山西省太原市太原供電公司 張鵬飛

1 引言

在加快城市化建設進程的背景下，提高了對電力供應可靠性的要求。為了保證社會生產生活的基本電力需求，電力系統(tǒng)必須全面實現(xiàn)配電網自動化建設，將配電網自動化系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)和配電網結構相結合，監(jiān)測所有的配電數(shù)據提高配電網的監(jiān)控、診斷、隔離和故障控制效率，從而提高供電服務質量，擴大終端監(jiān)控范圍，節(jié)約配網運維成本。電力系統(tǒng)要全面實現(xiàn)配電網自動化建設，提高配電網故障檢測技術水平，為社會經濟發(fā)展提供優(yōu)質供電服務。在配電網自動化建設中，要明確配電網自動化系統(tǒng)的功能狀態(tài)，結合現(xiàn)有配電系統(tǒng)設施，制定配電網自動化的總體規(guī)劃，合理建設主站系統(tǒng)、通信網、配電網自動化線路和配電網自動化終端，確保配電網自動化系統(tǒng)的有效運行[1]。

2 電力系統(tǒng)配電網自動化

配電系統(tǒng)的功能配置主要是指配電網中與配電相關的各種設備之間的功能分配，包括主站系統(tǒng)、終端設備、通信網絡以及配電管理信息系統(tǒng)等。我國現(xiàn)在在對配電網進行自動化改造時，需要對各個系統(tǒng)中的功能進行合理的分配，主要是通過這些系統(tǒng)中各個功能來實現(xiàn)配電網自動化的目的。

根據我國現(xiàn)在電力市場以及配電網結構的特點，主要分為兩類：一類是以調度自動化系統(tǒng)為主要平臺；另一類是以配電自動化系統(tǒng)為主要平臺。具體來說，就是在主站系統(tǒng)中完成對不同區(qū)域配電網中各種設備數(shù)據的采集以及各種信息的分析、處理以及判斷，并根據判斷結果進行相關決策，最終完成對整個配電網絡的監(jiān)控和管理。這樣一方面可以方便對配電網進行調控，另一方面可以提高供電企業(yè)經濟效益，同時也能夠有效地防止事故發(fā)生。

第一類系統(tǒng)主要由調度自動化系統(tǒng)、配電監(jiān)控和配電管理信息系統(tǒng)等構成；第二類則是以繼電保護和自動化為主要手段，從而實現(xiàn)對配電網故障或者設備運行故障等進行控制的一種系統(tǒng)。目前我國的改造工程中，基本采用了第一類系統(tǒng)，只是部分地區(qū)會采用第二類系統(tǒng)。從未來發(fā)展趨勢來看，第二類系統(tǒng)將成為我國配電網自動化技術中一個重要發(fā)展方向[2]。配電網自動化系統(tǒng)的總體結構如圖1所示。

圖1 配電網自動化系統(tǒng)的總體結構

3 配電網自動化系統(tǒng)結構與具體功能

3.1 配電網自動化系統(tǒng)主要組成部分

在電纜系統(tǒng)配電網自動化分層模式中，主要包括配電主站、配電子站、配電終端、通信網絡等部分。

配電主站是整個配電網自動化系統(tǒng)中的核心部分，發(fā)揮著對整體配電網絡信息的收集，對系統(tǒng)的實時監(jiān)控，以及對數(shù)據的深度分析，實現(xiàn)對配電網信息的交換、傳輸，為這個配電網絡的高效運行提供有效保障。

配電子站則主要在分配層電網中發(fā)揮著承上啟下的功能。配電子站有序地排列在配電主站層中對接收到的信息實施初步處理，以降低配電主站運行壓力，以及實現(xiàn)對區(qū)域電網運行的監(jiān)督控制，提高整個配電自動化系統(tǒng)的高效運行。

配電終端的應用主要包括對整個配電系統(tǒng)運行的監(jiān)視以及對整個配電網的控制兩部分，是以配電網開關的方式對網絡進行控制，涉及各種型號變壓器的應用。開關控制終端與配電站監(jiān)控終端主要分布在配電主站與配電子站之間的連接位置，采用信息環(huán)網等方式控制配電網的信息交換[3]。

3.2 配電網自動化技術具體功能

一是數(shù)據采集和監(jiān)控功能。這是配電網自動化系統(tǒng)最為基礎的功能。借助這一功能工作人員能夠通過終端畫面對電網運行情況進行觀察，及時發(fā)現(xiàn)問題，并可以采用遠程操作的方式對配電設備進行修復。

二是故障自動隔離及恢復供電功能。一方面操作人員能夠通過開閘、合閘的方式來對整個配電網的輸入輸出進行有效控制，提高電力利用效率。另一方面，在電力系統(tǒng)故障時可以就近關閉閘門，將故障影響控制在最小范圍，采用遠程恢復供電的方式降低對人力、物力的消耗。

三是高壓及無功管理功能。這是整個配電網功能中較為高級的功能。通過進行軟件參數(shù)的合理編輯，輸入到自動化系統(tǒng)當中，實現(xiàn)對配電網的自主優(yōu)化，確保配電網處于較為良好的運行狀態(tài)，延長設備使用壽命，提高配電系統(tǒng)運行效率。

四是負荷管理功能。主要是通過對用電高峰時期進行減壓減載的方式來降低整個配電網絡的工作壓力。

4 電力系統(tǒng)中智能配電網設計的優(yōu)化策略

4.1 環(huán)網柜配置DTU終端

環(huán)網柜配置DTU終端，實現(xiàn)數(shù)據的實時監(jiān)控，提升自動化水平。每個環(huán)網柜內配置DTU終端，通過Radio無線方式將實時數(shù)據上送到DMS主站。實時遙測、遙信數(shù)據反映環(huán)網柜當前的運行狀態(tài)；主站的遙控命令，操作環(huán)網柜內的斷路器即時分合，實現(xiàn)停送電的快速操作，節(jié)省人力時間成本。DTU終端的保護及重合閘功能，快速切除故障和快速恢復供電，提高了供電可靠性。DTU終端配置48V后備電池，在交流主供電源失電時保持正常運行，并上送停電數(shù)據，為運行人員進行停電分析提供數(shù)據支撐[4]。

4.2 設計配電網集中監(jiān)控模塊

電力系統(tǒng)中智能配電網設計基于大數(shù)據的配電網通信運維監(jiān)控平臺中，集中監(jiān)控模塊作為平臺運行的重要模塊，對平臺監(jiān)測質量與運行效率具有直接影響。

平臺通過統(tǒng)一的采集功能，實時采集配電網運行過程中，各項通信運維作業(yè)的動態(tài)數(shù)據。將采集到的數(shù)據與數(shù)據源進行匹配處理，處理后上傳至監(jiān)控平臺的前置工作站，通過調控一體化的處理方式，反映配電網終端的可用率，為運維工作人員提供配電網變壓器終端的運行狀況。運維工作人員對配電網終端運行參數(shù)與配置信息進行統(tǒng)一管理，溝通平臺前置工作站與采集設備、監(jiān)測設備之間的信息傳遞，并下發(fā)對應的監(jiān)控任務。平臺的集中監(jiān)控模塊對采集到的動態(tài)數(shù)據進行集中展示，并通過人工智能技術，對各項動態(tài)數(shù)據進行關聯(lián)，調控平臺內的數(shù)據源的分布情況。集中監(jiān)控模塊以監(jiān)控配電網通信運維作業(yè)為核心，對配電網變電站、配電線路、配電變壓器以及配電網綜合進行全方位的監(jiān)控。由于配電網運行過程中，通信運維作業(yè)與其他配電網結構之間為隸屬關系，需要對配電網的各個結構進行逐級監(jiān)控，才能更加全面地獲取配電網的實際運行狀況。

4.3 通信運維作業(yè)監(jiān)控數(shù)據庫設計

在進行智能配電網設計時，首先，選取適用于配電網運行的數(shù)據庫工具，自定義監(jiān)控數(shù)據的類型、長度約束關系，根據企業(yè)內部配電網的各項管理業(yè)務，設計具體的監(jiān)控數(shù)據表結構。對通信運維作業(yè)監(jiān)控數(shù)據進行有針對性、有邏輯地存儲。在平臺通信運維作業(yè)監(jiān)控數(shù)據庫中，布設內外網防火墻，內外網防火墻采用平臺安全訪問策略，嚴格控制平臺中監(jiān)控數(shù)據的訪問權限，實現(xiàn)精細化、智能化的平臺訪問控制，提高平臺運行中網絡安全的有效性。通過監(jiān)控數(shù)據庫表的智能化共享交互技術，盡可能地將監(jiān)控數(shù)據的交互過程集中，避免配電網監(jiān)控數(shù)據在實際應用過程中出現(xiàn)泄漏、篡改等問題，提高配電網監(jiān)控數(shù)據存儲的安全性與可靠性。

4.4 利用數(shù)學算法，構建配網模型

隨著配網自動化的建設發(fā)展，這一問題也得到重視并進行了大量相關研究并融入了多種數(shù)學算法，如啟發(fā)式算法、免疫算法等。

基于最小生成樹算法研究相對完善，而且這一理論在微型處理器的深入開發(fā)中對配電網內多種難題的解決效果顯著。智能配電網饋線中的眾多分段開關和聯(lián)絡開關亦可看作節(jié)點，完全具備最小生成樹理論的應用條件，且這一理論在配電網絡拓撲結構、數(shù)學建模分析、饋線分析和網絡重構等方面具有其他算法不能比擬的優(yōu)越性。

4.5 加強配電網設計質量

要加強智能配電網設計質量，針對耗能較高、使用頻率較高的電力設備，應進行及時更換與替代；對配電網的技術工藝進行不斷優(yōu)化，將現(xiàn)代化信息技術和網絡技術充分結合其中，使電力系統(tǒng)中智能配電網設計在多元化技術的支持下順利實現(xiàn)，借助信息系統(tǒng)的匯總功能以及數(shù)據分析功能，制作并展示配電網規(guī)劃模型，確保配電網的整體結構能夠真實、立體地呈現(xiàn)在人們面前，可以借助三維圖形轉動功能致使圖像至任何角度實施旋轉，更有利于查看。

借助調度扶持體系設置SCADAEMS端口，隨后借助地理圖、信息和主接線圖針對配網實施智能解析。調度扶持體系可直接接通接口服務器與SCADA/EMS等系統(tǒng)與可視化系統(tǒng)關聯(lián)起來，隨后各自區(qū)域要設立隔離裝置。系統(tǒng)數(shù)據傳輸結構如圖2所示。從而在實際分析過程中，對規(guī)劃工作存在的問題進行及時解決，盡可能地降低安全事故的擴散范圍，確保各項故障導致的配電網損失有效降低。

圖2 系統(tǒng)數(shù)據傳輸結構

4.6 實行自動化管理

對配電網系統(tǒng)開展自動化建設是提高其電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行狀態(tài)的有效手段之一。大數(shù)據技術的應用可以實現(xiàn)對地理影像、電網結構以及所涉及的相關數(shù)據信息進行有效整合，構建出完善的自動化系統(tǒng)，進而有效實現(xiàn)供電功能與配電功能的自動化。通過對配電網進行全面的自動化建設，可以使其無論是在正常運行狀態(tài)下還是發(fā)生故障時都處于被監(jiān)測狀態(tài)。自動化建設可以使配電網相關系統(tǒng)在實際運行中將各個設備的參數(shù)以圖片和數(shù)據統(tǒng)計分析圖方式傳送至中控室。

5 結語

隨著當前電力系統(tǒng)的進一步發(fā)展，自動化已經成為其主要的發(fā)展方向，未來電力系統(tǒng)運行自動化水平也將進一步提升。因此，電力企業(yè)必須認識到配電網自動化技術應用的重要性，在電力系統(tǒng)運行中建立起完善的配網自動化系統(tǒng)，并且做好軟硬件系統(tǒng)配置，重視提高系統(tǒng)運行效率，加強運行設備管理維護，以減少故障發(fā)生次數(shù)，保障電力系統(tǒng)運行效益最大化，也為電力企業(yè)持續(xù)發(fā)展提供更多動力支持。