基于計算機遠動控制技術(shù)的電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用

王躍強 楊曉雷 張磊

國網(wǎng)浙江省電力有限公司嘉興供電公司 浙江 嘉興 314000

引言

電力系統(tǒng)通常由變電所、用戶設(shè)備、輸配電線路等共同組成，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電、輸電、配電與用電等目標[1]。在電力系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中，電力設(shè)備運行存在一定的不確定性。電力系統(tǒng)能夠使高負荷供電站的運行更加穩(wěn)定，在其運行過程中，采用自動化技術(shù)檢測設(shè)備、處理信號，能夠優(yōu)化與重組電力系統(tǒng)各項功能，進而有效地控制電力系統(tǒng)的安全運行[2]。為了保證電力設(shè)備運行的安全性與穩(wěn)定性，需要采用相應(yīng)的控制技術(shù)，不斷地對電力系統(tǒng)進行優(yōu)化升級，增強其運轉(zhuǎn)的質(zhì)量。計算機遠動控制技術(shù)是電力系統(tǒng)實現(xiàn)自動化控制的核心技術(shù)，通過遙測、遙控、遙調(diào)等功能，達到電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)高精度采集、遠距離通信傳輸目的。有研究人員針對電力系統(tǒng)自動化中遠動控制技術(shù)的設(shè)計與應(yīng)用展開研究，對遠動控制技術(shù)的特點進行分析，對遙控、遙調(diào)、遙測、遙信4個方面的優(yōu)勢展開描述[3]。還有研究人員對遠動控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用展開研究，分析了遠動控制技術(shù)在電力系統(tǒng)運用的重要性，通信傳輸技術(shù)、循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約技術(shù)、信道編碼技術(shù)和信息采集技術(shù)進行深入研究，并提出遠動控制技術(shù)擴展應(yīng)用的方向[4]。

基于上述基礎(chǔ)，為了提升電力系統(tǒng)自動化控制的效率與質(zhì)量水平，本文引入計算機遠動控制技術(shù)，開展了其在電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用的研究，為促進電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高時效運行做出貢獻。

1 基于計算機遠動控制的電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用研究

在開展基于計算機遠動控制技術(shù)的電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用研究前，首先，對計算機遠動控制技術(shù)做出分析，其組成結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 計算機遠動控制技術(shù)組成示意圖

如圖1所示，計算機遠動控制技術(shù)包括數(shù)據(jù)采集、通信傳輸、循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約以及信道編碼等功能。在此基礎(chǔ)上，分別從上述四種功能，開展基于該項技術(shù)的電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用研究。

1.1 電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

本文將電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集過程劃分為了多個專用及高度相關(guān)的子過程，分別如下所示：①查詢并快速修改電力系統(tǒng)RTU內(nèi)部數(shù)據(jù)庫。②以周期性的查詢方式，查詢電力系統(tǒng)RTU內(nèi)部數(shù)據(jù)庫。③將電力系統(tǒng)RTU數(shù)據(jù)自動化傳輸給主站。④校核傳輸數(shù)據(jù)。⑤覆蓋RTU數(shù)據(jù)庫中的原有數(shù)值。

綜合上述，本文采用查詢的方式，采集電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并在主站發(fā)出請求后，將采集到的數(shù)據(jù)自動傳輸給主站，實現(xiàn)基于計算機遠程控制技術(shù)的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集。

1.2 電力系統(tǒng)通信傳輸

基于計算機遠動控制技術(shù)的電力系統(tǒng)通信傳輸主要采用差異化傳輸方式，通過不同信道的傳輸信息能力，基于傳輸介質(zhì)相應(yīng)的電子傳輸頻率標準范圍，達到信息傳輸目的[5]。

首先，采用電子調(diào)制方法，將不適合信道標準的傳輸頻率調(diào)制成規(guī)定的頻率范圍，結(jié)合電子信道編碼的抗干擾技術(shù)，對電力系統(tǒng)自動化傳輸信息進行有效處理[6]。針對電力系統(tǒng)中高頻諧波信號來說，利用調(diào)制技術(shù)，將該信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，在電力系統(tǒng)接收端位置，還原模擬信號，形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號，以實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化運行中電流與電壓方式通信傳輸目標。

1.3 構(gòu)建電力系統(tǒng)循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約

在電力系統(tǒng)運行過程中，循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約質(zhì)量直接決定了電力系統(tǒng)自動化運行水平。因此，本文在此章節(jié)構(gòu)建了電力系統(tǒng)循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約。循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約符號及說明，如表1所示。

表1 循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約符號及說明

控制電力系統(tǒng)循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約符號字節(jié)含8位二進制碼，在自動化數(shù)據(jù)傳輸過程中加上起始位、停止位與偶校驗位，先進行低位的循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸，后進行高位的循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸[7]。通過循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約，使電力系統(tǒng)與調(diào)度中心之間的通信呈現(xiàn)多向性運行狀態(tài)，進而實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化運行目標。

1.4 電力系統(tǒng)信道編碼

完成電力系統(tǒng)循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約構(gòu)建后，接下來，對電力系統(tǒng)內(nèi)的各項電子信息進行二次加工，即電力系統(tǒng)信道編碼，避免計算機遠動控制信息數(shù)據(jù)受到不確定因素的干擾，進而提升電力系統(tǒng)自動化抗干擾能力，減少電力系統(tǒng)運行問題。

首先，編寫、翻譯上述采集到的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)錯誤數(shù)據(jù)信息。在此基礎(chǔ)上，采用差錯控制的方式，對電力系統(tǒng)自動化運行中可檢錯的碼進行檢錯重發(fā)處理，原理示意圖如圖2所示。

圖2 檢錯重發(fā)示意圖

如圖2所示，檢錯重發(fā)采用雙向通道，只檢查錯誤不糾正錯誤，針對錯誤編碼要求自動重發(fā)，提高電力系統(tǒng)自動化實時通信效率。在此基礎(chǔ)上，采用線性分組碼，對檢錯重發(fā)后的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容進行編解碼處理，削減信號傳輸差錯，確保電力系統(tǒng)自動化運行數(shù)據(jù)信息的準確性，提升計算機遠動控制的效率與質(zhì)量[8]。

2 應(yīng)用測試分析

2.1 測試準備

選取R配網(wǎng)自動化系統(tǒng)作為此次應(yīng)用測試的目標對象。該配網(wǎng)自動化系統(tǒng)具體設(shè)備配置，如表2所示。

表2 R配網(wǎng)自動化系統(tǒng)設(shè)備配置

R配網(wǎng)自動化系統(tǒng)完成建投后，其自動化設(shè)備覆蓋率達到了98.4%，轄區(qū)內(nèi)所有線路的覆蓋率達到了95.11%。雖然轄區(qū)內(nèi)線路覆蓋率較高，但是絕大多數(shù)線路上只安裝了不超過2臺的自動化終端，未能完全達到自動化建投目標，其電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用效果不佳。R配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的AVC值大多數(shù)由調(diào)度自動化維護員錄入，效率較低，耗費的人力資源較大。且該電力系統(tǒng)運行過程中，調(diào)度端及監(jiān)控后臺產(chǎn)生了不同的遙信誤報信息，導(dǎo)致遙控成功率較低，影響了自動化系統(tǒng)的正常工作。為了改善上述問題，應(yīng)用本文提出的電力系統(tǒng)自動化控制方法，開展應(yīng)用測試。

2.2 應(yīng)用效果分析

為了驗證上述本文提出的電力系統(tǒng)自動化研究的可行性，選取電力系統(tǒng)自動化遙控成功率作為此次分析的評測指標。遙控成功率計算公式如下所示：

其中，Rx表示電力系統(tǒng)自動化遙控成功次數(shù)；R表示電力系統(tǒng)自動化遙控總次數(shù)。遙控成功率越高，說明計算機遠動控制效果越好，電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用質(zhì)量水平越高，反之同理。引入對比分析的方法原理，將上述本文提出的自動化控制方法的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)設(shè)置為實驗組，將不使用自動化控制方法的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)設(shè)置為對照組，對比2種方法的自動化遙控成功率。查看2022年3月15日至6月15日的R配網(wǎng)自動化系統(tǒng)事件記錄，獲取系統(tǒng)遙信變位、SOE信息。其中，配網(wǎng)自動化系統(tǒng)實際遠程遙控操作次數(shù)為80次，利用MATLAB模擬分析軟件，模擬上述2種方法的自動化控制全過程，統(tǒng)計系統(tǒng)遙控成功與失敗對應(yīng)的次數(shù)，計算遙控成功率，并做出客觀對比，結(jié)果如表3所示。

表3 配網(wǎng)自動化系統(tǒng)遙控成功率對比結(jié)果

通過表3的對比結(jié)果可以看出，2組電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用效果存在較大的差異。其中，應(yīng)用本文提出的基于計算機遠動控制技術(shù)的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)，遙控成功次數(shù)較多，遙控成功率達到了98.75%以上，符合《配電自動化實用化驗收細則》遙控成功率大于98%的指標要求，遙控成功率明顯高于對照組。由此可見，本文提出的研究具有更高的可行性，電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用效果優(yōu)勢顯著。

3 結(jié)束語

綜上所述，計算機遠動控制技術(shù)在電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行中起到了至關(guān)重要的作用。為了提升電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用質(zhì)量水平，本文利用計算機遠動控制技術(shù)，開展了其在電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用的全方位深入研究。通過以上研究，減少了電力系統(tǒng)遙控失敗次數(shù)，有效地提高了電力系統(tǒng)自動化遙控成功率，達到了98.75%，符合規(guī)定的指標要求，對提升電力系統(tǒng)供電可靠性與服務(wù)質(zhì)量、促進電力系統(tǒng)自動化建設(shè)發(fā)展具有重要研究意義。