需要及時進(jìn)行處理，檢測電力設(shè)備，進(jìn)行故障診斷，判斷故障原因，找到故障位置，然后進(jìn)行針對性維修，并記錄好維修過程和相關(guān)數(shù)據(jù)，整理維修檔案。一線運(yùn)維人員在執(zhí)行工作的時候，要與其他相關(guān)專業(yè)人員密切溝通，聽從指導(dǎo)，根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)反映的情況做出相應(yīng)的判斷，解決用戶的電力故障問題，維護(hù)配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的正常運(yùn)行。與此同時，對于技術(shù)指導(dǎo)人員來說，其需要通過對比各項數(shù)據(jù)信息，來發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)運(yùn)行過程中的疑難問題，并進(jìn)行科學(xué)分析和判斷，對配電網(wǎng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效評估，基于此，要對一線運(yùn)維人員實(shí)施高效的培訓(xùn)工作，使之在實(shí)際工作中能夠依據(jù)更多的技術(shù)知識儲備以克服困難。同時，一線運(yùn)維人員可將難以處理的問題上傳到平臺中，技術(shù)人員對此進(jìn)行研究討論，運(yùn)維專家也可以在平臺中分享維修經(jīng)驗(yàn)，展開遠(yuǎn)程故障診斷工作，不斷地創(chuàng)新運(yùn)維技術(shù)[6]。除此之外，在運(yùn)維過程中，還應(yīng)當(dāng)利用先進(jìn)的APP、社交平臺等，來進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。比如說，利用微信公眾平臺來采集用戶的實(shí)際運(yùn)用情況，及時處理用戶用電中的問題，定期向用戶推送有關(guān)故障維修技術(shù)相關(guān)信息等。

四、現(xiàn)階段配電網(wǎng)運(yùn)維過程中存在的問題

現(xiàn)階段，配電網(wǎng)運(yùn)維過程中存在的不足在于：一是配電網(wǎng)的載荷存在不均衡性。基層低壓電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行過程中，受技術(shù)因素、歷史因素的影響較大，致使載荷方面分布不夠均衡，這給配電網(wǎng)運(yùn)維工作的開展帶來了一定的挑戰(zhàn)。為滿足電網(wǎng)線路分布的高要求，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)不斷地提升配電網(wǎng)運(yùn)維水平，但是實(shí)際運(yùn)維工作中還有所不足，以至于配電網(wǎng)長期處于超負(fù)荷運(yùn)行中，線損情況較為嚴(yán)重，存在著安全隱患；二是配電網(wǎng)系統(tǒng)的部分設(shè)備較為落后。受經(jīng)濟(jì)條件的影響，部分區(qū)域的智能配電網(wǎng)建設(shè)還不夠完善，所使用的設(shè)備較為落后，并不能滿足人們的實(shí)際用電需求。在配電網(wǎng)絡(luò)布局方面不夠合理，以至于電力輸送中存在浪費(fèi)情況，不利于提升配電網(wǎng)運(yùn)維技術(shù)水平[7]；三是部分運(yùn)維人員的技術(shù)能力和素質(zhì)有待于進(jìn)一步提升。新時期下，對配電網(wǎng)運(yùn)維技術(shù)人員的業(yè)務(wù)能力要求更高，其不僅要掌握扎實(shí)的專業(yè)電網(wǎng)維修知識和技能，還要具備良好的信息技術(shù)技能。但目前部分運(yùn)維技術(shù)人員還缺乏學(xué)習(xí)意識，所采用的運(yùn)維方式較為落后。

五、提高智能電網(wǎng)配電自動化運(yùn)維管理水平的有效措施

為提高智能電網(wǎng)配電自動化運(yùn)維管理水平，應(yīng)當(dāng)從以下幾個方面著手：一是以管理層為出發(fā)點(diǎn)，提升配電網(wǎng)運(yùn)維技術(shù)水平。應(yīng)當(dāng)由專人來負(fù)責(zé)設(shè)計配電網(wǎng)，做好配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的更新、升級工作。可根據(jù)當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)建設(shè)實(shí)際情況，來制定適宜的運(yùn)維管理方案。設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)具有前瞻性，要基于發(fā)展現(xiàn)狀，從長遠(yuǎn)考慮來完善配電網(wǎng)建設(shè)，滿足電力運(yùn)行需求，充分發(fā)揮計算機(jī)信息技術(shù)，保障配電網(wǎng)運(yùn)維工作質(zhì)量。

二是要加大對配電網(wǎng)運(yùn)維工作的投入，不斷創(chuàng)新配電網(wǎng)運(yùn)維技術(shù)，對一些線路進(jìn)行智能化改造，降低運(yùn)維人員的工作壓力，提升運(yùn)維效率。

三是要重視對運(yùn)維人員的培訓(xùn)，不斷地提升人員的職業(yè)道德素質(zhì)，使之掌握扎實(shí)的運(yùn)行維修專業(yè)知識，做到與時俱進(jìn)，充分利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，及時解決配電網(wǎng)運(yùn)行中的故障，維護(hù)配電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

四是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，創(chuàng)建配電網(wǎng)運(yùn)維平臺，改變傳統(tǒng)的配電網(wǎng)模式，使之變得智能化、自動化，并能夠進(jìn)行有效維護(hù)。雖然智能電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展時間并不長，但有效引入互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠進(jìn)一步推動智能配電網(wǎng)的發(fā)展，突破瓶頸。完善智能配電網(wǎng)運(yùn)維平臺的功能，可提高電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行安全系數(shù)，做好預(yù)警工作，及時而準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題，做出相應(yīng)的反饋，采取有效措施來加以解決，有利于促進(jìn)智能配電網(wǎng)供電效率、質(zhì)量的提升，保障智能配電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在進(jìn)行智能配電網(wǎng)運(yùn)維平臺建設(shè)的時候，要從以下五部分著手：第一，構(gòu)建信息采集中心。該部分的作用在于通過安裝信息采集設(shè)備，來全面采集智能配電網(wǎng)運(yùn)維工作中的各項問題，科學(xué)整理相關(guān)數(shù)據(jù)，做好存檔工作；第二、構(gòu)建配電網(wǎng)運(yùn)維專家中心。該部分涵蓋了全球范圍內(nèi)的專家，可提供彼此間良好的交流，分享各自經(jīng)驗(yàn)，具有在線聊天、視頻會議等功能，加強(qiáng)了各智能配電網(wǎng)運(yùn)維專家之間的溝通與聯(lián)系；第三，構(gòu)建配電網(wǎng)運(yùn)維診斷中心。該部分需要充分發(fā)揮現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，如故障地位技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)等，旨在準(zhǔn)確識別智能配電網(wǎng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障，進(jìn)行故障定位；第四，構(gòu)建過往案例庫。該部分用于采集以往發(fā)生的相關(guān)事例中的故障數(shù)據(jù)、檢測數(shù)據(jù)，以便于詳細(xì)分析故障發(fā)生原因；第五，應(yīng)用服務(wù)交互技術(shù)?？衫眯旅襟w平臺來為大眾提供維修服務(wù)，發(fā)布相關(guān)基本常識，方便大眾自行解決基本故障，并進(jìn)行跟蹤處理。

五是要重視對配電主站、配電自動化終端設(shè)備的有效維護(hù)。一方面要加強(qiáng)對硬件系統(tǒng)和系統(tǒng)軟件的維護(hù)，另一方面要重視數(shù)據(jù)維護(hù)和異常維護(hù)。

結(jié)束語

總而言之，應(yīng)當(dāng)積極開展配電網(wǎng)運(yùn)維工作，完善自動化運(yùn)維技術(shù)，充分發(fā)揮現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢，針對實(shí)際故障進(jìn)行有效處理，從而保障配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的正常運(yùn)行。重視對運(yùn)維人員的培育，為配電網(wǎng)運(yùn)維工作提供重要的人才保障。與此同時，還應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)作用，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”構(gòu)建完善的智能配電網(wǎng)運(yùn)維平臺，科學(xué)規(guī)劃和設(shè)計各個模塊的功能，優(yōu)化智能配電網(wǎng)配電自動化系統(tǒng)運(yùn)維手段，提高配電網(wǎng)運(yùn)維技術(shù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維管理效益最大化，滿足人們的用電需求。