南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司 張緒文

電力自動化系統(tǒng)技術(shù)主要是集計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及配電網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)于一身的自動化技術(shù)。將該技術(shù)應(yīng)用在配電網(wǎng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)對配電網(wǎng)運(yùn)行過程中產(chǎn)的生的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行合成與分析，并通過運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，使配電網(wǎng)成為一個能夠?qū)崿F(xiàn)自動化運(yùn)行的系統(tǒng)[1]。在配電網(wǎng)運(yùn)行中，配電網(wǎng)中的所有構(gòu)件的運(yùn)行狀態(tài)都處于被檢測的狀態(tài)，一旦任何構(gòu)件發(fā)生事故，電力自動化系統(tǒng)能夠馬上發(fā)出相應(yīng)預(yù)警并對事故做出應(yīng)急處理，全面提升了整個配電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性。

隨著我國整體經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，當(dāng)前社會大眾的日常生活質(zhì)量的也在不斷提升，因此對于電力的需求量也不斷增高。在此背景下，傳統(tǒng)的電網(wǎng)運(yùn)行模式已經(jīng)無法滿足當(dāng)前社會對電力龐大的需求量，相關(guān)電力部門應(yīng)在傳統(tǒng)電網(wǎng)運(yùn)行模式的基礎(chǔ)上，積極運(yùn)用電力自動化系統(tǒng)技術(shù)，全面提升配電網(wǎng)的自動化運(yùn)行水平，在全面降低人力成本的基礎(chǔ)上，保障配電網(wǎng)的供電穩(wěn)定性。本文以配電網(wǎng)運(yùn)行管理作為研究主題，首先闡述電力自動化系統(tǒng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能，并探討在配電網(wǎng)運(yùn)行管理中，應(yīng)用電力自動化系統(tǒng)技術(shù)的有效策略。

1 電力自動化系統(tǒng)技術(shù)的功能

1.1 配電網(wǎng)運(yùn)行自動化功能

配網(wǎng)調(diào)度自動化功能。是對配電網(wǎng)運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)的檢測與采集功能。電力自動化系統(tǒng)技術(shù)在應(yīng)用時，相關(guān)工作人員能夠從電力自動化系統(tǒng)中的配電網(wǎng)主站中，對整個配電網(wǎng)工程中所含有的各個構(gòu)件實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行24小時不間斷的監(jiān)控，且對于配電網(wǎng)中存在的一些特殊設(shè)備還能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。這一功能也是電力自動化系統(tǒng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的最基本功能[2]。

饋線自動化功能。配電網(wǎng)在運(yùn)行過程中，當(dāng)配電網(wǎng)中的某一個線路或構(gòu)件出現(xiàn)故障或運(yùn)行異常時，電力自動化系統(tǒng)能對運(yùn)行異常的區(qū)域或故障構(gòu)件進(jìn)行鎖定，并對出現(xiàn)故障的構(gòu)件或線路進(jìn)行快速定位。在鎖定故障點(diǎn)后能對故障點(diǎn)兩端的線路開關(guān)進(jìn)行自動控制，使配電網(wǎng)中的故障不會進(jìn)一步擴(kuò)大。這一功能能夠使相關(guān)維修人員在接到故障報(bào)警后快速了解配電網(wǎng)中的故障原因，提升搶修速度、縮短搶修時間，且由于故障區(qū)域得到及時斷電處理，能夠大幅度降低停電對社會大眾的生產(chǎn)、生活造成的損失與不良影響，全面增強(qiáng)了配電網(wǎng)運(yùn)行的安全性[3]。

電壓及無功管理功能。電力自動化系統(tǒng)技術(shù)能夠全面優(yōu)化整個配電網(wǎng)的無功分布狀態(tài)，并能夠根據(jù)配電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)對變壓器分接頭的檔位進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，并實(shí)現(xiàn)對配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償設(shè)備的投切進(jìn)行自動控制，使配電網(wǎng)所輸出的電壓合格，并將線損降到最低。

負(fù)荷管理。在以往電力公司運(yùn)行過程中，所應(yīng)用的電力負(fù)荷管理方式通常是對用電用戶的負(fù)荷量進(jìn)行分析與控制，但由于現(xiàn)階段已逐漸對需求側(cè)管理的高度重視，因此電力企業(yè)在運(yùn)行過程中已不再局限于對用戶負(fù)荷進(jìn)行管理，而是需積極調(diào)動社會大眾的積極性，使用戶能夠在用電過程中，結(jié)合自己實(shí)際用電需求及用電設(shè)備的特征，針對性地選擇符合自身特征的用電機(jī)制。通過這種給用戶積極參與的方式，能實(shí)現(xiàn)對分布式發(fā)電資源應(yīng)用情況的間接控制，是供電方與需求方達(dá)到一個供需平衡的狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)降低整體供電成本，節(jié)約電能的目的[4]。

自動讀表。本功能主要是通過相應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)將廣大用電用戶的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，該功能還能實(shí)現(xiàn)對用電數(shù)據(jù)的收集、存儲、統(tǒng)計(jì)，為電力公司在進(jìn)行電量統(tǒng)籌管理及電網(wǎng)建設(shè)中提供強(qiáng)而有力的數(shù)據(jù)支持。由于現(xiàn)階段我國多個地區(qū)都相繼出現(xiàn)了供電緊張現(xiàn)象，因此自動讀表功能還能幫助供電公司開展分時電價(jià)，全面提升電力公司對需求側(cè)的管理水平。

1.2 配電網(wǎng)管理自動化功能

設(shè)備管理。隨著我國不同地區(qū)的用電量不斷增大，現(xiàn)階段各個地區(qū)的配電網(wǎng)工程及規(guī)模也在不斷增大。因此在配電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中，以往全部依靠人工管理的管理方式已不再適用于現(xiàn)階段的配電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)模，需借助先進(jìn)的設(shè)備管理系統(tǒng)，結(jié)合整個配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)對配電網(wǎng)中的各個構(gòu)件進(jìn)行自動化管理。該功能還能結(jié)合空間地理信息系統(tǒng)，以地區(qū)內(nèi)整個電力系統(tǒng)的空間布局為基礎(chǔ)，運(yùn)用現(xiàn)代化的繪圖工具，在空間信息系統(tǒng)中將用電用戶的地理位置、電力系統(tǒng)接線路徑以及相應(yīng)的配電設(shè)備全部繪制到整個系統(tǒng)中，最終通過電力自動化系統(tǒng)技術(shù)，使相關(guān)工作人員可隨時隨地查看某一區(qū)域中的用電識別數(shù)量及用電量負(fù)荷狀態(tài)[5]。

檢修管理。配電網(wǎng)是一個非常負(fù)責(zé)的工程，整個系統(tǒng)需數(shù)量較多的構(gòu)件與設(shè)備。因此在運(yùn)行過程中經(jīng)常會出現(xiàn)一些設(shè)備故障或線路故障。通過電力自動化系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，能使配電網(wǎng)在發(fā)生故障以后第一時間確定故障點(diǎn)，并能結(jié)合故障發(fā)生原因制定針對性的故障維修技術(shù)，且通過對故障維修過程進(jìn)行全過程管理，能全面提升對配電網(wǎng)故障的檢修質(zhì)量及故障處理效率。

停電管理。將電力自動化系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用在配電網(wǎng)中，能夠?qū)νｋ娗闆r進(jìn)行科學(xué)管理。通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)夠制定出合理的停電計(jì)劃，并有效減少停電時間，縮小停電的范圍，全面提升電力企業(yè)對社會大眾的服務(wù)質(zhì)量。

用電管理。電力企業(yè)在日常運(yùn)營管理過程中，對廣大用戶的用電信息及用電費(fèi)用的管理是一項(xiàng)非常重要的工作內(nèi)容。電力自動化系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用能使該項(xiàng)工作全部實(shí)現(xiàn)信息化管理，通過計(jì)算機(jī)信息技術(shù)能實(shí)現(xiàn)對社會大眾的用電信息、電費(fèi)繳納狀態(tài)及分時電價(jià)計(jì)算等工作模塊進(jìn)行科學(xué)管理，全面提升整個電費(fèi)核算業(yè)務(wù)的工作質(zhì)量與工作效率。

2 電力自動化系統(tǒng)技術(shù)在配電網(wǎng)運(yùn)行管理中的應(yīng)用

2.1 自動化配電主站的構(gòu)建

基于電子自動化技術(shù)的配電自動化主站主要的應(yīng)用目的是實(shí)現(xiàn)對配電網(wǎng)饋線的自動調(diào)控功能，使配電網(wǎng)運(yùn)行過程中的所有數(shù)據(jù)都能被有效收集起來，且通過對這些數(shù)據(jù)的收集與分析保障配電網(wǎng)中不同構(gòu)件的正常運(yùn)行。通過配電主站，能實(shí)現(xiàn)對整個配電網(wǎng)線路進(jìn)行全過程監(jiān)測與調(diào)控。自動化配電主站在實(shí)際運(yùn)行過程中夠?qū)崿F(xiàn)多種智能化功能，主要包括：

平臺服務(wù)功能。整個自動化配電主站系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)多個服務(wù)功能，其中包括對配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)控和功能、線路的集成功能，配電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)的調(diào)度功能、報(bào)警功能、數(shù)據(jù)管理功能、系統(tǒng)訪問權(quán)限的設(shè)定等多個個性化服務(wù)功能；配電SCADA功能。該功能主要包括了對配電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的和搜集功能、對各項(xiàng)運(yùn)行信息與故障信息的處理與記錄功能、人機(jī)交互功能、對配電網(wǎng)的自動化調(diào)控與管理功能等。

故障分析功能。自動化配電主站在對故障進(jìn)行分析的過程中，主要分為自動分析、半自動分析、全自動分析等三種方式。在實(shí)際運(yùn)行過程中，該系統(tǒng)能通過對配電網(wǎng)中饋線的實(shí)際通信水平、自動化設(shè)備的應(yīng)用程度及配電網(wǎng)運(yùn)行過程中的實(shí)際用電負(fù)荷等多個因素，對配電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)控[6]。并可通過配電網(wǎng)運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)分析后，最終提煉出故障相關(guān)數(shù)據(jù)，并制定出針對性的電網(wǎng)故障處理方式，進(jìn)而保障整個饋線故障分析系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。與此同時，如在配電網(wǎng)運(yùn)行過程中同時出現(xiàn)多個不同故障，則該系統(tǒng)可同時對多個系統(tǒng)故障進(jìn)行平行處理，以此全面提升配電網(wǎng)的故障處理能力，最終有效保障配電網(wǎng)快速恢復(fù)供電。

數(shù)據(jù)分析與處理功能。在配電網(wǎng)應(yīng)用過程中，受外界現(xiàn)實(shí)因素的影響，經(jīng)常會有一些錯誤數(shù)據(jù)的出現(xiàn)。系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)收集中，這些錯誤數(shù)據(jù)會造系統(tǒng)對配電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)判斷失誤。為有效規(guī)避這一不良情況，該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析處理功能能將所收集到的數(shù)據(jù)運(yùn)用最小二乘法及加權(quán)法進(jìn)行針對性的處理與分析，最終得到配電網(wǎng)的真實(shí)運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 饋線自動化系統(tǒng)的構(gòu)建

在饋線自動化系統(tǒng)的創(chuàng)設(shè)過程中，首先需結(jié)合整個配電網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模及實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，面向配電網(wǎng)所在的區(qū)域進(jìn)行集約化管理。在此過程中，技術(shù)人員首先需對配電站中一些故障發(fā)生率較高的線路中安裝饋線自動化開關(guān)，使配電站在運(yùn)行過程中一旦某個線路出現(xiàn)故障，饋線自動化系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對該故障線路進(jìn)行隔離處理，最大限度避免線路故障的進(jìn)一步擴(kuò)大。對于配電網(wǎng)中一些無法進(jìn)行改造的線路，可在這類線路中安裝相應(yīng)的故障顯示器或故障報(bào)警器，使這些線路一旦發(fā)生故障其所在區(qū)域的報(bào)警器能第一時間發(fā)出警報(bào)、并鎖定故障位置，相關(guān)工作人員在接到預(yù)警后可及時對其所在線路展開相應(yīng)排查，最大限度縮小故障持續(xù)時間[7]。

在饋線自動化系統(tǒng)運(yùn)行過程中，其能實(shí)現(xiàn)對配電網(wǎng)運(yùn)行中的遙測、遙控、遙信、通訊、以及電力調(diào)控功能。能對整個配電網(wǎng)中的配電操作室、環(huán)網(wǎng)柜、分線柜及開關(guān)箱等設(shè)備進(jìn)行自動管理與調(diào)節(jié)，并能對整個配電網(wǎng)中的軟件系統(tǒng)進(jìn)行智能化管理，使其能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)進(jìn)行智能化的調(diào)控。通過該系統(tǒng)的應(yīng)用，使配電網(wǎng)在運(yùn)行中某個構(gòu)件出現(xiàn)故障時并不會對其他構(gòu)件或線路的正常運(yùn)行造成影響。

另一方面，該系統(tǒng)還能與配電網(wǎng)中的以太網(wǎng)交互儀、無線通信構(gòu)件等設(shè)備進(jìn)行有效連接，形成對整個配電網(wǎng)中的電源進(jìn)行全過程監(jiān)控，使配電網(wǎng)中的電源在發(fā)生任何故障時都能及時被檢測出來。且在配電網(wǎng)中的電流進(jìn)行輸入或輸出的過程中，饋線自動化系統(tǒng)能自動開啟線路保護(hù)，使配電網(wǎng)中的整個線路的輸入與輸出環(huán)節(jié)中都能得到有效的調(diào)控，最終實(shí)現(xiàn)對配電網(wǎng)中所有線路元件的智能化監(jiān)控。

2.3 自動化配電通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

基于電子自動化技術(shù)的自動化配電通信網(wǎng)絡(luò)在建設(shè)過程中，主要應(yīng)用的是無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，該技術(shù)的傳輸系統(tǒng)為PTN網(wǎng)絡(luò)。而光纖通訊網(wǎng)絡(luò)在與PTN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接過程中，需依托相應(yīng)的調(diào)度信息。在此過程中，在對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入時，相關(guān)研發(fā)人員需對PTN的傳輸接口及相應(yīng)的傳輸能力進(jìn)行充分考量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元層與網(wǎng)絡(luò)層之間的有機(jī)融合。

圖1 自動化配電通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

為保障整個配電線路運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，自動化配電通信網(wǎng)絡(luò)還需添加一個光纖VPN接口，通過這一接口的安裝，能夠大幅度降低整個配電網(wǎng)的自動化改造成本以及整個自動化系統(tǒng)的應(yīng)用周期，全面提升整個配電站在運(yùn)行過程中的使用壽命。通過這種無線傳輸方案，能夠使配電站運(yùn)行過程中產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)信息以及相應(yīng)的故障信息都順利傳輸?shù)阶詣踊潆娭髡鞠到y(tǒng)中，且在傳輸過程中，能夠經(jīng)過GPRS終端系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對配電站中的每個構(gòu)件進(jìn)行IP綁定以及通信路徑。最終該系統(tǒng)中形成一個專門的GPRS通信網(wǎng)絡(luò)，使整個配電站運(yùn)行中的數(shù)據(jù)傳輸與交流需求得到有效滿足。

綜上，配電網(wǎng)工程作為我國不可或缺的重要基礎(chǔ)配套設(shè)施之一，該電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行尤為重要。隨著科學(xué)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，將電力自動化系統(tǒng)技術(shù)全面應(yīng)用在配電網(wǎng)的正常運(yùn)行中，能夠全面提升整個配電網(wǎng)的運(yùn)行效率與運(yùn)行安全。因此，相關(guān)研發(fā)人員應(yīng)結(jié)合配電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行規(guī)模與運(yùn)行狀態(tài)，將電力自動化系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用在配電網(wǎng)不同的運(yùn)行環(huán)節(jié)中，通過一系列自動化、智能化系統(tǒng)的應(yīng)用，大幅度提升整個配電站的自動化運(yùn)行水平，使相關(guān)工作人員能夠通過電力自動化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對配電網(wǎng)的智能化管理，保障電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。