配電自動化技術(shù)應(yīng)用與配電網(wǎng)安全運行管理分析

［關(guān)鍵詞］配電自動化；配電網(wǎng)；安全運行；協(xié)同優(yōu)化

［中圖分類號］TM76 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）11–0160–03

1配電自動化技術(shù)的關(guān)鍵組成與核心功能

配電自動化技術(shù)是一種集成了先進(jìn)傳感技術(shù)、通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)的綜合性技術(shù)。其關(guān)鍵組成包括配電自動化主站系統(tǒng)、配電終端裝置、通信網(wǎng)絡(luò)、配電SCADA 系統(tǒng)等。配電自動化主站系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視控制、故障診斷等任務(wù)的執(zhí)行。配電終端裝置布置在配電線路的關(guān)鍵節(jié)點，用于采集各種運行參數(shù)，并執(zhí)行主站下發(fā)的控制命令。通信網(wǎng)絡(luò)為主站與終端間的數(shù)據(jù)傳輸提供通道，采用光纖、無線等多種通信方式，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和可靠性。配電SCADA 系統(tǒng)負(fù)責(zé)人機(jī)交互，為調(diào)度人員提供直觀友好的人機(jī)界面。

配電自動化技術(shù)的核心功能包括實時監(jiān)測、智能分析、自動控制。實時監(jiān)測功能通過布置在配電網(wǎng)各節(jié)點的傳感器和測量裝置，對配電網(wǎng)的電壓、電流、功率、故障等各種運行參數(shù)進(jìn)行實時采集和監(jiān)測，為配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行提供數(shù)據(jù)。智能分析功能利用人工智能、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，對海量監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，實現(xiàn)配電網(wǎng)運行狀態(tài)的評估、故障類型的識別、故障位置的定位等，為配電網(wǎng)的調(diào)度控制提供智能決策支持。自動控制功能根據(jù)智能分析的結(jié)果，自動執(zhí)行配電網(wǎng)的調(diào)節(jié)控制，包括電壓無功優(yōu)化控制、負(fù)荷均衡控制、故障隔離與恢復(fù)供電控制等，提高配電網(wǎng)運行的自動化水平。

2配電自動化技術(shù)在配電網(wǎng)安全運行管理中的應(yīng)用

2.1提高配電網(wǎng)可靠性

配電網(wǎng)可靠性是衡量配電網(wǎng)供電質(zhì)量和服務(wù)水平的關(guān)鍵指標(biāo)，直接影響電力客戶的用電體驗和滿意度。然而，受制于配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備種類繁多、運行環(huán)境惡劣等因素，配電網(wǎng)的可靠性一直面臨較大挑戰(zhàn)。頻繁的設(shè)備故障、較長的停電時間、較慢的搶修響應(yīng)等問題，不僅影響了電能質(zhì)量，也給電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會形象帶來了負(fù)面影響。配電自動化技術(shù)以其實時監(jiān)測、智能分析、自動控制等先進(jìn)功能，為提高配電網(wǎng)可靠性提供了有力途徑。具體而言，配電自動化技術(shù)可通過以下途徑提高配電網(wǎng)的可靠性：①利用在線監(jiān)測技術(shù)，實時掌握配電網(wǎng)設(shè)備的運行工況，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常和故障隱患；②應(yīng)用故障診斷與定位技術(shù)，快速判別故障類型和故障位置，縮短故障查找和處理時間；③采用自愈控制技術(shù)，在故障發(fā)生時自動隔離故障區(qū)段，恢復(fù)非故障區(qū)段的供電，最大限度地減小停電范圍和時間；④引入條件維修技術(shù)，根據(jù)設(shè)備的實際狀態(tài)安排檢修，避免因盲目檢修而引發(fā)的人為故障。除上述技術(shù)途徑外，配電自動化系統(tǒng)所積累的海量運行數(shù)據(jù)，也為配電網(wǎng)可靠性管理提供了數(shù)據(jù)支撐。通過對配電設(shè)備狀態(tài)、故障類型、故障規(guī)律等數(shù)據(jù)的挖掘分析，可建立配電設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)庫和故障預(yù)測模型，指導(dǎo)配電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)、運行維護(hù)等各環(huán)節(jié)，從而從源頭上提升配電網(wǎng)的可靠性水平。

2.2優(yōu)化配電網(wǎng)運行方式

配電網(wǎng)的運行效率和安全性是電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運行的關(guān)鍵。然而，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)運行管理方式普遍存在效率低下、安全裕度不足等問題。配電自動化技術(shù)的出現(xiàn)為優(yōu)化配電網(wǎng)運行方式提供了新的解決方案，具體體現(xiàn)在以下幾方面：①配電自動化主站系統(tǒng)可通過其功率控制功能，實現(xiàn)配電網(wǎng)有功和無功功率的優(yōu)化調(diào)度。通過實時監(jiān)測配電網(wǎng)的運行狀態(tài)，動態(tài)調(diào)整無功補償裝置的投切和調(diào)節(jié)變壓器的分接頭位置，可有效降低線路的無功功率流，減小線損，提高配電效率和電壓質(zhì)量。②負(fù)荷預(yù)測和優(yōu)化是配電自動化系統(tǒng)的另一項重要功能。通過對海量歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)的挖掘分析，建立配電網(wǎng)精細(xì)化負(fù)荷預(yù)測模型，可準(zhǔn)確預(yù)測未來不同時段的負(fù)荷需求。據(jù)此，可優(yōu)化配電變壓器、饋線等設(shè)備的運行方式，避免設(shè)備長期過載或輕載運行，延長設(shè)備壽命，提高供電可靠性。③網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)是優(yōu)化配電網(wǎng)潮流分布、提高設(shè)備利用率的有效技術(shù)手段。配電自動化系統(tǒng)可根據(jù)負(fù)荷分布和設(shè)備運行狀態(tài)，利用遙控開關(guān)對配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行動態(tài)重構(gòu)，優(yōu)化潮流走向，平衡線路和變壓器負(fù)載，減少線損和過載風(fēng)險，提高供電能力和可靠性。④在新能源快速發(fā)展的背景下，配電自動化技術(shù)與分布式電源、儲能設(shè)備的深度融合，可顯著提高配電網(wǎng)的靈活性和適應(yīng)性。通過配電自動化系統(tǒng)對分布式電源和儲能設(shè)備的有效管理和協(xié)同控制，可實現(xiàn)新能源的平滑并網(wǎng)、削峰填谷、應(yīng)急供電等多種運行模式，提高配電網(wǎng)對可再生能源的友好性，促進(jìn)能源的清潔高效利用。

2.3增強配電網(wǎng)故障處理能力

配電網(wǎng)故障是影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的主要因素之一。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)故障處理主要依賴人工巡檢和經(jīng)驗判斷，存在響應(yīng)速度慢、準(zhǔn)確性不高、損失大等問題。而配電自動化技術(shù)以其快速感知、智能決策、精準(zhǔn)控制等優(yōu)勢，為增強配電網(wǎng)故障處理能力提供了全新的解決方案。在故障感知方面，配電自動化系統(tǒng)通過在線監(jiān)測設(shè)備對配電網(wǎng)進(jìn)行全面、實時的監(jiān)視。當(dāng)故障發(fā)生時，故障錄波器和故障指示器可精確記錄事故瞬間的電壓、電流波形和故障量變化情況。這些高質(zhì)量的原始數(shù)據(jù)為事故分析提供了可靠依據(jù)，有助于快速查明故障原因，指導(dǎo)故障處理。在故障診斷方面，配電自動化系統(tǒng)搭載了基于大數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗的智能故障診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過海量歷史故障數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練，能夠?qū)崟r采集的故障信息進(jìn)行快速分析比對，準(zhǔn)確識別故障類型，有效縮小故障搜索范圍，大大提高故障定位效率。在故障控制方面，配電自動化終端設(shè)備具備完善的保護(hù)控制功能。饋線終端可根據(jù)電流、電壓等信號的變化，快速判斷故障性質(zhì)和故障區(qū)段，通過跳閘、重合閘等操作實現(xiàn)毫秒級的故障切除，有效防止故障擴(kuò)大和連鎖跳閘。此外，配電自動化裝置還具備故障隔離與自動恢復(fù)供電功能。當(dāng)故障發(fā)生后，系統(tǒng)可自動識別故障位置，利用備用電源和聯(lián)絡(luò)開關(guān)對故障區(qū)段進(jìn)行快速隔離，并對非故障區(qū)段進(jìn)行恢復(fù)供電。這可最大限度減小停電范圍，縮短停電時間，保障電力用戶的供電可靠性。

3配電自動化技術(shù)與配電網(wǎng)安全運行管理的協(xié)同優(yōu)化

3.1配電自動化技術(shù)與配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的協(xié)同優(yōu)化

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計通常獨立于自動化系統(tǒng)，缺乏統(tǒng)籌考慮和協(xié)同優(yōu)化，導(dǎo)致配電自動化功能難以有效發(fā)揮。因此，亟需創(chuàng)新配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計理念，將配電自動化技術(shù)與配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計深度融合，在源頭上提升配電網(wǎng)的自動化水平和智能化程度。首要任務(wù)是科學(xué)規(guī)劃配電自動化系統(tǒng)的架構(gòu)和功能。在規(guī)劃設(shè)計階段，應(yīng)全面評估配電網(wǎng)的地理環(huán)境、用電需求、負(fù)荷特性等因素，合理確定配電自動化系統(tǒng)的功能定位、性能指標(biāo)和發(fā)展目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，優(yōu)化設(shè)計配電自動化系統(tǒng)的總體架構(gòu)，合理配置各級監(jiān)控平臺、通信網(wǎng)絡(luò)、智能終端等設(shè)備，確保系統(tǒng)的先進(jìn)性、可靠性和可擴(kuò)展性。其次，配電網(wǎng)一次系統(tǒng)與二次自動化系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計至關(guān)重要。應(yīng)在配電網(wǎng)主接線方式設(shè)計時充分考慮自動化保護(hù)和控制的需求，優(yōu)化繼電保護(hù)配置和測控點布置，提高故障檢測和隔離的速度和精度。變壓器容量的選擇應(yīng)與自動化負(fù)荷控制策略相匹配，避免設(shè)備長期過負(fù)荷或輕載運行。此外，配電線路的走向和架設(shè)方式還應(yīng)兼顧通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和可靠性需求，減少通信盲區(qū)和障礙的影響。再者，配電自動化系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計應(yīng)具備前瞻性和可持續(xù)性。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和業(yè)務(wù)需求的日益多樣化，配電自動化系統(tǒng)必須能夠靈活適應(yīng)未來的發(fā)展變化。因此，在規(guī)劃設(shè)計時應(yīng)預(yù)留足夠的軟硬件擴(kuò)容和升級接口，合理設(shè)置系統(tǒng)的裕度和冗余，使其具備持續(xù)優(yōu)化和自我完善的能力。

3.2配電自動化技術(shù)與配電網(wǎng)運維管理的協(xié)同優(yōu)化

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)運維管理主要依靠人工巡檢和定期檢修，存在工作強度大、效率低下、準(zhǔn)確性不高等問題。隨著配電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和復(fù)雜性的日益提高，傳統(tǒng)的運維管理模式已難以滿足新形勢下的要求。而配電自動化技術(shù)的發(fā)展為實現(xiàn)配電網(wǎng)運維管理的智能化、精細(xì)化提供了強有力的技術(shù)支撐。配電自動化系統(tǒng)通過全面感知配電網(wǎng)運行狀態(tài)，產(chǎn)生了海量的實時測量數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)蘊含了配電設(shè)備運行工況的重要信息，是開展?fàn)顟B(tài)檢修的寶貴資源。通過對這些數(shù)據(jù)的挖掘分析，可精準(zhǔn)評估配電設(shè)備的健康狀態(tài)和剩余壽命，從而實現(xiàn)由“事后檢修”向“狀態(tài)檢修”的轉(zhuǎn)變。這不僅可有效減少不必要的停電檢修，提高設(shè)備利用率，還可避免設(shè)備帶故障運行引發(fā)的嚴(yán)重事故。此外，配電自動化系統(tǒng)強大的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制能力，使得許多傳統(tǒng)需要人工現(xiàn)場操作的工作可以在調(diào)度中心遠(yuǎn)程完成。運維人員通過配電自動化主站，可實現(xiàn)對現(xiàn)場開關(guān)的遠(yuǎn)程操作、保護(hù)設(shè)置的遠(yuǎn)程修改、故障信息的遠(yuǎn)程查詢等，大幅減少了人員的現(xiàn)場作業(yè)時間，提高了工作效率和安全性。這種“無人化”運維模式不僅節(jié)約了人力物力，也使運維工作更加便捷和智能化。同時，配電自動化系統(tǒng)與配電網(wǎng)運維管理的深度融合，還可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向互通和閉環(huán)優(yōu)化。一方面，配電自動化系統(tǒng)實時采集的海量運行數(shù)據(jù)可為優(yōu)化運維策略提供決策依據(jù)；另一方面，運維過程中產(chǎn)生的工單信息、操作記錄等數(shù)據(jù)也可回傳至配電自動化主站，用于分析配電網(wǎng)的運行特性和故障規(guī)律，持續(xù)優(yōu)化配電網(wǎng)控制和調(diào)度策略。通過二者的協(xié)同互動，可形成配電網(wǎng)運行優(yōu)化與運維管理提升的良性循環(huán)。

3.3配電自動化技術(shù)與配電網(wǎng)調(diào)度控制的協(xié)同優(yōu)化

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)調(diào)度控制主要依靠人工經(jīng)驗和簡單的自動化工具，難以適應(yīng)日益復(fù)雜的配電網(wǎng)運行環(huán)境。隨著配電自動化技術(shù)的快速發(fā)展，其在配電網(wǎng)調(diào)度控制中的應(yīng)用日益廣泛和深入。如何實現(xiàn)配電自動化技術(shù)與配電網(wǎng)調(diào)度控制的深度協(xié)同優(yōu)化，成為提升配電網(wǎng)智能化調(diào)控水平的關(guān)鍵所在，具體可通過以下幾點實現(xiàn)：①打通配電自動化系統(tǒng)與配電調(diào)度自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通道。配電自動化系統(tǒng)通過全面感知配電網(wǎng)運行狀態(tài)，產(chǎn)生海量的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是配電網(wǎng)調(diào)度控制的重要依據(jù)。應(yīng)建立配電自動化系統(tǒng)與調(diào)度自動化系統(tǒng)的無縫對接機(jī)制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時共享和交換。調(diào)度人員可直接訪問配電自動化系統(tǒng)的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，全面掌握配電網(wǎng)的運行狀況，為制訂調(diào)控策略提供第一手資料。②應(yīng)將配電自動化系統(tǒng)作為調(diào)度控制的執(zhí)行載體。調(diào)度決策的快速高效執(zhí)行是保障配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的人工操作模式存在執(zhí)行時滯長、出錯率高等問題。配電自動化系統(tǒng)具備強大的遠(yuǎn)程控制能力，可作為調(diào)度控制指令的執(zhí)行載體。調(diào)度人員通過配電調(diào)度自動化平臺向配電自動化系統(tǒng)下達(dá)控制指令，由配電自動化系統(tǒng)自動執(zhí)行開關(guān)操作、電壓調(diào)節(jié)等控制任務(wù)。這種“集中決策、分散控制”的模式可顯著提高調(diào)度控制的時效性和可靠性。③應(yīng)建立基于配電自動化大數(shù)據(jù)的智能輔助決策系統(tǒng)。配電自動化系統(tǒng)長期積累的海量歷史數(shù)據(jù)蘊含了配電網(wǎng)運行的內(nèi)在規(guī)律。應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對配電運行數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，可形成優(yōu)化的配電網(wǎng)調(diào)度控制策略。輔助決策系統(tǒng)可在線評估配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定裕度，判斷電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，提示可能的風(fēng)險隱患，為調(diào)度人員的決策提供智能化建議。同時，輔助決策系統(tǒng)形成的優(yōu)化調(diào)控策略還可直接下發(fā)至配電自動化系統(tǒng)執(zhí)行，實現(xiàn)配電網(wǎng)的自動優(yōu)化控制。

4結(jié)束語

配電自動化技術(shù)是智能電網(wǎng)的核心技術(shù)之一，其在配電網(wǎng)安全運行管理中發(fā)揮著不可替代的作用。配電自動化技術(shù)可顯著提高配電網(wǎng)的可靠性，優(yōu)化配電網(wǎng)的運行方式，增強配電網(wǎng)的故障處理能力。同時，配電自動化技術(shù)還需要與配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計、運維管理、調(diào)度控制等各環(huán)節(jié)深度融合，協(xié)同優(yōu)化，才能真正建立起安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、靈活的現(xiàn)代配電網(wǎng)。展望未來，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，配電自動化技術(shù)必將迎來更大的發(fā)展空間，為構(gòu)建智能配電網(wǎng)，實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。