配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

[摘 要]配電系統(tǒng)作為電力輸送到戶(hù)的最后環(huán)節(jié)，其安全性、可靠性對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的預(yù)防性維護(hù)，高效調(diào)控電力系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的各類(lèi)故障問(wèn)題，保證用戶(hù)的供電質(zhì)量。文章闡述了配網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)模式，分析了配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用價(jià)值及具體應(yīng)用，以滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)電力提出的高可靠要求。

[關(guān)鍵詞]配電自動(dòng)化技術(shù)；電力系統(tǒng)；安全性

[中圖分類(lèi)號(hào)]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2024）06–0148–03

Application of Distribution Network Automation Technology in Power Systems

LIU Hongbin，MA Tianyou，MA Yuxin

[Abstract]With the rapid development of economy in our country， the requirements of power supply network are becoming higher and higher. The power supply enterprises should constantly optimize the grid system to ensure the stable supply of power. As the last link of power transmission to households， the safety and reliability of the power distribution system are very important to the stable operation of the whole power system. The application of distribution automation technology in the power system can realize the preventive maintenance of the power system， effectively regulate the various kinds of faults in the operation of the power system， and ensure the power supply quality of users. This paper expounds the realization mode of distribution network automation， analyzes the application value and concrete application of distribution network automation technology in power system， in order to meet the high reliability requirements of power users.

[Keywords]distribution automation technology； power system； security

1 配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用價(jià)值

1.1 實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)控作為配網(wǎng)自動(dòng)化的核心組成部分，通過(guò)在配電網(wǎng)中安裝監(jiān)控設(shè)備和各類(lèi)傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有配電網(wǎng)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。高精度傳感器能夠捕捉電壓、頻率、電流等關(guān)鍵參數(shù)，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至控制中心?？刂浦行牡能浖脚_(tái)則對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以評(píng)估配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，并在必要時(shí)調(diào)整電網(wǎng)配置或發(fā)出警報(bào)。配電自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可全面了解電網(wǎng)運(yùn)行信息，不僅有助于操作人員更好地理解電網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀況，還能夠預(yù)測(cè)和識(shí)別潛在的問(wèn)題點(diǎn)。通過(guò)對(duì)電網(wǎng)狀態(tài)的連續(xù)監(jiān)測(cè)，可以迅速響應(yīng)各種變化，從而減少了停電和其他服務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 智能優(yōu)化與管理

配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)通過(guò)集成自動(dòng)控制技術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控及智能決策支持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制，減少人工巡檢和干預(yù)的需求，提高電力部門(mén)的運(yùn)行和管理水平。同時(shí)，通過(guò)電能表的自動(dòng)抄表和費(fèi)用記錄，可以減少用戶(hù)交付電費(fèi)的程序，提高供電效率。配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可確保電力系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備自主運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)能源的整合，降低系統(tǒng)損耗，進(jìn)而向著智能化發(fā)展。

2 配網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)模式

2.1 集中智能模式

電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，現(xiàn)場(chǎng)配電開(kāi)關(guān)監(jiān)控終端能夠及時(shí)檢測(cè)、收集故障信息，并將故障信息、開(kāi)關(guān)狀態(tài)等訊息傳遞至主配電站系統(tǒng)中，利用主配電站控制中心中的實(shí)時(shí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、邏輯算法等定位故障位置，并依據(jù)實(shí)際情況制定故障修復(fù)方案，通過(guò)自動(dòng)化或者人工干預(yù)的方式有效控制開(kāi)關(guān)斷路器、浮點(diǎn)運(yùn)算器等設(shè)備，完成操作指令。集中智能模式能夠綜合考慮多方因素，即開(kāi)關(guān)運(yùn)行操作次數(shù)、網(wǎng)絡(luò)約束等，最終確定電力系統(tǒng)故障的最佳修復(fù)方案[4]?，F(xiàn)有配電網(wǎng)規(guī)模越來(lái)越大，接線(xiàn)復(fù)雜性越來(lái)越強(qiáng)，電力系統(tǒng)故障修復(fù)方案的確定難度成倍增長(zhǎng)，進(jìn)而對(duì)集中智能實(shí)現(xiàn)模式提出了更高的要求。因此，應(yīng)遵循操作次數(shù)盡量少、恢復(fù)負(fù)荷量最大等原則，科學(xué)合理地選擇電力系統(tǒng)故障修復(fù)方案，進(jìn)而高效的處理電力系統(tǒng)故障，提高電力系統(tǒng)故障處理效率。

2.2 分布智能模式

分布智能模式在線(xiàn)路層履行電力系統(tǒng)故障處理職能，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到故障信息后，無(wú)需將故障信息傳輸至主配電站系統(tǒng)，可利用智能型FTU通信傳輸實(shí)現(xiàn)故障信息交換，及時(shí)、自動(dòng)地處理分布于線(xiàn)路層的故障。分布智能模式基于對(duì)等性質(zhì)的通信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，即在同一電網(wǎng)線(xiàn)路中的FTU和變電站出線(xiàn)中的監(jiān)控保護(hù)裝置對(duì)等。電網(wǎng)線(xiàn)路中發(fā)生永久性故障時(shí)，變電站出線(xiàn)短路裝置會(huì)產(chǎn)生作用，線(xiàn)路中的FTU則會(huì)與臨近的FTU（與電路聯(lián)系）進(jìn)行交換控制，確保故障信息能夠?qū)崿F(xiàn)快速交換，及時(shí)定位故障。在分布智能實(shí)現(xiàn)模式中，配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)可以在較短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)故障隔離區(qū)域、非故障區(qū)域的供電，進(jìn)而有助于減輕上級(jí)主站的供電負(fù)擔(dān)。該種實(shí)現(xiàn)模式對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)、用戶(hù)終端有著較大的沖擊力，故障處理效率較慢。

3 電力系統(tǒng)中配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 配網(wǎng)自動(dòng)化

配網(wǎng)自動(dòng)化是利用先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)與電力通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)中各個(gè)組成部分的自動(dòng)化控制，其主要由配電主站、配電子站、配電遠(yuǎn)方終端和通信網(wǎng)絡(luò)等諸多部分組成，各組成部分相互銜接，實(shí)現(xiàn)信息的高效傳輸。瑞士能源公司（ABB）的智能配電解決方案可實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的全面監(jiān)測(cè)與管理，既發(fā)揮保護(hù)和控制、測(cè)量功能，也有監(jiān)視、通信等功能，廣泛的應(yīng)用在城市配網(wǎng)、農(nóng)村配網(wǎng)中。綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)（SICAM Anole）可應(yīng)用于各種類(lèi)型的配電網(wǎng)中，基于其可擴(kuò)展性、高度靈活性，能夠與其他電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫銜接，提升信息傳遞效率。配電自動(dòng)化系統(tǒng)的目標(biāo)都是以為用戶(hù)提供可靠、穩(wěn)定的供電服務(wù)為主，致力于如何提高配電網(wǎng)管理效率與運(yùn)行速度，削弱電力系統(tǒng)故障帶來(lái)的不良影響[6]。總體來(lái)說(shuō)，配電自動(dòng)化系統(tǒng)共分為三個(gè)系統(tǒng)，即監(jiān)控系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)，各個(gè)系統(tǒng)各司其職。監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮監(jiān)測(cè)職能，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)中存在的異常狀態(tài)，依據(jù)系統(tǒng)收集的反饋信息制定解決方案，及時(shí)執(zhí)行操作指令，縮小異常狀態(tài)產(chǎn)生的影響；控制系統(tǒng)發(fā)揮控制、調(diào)節(jié)作用，對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)中的各個(gè)電力設(shè)備進(jìn)行管理，例如在住宅小區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)中，某個(gè)用戶(hù)用電量異常增加，而同配電網(wǎng)絡(luò)中的其他用戶(hù)用電量較小，控制系統(tǒng)則會(huì)調(diào)控該用戶(hù)的用電量，從而有效保證整個(gè)住宅小區(qū)的用電質(zhì)量；通信系統(tǒng)為各個(gè)系統(tǒng)提供平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)間的互通有無(wú)。通過(guò)建立穩(wěn)定、可靠的通信網(wǎng)絡(luò)，各個(gè)子系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)訊息將在通信網(wǎng)絡(luò)中迅速傳輸，子系統(tǒng)可及時(shí)獲取數(shù)據(jù)信息，完成配電操作指令。由此說(shuō)明，三個(gè)系統(tǒng)是配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中必不可少的重要組成部分，通過(guò)不斷優(yōu)化各個(gè)系統(tǒng)，助力于配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化管理。

3.2 無(wú)功補(bǔ)償自動(dòng)化

電力系統(tǒng)中的負(fù)載類(lèi)型較多，與電力系統(tǒng)功率因數(shù)產(chǎn)生負(fù)向相關(guān)性，進(jìn)而對(duì)電力系統(tǒng)供電質(zhì)量產(chǎn)生影響。無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的應(yīng)用，可解決電力系統(tǒng)負(fù)載多、功率因數(shù)下降的問(wèn)題，進(jìn)而保障電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量。傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償方式主要以人工操作為主，但受到多種因素的影響，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的精準(zhǔn)控制。隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)功補(bǔ)償自動(dòng)化可優(yōu)化傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償方式存在的弊端。無(wú)功補(bǔ)償自動(dòng)化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的全面監(jiān)測(cè)，利用監(jiān)控系統(tǒng)獲取電力系統(tǒng)的電壓、電流、功率因數(shù)等參數(shù)，利用控制系統(tǒng)分析收集的各項(xiàng)參數(shù)，依據(jù)各項(xiàng)參數(shù)分析結(jié)果自動(dòng)控制電容器開(kāi)關(guān)（合閘或分閘），旨在達(dá)到功率因數(shù)維穩(wěn)、提高的目的。

無(wú)功補(bǔ)償自動(dòng)化系統(tǒng)可通過(guò)智能算法實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況的監(jiān)測(cè)、控制、調(diào)整，從而獲取最佳的無(wú)功補(bǔ)償效果。此外，該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的智能化控制（如實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障診斷等），可及時(shí)發(fā)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備故障，并加以排除，確保無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的正常運(yùn)行，以此提升補(bǔ)償效果。

3.3 故障檢測(cè)自動(dòng)化

在電力系統(tǒng)中，故障處理十分關(guān)鍵，及時(shí)處理電力系統(tǒng)故障是為用戶(hù)提供高質(zhì)量供電服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)之一。應(yīng)用故障檢測(cè)與隔離自動(dòng)化系統(tǒng)，能夠快速、準(zhǔn)確地定位故障，并對(duì)故障采取隔離處置，將故障產(chǎn)生的影響控制在最小范圍內(nèi)，從而保障電力系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行。同時(shí)，及時(shí)通知運(yùn)維人員趕往現(xiàn)場(chǎng)，判斷故障種類(lèi)并及時(shí)維修，以最快速度恢復(fù)供電。在電力系統(tǒng)故障處理中應(yīng)用自動(dòng)化系統(tǒng)，既可提高故障處理的響應(yīng)速度，也可精準(zhǔn)定位故障，自動(dòng)采取隔離處理方案，降低了故障維修成本與運(yùn)行成本。

4 配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的保障措施

4.1 加快配網(wǎng)建設(shè)與改造

為了保障用戶(hù)用電質(zhì)量，配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，要想實(shí)現(xiàn)供電質(zhì)量持續(xù)提高，應(yīng)注重配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的持續(xù)優(yōu)化。在電力體制改革背景下，供電企業(yè)要立足實(shí)際，制訂發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，設(shè)置配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)資金，致力于配網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的完善，以此支持配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展。在信息技術(shù)時(shí)代，智能化信息技術(shù)設(shè)備、通信光纖的應(yīng)用作為配網(wǎng)建設(shè)與改造工作的重要組成部分，要著重落實(shí)。

4.2 強(qiáng)化硬件支持系統(tǒng)

配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展要格外注重技術(shù)創(chuàng)新工作，以技術(shù)創(chuàng)新建立硬件支持系統(tǒng)，確保硬件支持系統(tǒng)能夠科學(xué)、全面地收集數(shù)據(jù)。并利用大數(shù)據(jù)分析工具分析收集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行多元對(duì)比，以此獲得電量增長(zhǎng)趨勢(shì)和用電模式。利用人工智能技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)建立預(yù)測(cè)模型，對(duì)某區(qū)域用電階段變化情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，了解地區(qū)用戶(hù)的用電需求。利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)不斷完善用電管理修復(fù)系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)管電力系統(tǒng)，并在發(fā)生故障時(shí)迅速響應(yīng)和修復(fù)。積極引入智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，自動(dòng)檢測(cè)用電異常單位，在發(fā)現(xiàn)故障的第一時(shí)間及時(shí)、自動(dòng)報(bào)警，便于運(yùn)維人員及時(shí)掌握，并加強(qiáng)故障的防范力度及故障應(yīng)對(duì)方案制訂。硬件支持系統(tǒng)的更新升級(jí)，可精準(zhǔn)分析配網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大而帶來(lái)的復(fù)雜數(shù)據(jù)，弱化電力企業(yè)管理中存在的裙帶關(guān)系，確保電力企業(yè)內(nèi)部規(guī)范化發(fā)展。

4.3 引入新型技術(shù)

電力系統(tǒng)中配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，要注重各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，積極應(yīng)用定制電力技術(shù)、新型通信技術(shù)及新型消防自動(dòng)化系統(tǒng)等新型技術(shù)助力電力企業(yè)配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展。

（1）定制電力技術(shù)主要依托于高速斷路器、電壓穩(wěn)定器等設(shè)備，輔以智能電網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。在中低壓配網(wǎng)中應(yīng)用定制電力技術(shù)，既可規(guī)避電壓閃變現(xiàn)象，也可高效消除對(duì)應(yīng)諧波，進(jìn)而獲得穩(wěn)定的電壓。定制電力技術(shù)能夠快速識(shí)別電力負(fù)荷發(fā)生瞬間變化的位置，進(jìn)而采取相應(yīng)的處理措施，規(guī)避電力事故。

（2）配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展中，遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)對(duì)通信通道有著較高的要求。光纖通信技術(shù)作為新型通信技術(shù)之一，以傳播速度快、成本低等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)。高質(zhì)量的通信通道，可保障數(shù)據(jù)安全、高速的傳遞，規(guī)避不必要因素的干擾。

（3）新型消防自動(dòng)化系統(tǒng)也是配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展中需積極引入的一種技術(shù)，其主要是利用分布式電源為不同負(fù)荷提供便攜式電源，降低線(xiàn)路傳輸中損耗程度，最大限度地提升電能利用率。但在應(yīng)用新型消防自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，基于采用分布式電源，在精準(zhǔn)識(shí)別其他電源位置方面存在瓶頸，若無(wú)法快速、精準(zhǔn)識(shí)別其他電源，則會(huì)降低新型消防自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用效果。

4.4 配電系統(tǒng)集中化管理

在以往配電系統(tǒng)中，其劃分了多個(gè)子系統(tǒng)，雖然子系統(tǒng)間存在一定的聯(lián)系，但難以實(shí)現(xiàn)高效的溝通與交流，主要是缺乏信息共享渠道，限制了配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展。因此，需要加強(qiáng)配電系統(tǒng)的集中化管理，即利用先進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)將分散的配電系統(tǒng)連接起來(lái)，形成統(tǒng)一的多級(jí)管理系統(tǒng)，以提高整體運(yùn)行效率和可靠性。通過(guò)集中化管理，可以打破以往配電系統(tǒng)中各個(gè)“島”之間信息隔離的局面，實(shí)現(xiàn)有效的溝通和交流，從而提升整個(gè)系統(tǒng)的智能化水平。此外，加強(qiáng)配電系統(tǒng)集中化管理，可整合各種資源，并科學(xué)配置資源，規(guī)避資源浪費(fèi)，進(jìn)而提高能源利用率。

5 結(jié)束語(yǔ)

在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的時(shí)代中，用戶(hù)的供電需求量不斷提升，其對(duì)于供電企業(yè)提供的供電服務(wù)也有著較高的要求。配電網(wǎng)作為用戶(hù)與供電企業(yè)間的橋梁，保證配電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量，可滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)供電質(zhì)量的高要求。在電力系統(tǒng)改造工作，積極引入配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)，不僅提高了電網(wǎng)的運(yùn)行效率和安全性，還為電力企業(yè)帶來(lái)了長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，持續(xù)滿(mǎn)足用戶(hù)的個(gè)性化用電需求。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來(lái)配網(wǎng)自動(dòng)化將在電力系統(tǒng)中扮演更加關(guān)鍵的角色，為電力供應(yīng)提供更加穩(wěn)定、高效及智能的解決方案。

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