王躍強(qiáng) 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(biāo)[1]。在電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，電力設(shè)備運(yùn)行存在一定的不確定性。電力系統(tǒng)能夠使高負(fù)荷供電站的運(yùn)行更加穩(wěn)定，在其運(yùn)行過程中，采用自動(dòng)化技術(shù)檢測設(shè)備、處理信號(hào)，能夠優(yōu)化與重組電力系統(tǒng)各項(xiàng)功能，進(jìn)而有效地控制電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行[2]。為了保證電力設(shè)備運(yùn)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(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，增強(qiáng)其運(yùn)轉(zhuǎn)的質(zhì)量。計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)是電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的核心技術(shù)，通過遙測、遙控、遙調(diào)等功能，達(dá)到電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)高精度采集、遠(yuǎn)距離通信傳輸目的。有研究人員針對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化中遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用展開研究，對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)遙控、遙調(diào)、遙測、遙信4個(gè)方面的優(yōu)勢展開描述[3]。還有研究人員對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用展開研究，分析了遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)在電力系統(tǒng)運(yùn)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(jìn)行深入研究，并提出遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)擴(kuò)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(dòng)化控制的效率與質(zhì)量水平，本文引入計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)，開展了其在電力系統(tǒng)自動(dòng)化應(yīng)用的研究，為促進(jìn)電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高時(shí)效運(yùn)行做出貢獻(xiàn)。

1 基于計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制的電力系統(tǒng)自動(dòng)化應(yīng)用研究

在開展基于計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化應(yīng)用研究前，首先，對(duì)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)做出分析，其組成結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)組成示意圖

如圖1所示，計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)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(xiàng)技術(shù)的電力系統(tǒng)自動(dòng)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(gè)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(dòng)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(qǐng)求后，將采集到的數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸給主站，實(shí)現(xiàn)基于計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)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(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)范圍，達(dá)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(biāo)準(zhǔn)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(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化傳輸信息進(jìn)行有效處理[6]。針對(duì)電力系統(tǒng)中高頻諧波信號(hào)來說，利用調(diào)制技術(shù)，將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，在電力系統(tǒng)接收端位置，還原模擬信號(hào)，形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行中電流與電壓方式通信傳輸目標(biāo)。

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(yùn)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(dòng)化運(yùn)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(hào)及說明，如表1所示。

表1 循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約符號(hào)及說明

控制電力系統(tǒng)循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約符號(hào)字節(jié)含8位二進(jìn)制碼，在自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳輸過程中加上起始位、停止位與偶校驗(yàn)位，先進(jìn)行低位的循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸，后進(jìn)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(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行目標(biāo)。

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(duì)電力系統(tǒng)內(nèi)的各項(xiàng)電子信息進(jìn)行二次加工，即電力系統(tǒng)信道編碼，避免計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制信息數(shù)據(jù)受到不確定因素的干擾，進(jìn)而提升電力系統(tǒng)自動(dòng)化抗干擾能力，減少電力系統(tǒng)運(yùn)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(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)信息。在此基礎(chǔ)上，采用差錯(cuò)控制的方式，對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行中可檢錯(cuò)的碼進(jìn)行檢錯(cuò)重發(fā)處理，原理示意圖如圖2所示。

圖2 檢錯(cuò)重發(fā)示意圖

如圖2所示，檢錯(cuò)重發(fā)采用雙向通道，只檢查錯(cuò)誤不糾正錯(cuò)誤，針對(duì)錯(cuò)誤編碼要求自動(dòng)重發(fā)，提高電力系統(tǒng)自動(dòng)化實(shí)時(shí)通信效率。在此基礎(chǔ)上，采用線性分組碼，對(duì)檢錯(cuò)重發(fā)后的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容進(jìn)行編解碼處理，削減信號(hào)傳輸差錯(cuò)，確保電力系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，提升計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制的效率與質(zhì)量[8]。

2 應(yīng)用測試分析

2.1 測試準(zhǔn)備

選取R配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)作為此次應(yīng)用測試的目標(biāo)對(duì)象。該配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)具體設(shè)備配置，如表2所示。

表2 R配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備配置

R配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)完成建投后，其自動(dòng)化設(shè)備覆蓋率達(dá)到了98.4%，轄區(qū)內(nèi)所有線路的覆蓋率達(dá)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(tái)的自動(dòng)化終端，未能完全達(dá)到自動(dòng)化建投目標(biāo)，其電力系統(tǒng)自動(dòng)化應(yīng)用效果不佳。R配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的AVC值大多數(shù)由調(diào)度自動(dòng)化維護(hù)員錄入，效率較低，耗費(fèi)的人力資源較大。且該電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，調(diào)度端及監(jiān)控后臺(tái)產(chǎn)生了不同的遙信誤報(bào)信息，導(dǎo)致遙控成功率較低，影響了自動(dòng)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(dòng)化控制方法，開展應(yīng)用測試。

2.2 應(yīng)用效果分析

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

其中，Rx表示電力系統(tǒng)自動(dòng)化遙控成功次數(shù)；R表示電力系統(tǒng)自動(dòng)化遙控總次數(shù)。遙控成功率越高，說明計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制效果越好，電力系統(tǒng)自動(dòng)化應(yīng)用質(zhì)量水平越高，反之同理。引入對(duì)比分析的方法原理，將上述本文提出的自動(dòng)化控制方法的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)置為實(shí)驗(yàn)組，將不使用自動(dòng)化控制方法的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)置為對(duì)照組，對(duì)比2種方法的自動(dòng)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(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際遠(yuǎn)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(dòng)化控制全過程，統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)遙控成功與失敗對(duì)應(yīng)的次數(shù)，計(jì)算遙控成功率，并做出客觀對(duì)比，結(jié)果如表3所示。

表3 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)遙控成功率對(duì)比結(jié)果

通過表3的對(duì)比結(jié)果可以看出，2組電力系統(tǒng)自動(dòng)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(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，遙控成功次數(shù)較多，遙控成功率達(dá)到了98.75%以上，符合《配電自動(dòng)化實(shí)用化驗(yàn)收細(xì)則》遙控成功率大于98%的指標(biāo)要求，遙控成功率明顯高于對(duì)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(dòng)化應(yīng)用效果優(yōu)勢顯著。

3 結(jié)束語

綜上所述，計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)在電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行中起到了至關(guān)重要的作用。為了提升電力系統(tǒng)自動(dòng)化應(yīng)用質(zhì)量水平，本文利用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)，開展了其在電力系統(tǒng)自動(dòng)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(dòng)化遙控成功率，達(dá)到了98.75%，符合規(guī)定的指標(biāo)要求，對(duì)提升電力系統(tǒng)供電可靠性與服務(wù)質(zhì)量、促進(jìn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化建設(shè)發(fā)展具有重要研究意義。