山東博瑞電氣科技有限公司 郭廣輝

配電自動化技術隨著現(xiàn)代科技的進步而不斷完善，現(xiàn)已逐漸被應用到電力行業(yè)各個領域中，且成為建設智能配電網(wǎng)的核心技術體系。在新時代背景下，各產業(yè)領域均趨向智能化、自動化發(fā)展，電力行業(yè)也不例外，配電網(wǎng)建設期間積極引進各類配電自動化技術，力圖打造可靠完整的智能配電網(wǎng)運行體系。尤其在“十四五”背景下，國家對智能配電網(wǎng)建設不斷強調，在該視域下，以配電自動化為技術核心的智能配電網(wǎng)持續(xù)建設。

1 電力行業(yè)基于配電自動化技術建設智能配電網(wǎng)的時代背景

電力現(xiàn)已成為社會產業(yè)建設及居民日常生活不可或缺的能源類型，據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，我國近年來用電量逐年上升，為滿足電力需求，發(fā)電量穩(wěn)步提升，用電量與發(fā)電量的逐年提升給電力行業(yè)配網(wǎng)建設造成一定難度，電力供給配送難度增大，在該情況下，電力行業(yè)將重點轉向智能配電網(wǎng)建設，并強調配電自動化技術在智能配電網(wǎng)建設中的作用。

步入“十四五”階段后，各地方均基于“十四五”規(guī)劃指導文件而完善自身電力行業(yè)建設規(guī)劃，基于現(xiàn)代能源體系框架而不斷加快智能微電網(wǎng)、智能電網(wǎng)設施的建設，將智能調節(jié)、互補互濟、源網(wǎng)荷儲銜接、清潔能源消納、清潔能源存儲、邊遠電力輸送等方面作為現(xiàn)代配電網(wǎng)建設核心，并積極引入配電自動化技術，堅持以網(wǎng)架為平臺進行多元互動，在保障電力安全供應配給的同時，全面提升配電網(wǎng)運營的智能化、智慧化程度[1]。由此可見，無論是逐年提升的發(fā)電量、用電量數(shù)據(jù)，還是“十四五”規(guī)劃文件的指導要求，均驅動著電力行業(yè)趨向智能化發(fā)展，在該形勢下，智能配電網(wǎng)建設已成為電力行業(yè)發(fā)展的大趨勢。

2 基于某智能配電網(wǎng)建設實例的配電自動化技術應用分析

2.1 智能配電網(wǎng)建設實例概況

筆者所處電網(wǎng)企業(yè)屬于當?shù)仃P鍵性配電網(wǎng)輸配企業(yè)，運行是否穩(wěn)定可直接決定當?shù)剌斉潆妼嵭?，步入“十四五”?guī)劃階段后，本公司順應政府號召及地方倡議，結合當?shù)貙嶋H情況而積極探索智能配電網(wǎng)建設體系。當?shù)毓╇妳^(qū)域覆蓋面積4.98km2，涉及兩座變電站（110kV），在長期發(fā)展中已建成2條配網(wǎng)專線、6個配電環(huán)網(wǎng)（10kV），14回總干線饋線以及開關站26座，配電網(wǎng)規(guī)模體系完整，已具備智能配電網(wǎng)建設基礎。本公司將智能配電網(wǎng)建設作為現(xiàn)階段重要發(fā)展內容，并積極引進前沿技術手段構建配電自動化技術體系，以配電自動化技術為支撐強化智能配電網(wǎng)建設效果。

2.2 智能配電網(wǎng)總體架構框架

本公司在建設智能配電網(wǎng)過程中，充分整合配電自動化技術，此時應注意，配電自動化技術并非為固定單一的技術類型，而是指用于配電網(wǎng)建設運營的多元化自動化技術，屬于技術集成體，而本公司為促進智能配電網(wǎng)建設目標的實現(xiàn)，從多個角度出發(fā)完善總體架構框架，確保各配電自動化技術能夠切實提升配電網(wǎng)的智能化、自動化、智慧化程度，并借助多層級總體架構框架而助力智能配電網(wǎng)的建設工作，以便智能配電網(wǎng)的建設與實現(xiàn)。

本公司所構建的智能配電網(wǎng)總體架構框架主要包括3個層級，分別為主站層（位于本公司配電網(wǎng)調度控制中心，該層級具備數(shù)據(jù)采集處理、電力智能調度、故障隔離恢復等功能，可在智能配電網(wǎng)體系中實現(xiàn)“總體規(guī)劃控制”，且可為多層級分布實施智能配電控制措施奠定基礎。主站層由B/S結構組成，可配合配電自動化技術實現(xiàn)多種功能）、通訊層（可在所有變電站中實現(xiàn)連接，實現(xiàn)變電站配電數(shù)據(jù)的整合共享，可為配電自動化集中管控提供助力）、終端層（主要涉及線路監(jiān)控終端、配變監(jiān)測終端、配電所監(jiān)控終端、開閉所監(jiān)控終端等，可實現(xiàn)對柱上開關、配變、開關站、配電站、環(huán)網(wǎng)柜的電力運行數(shù)據(jù)的實時采集。當終端層完成數(shù)據(jù)采集后，則由通訊層將實時采集數(shù)據(jù)傳輸至主站層，以此實現(xiàn)配電網(wǎng)統(tǒng)一調配與管控）。

在3個層次的相互協(xié)同作用下，使配電自動化技術良好融入智能配電網(wǎng)體系中，為多元化智能管控功能的實現(xiàn)奠定了良好框架結構基礎。完整的智能配電網(wǎng)總體架構框架是發(fā)揮配電自動化技術功能的基礎，對智能配電網(wǎng)的建設具有顯著促進作用，是本公司智能配電網(wǎng)建設體系的重要一環(huán)。

2.3 故障識別及快速定位算法

配電網(wǎng)運行過程中可能會發(fā)生各類故障問題，直接影響配電網(wǎng)運行穩(wěn)定性，本公司在構建智能配電網(wǎng)過程中，借助配電自動化技術設計了故障識別及快速定位算法，在上述所構建的智能配電網(wǎng)框架程序內錄入故障信息，分別將1、0設定為“故障出現(xiàn)時所對應的故障狀態(tài)”“無故障時的最小配電區(qū)域狀態(tài)”，借助1、0而簡單直觀地了解與確認故障區(qū)域。以本公司D1～D7配電區(qū)域線路為例，其結構如圖1所示。

圖1 D1～D7配電區(qū)域線路模型

結合圖1所示，本公司D1～D7配電區(qū)域線路積極銜接配電自動化技術，并基于配電自動化技術設計故障識別與快速定位算法，如下所示：

式中：S（Di）分別是指1～4個配電區(qū)域的運行狀態(tài)，K1與K2表示線路兩側出現(xiàn)開關合位，即斷路裝置，S1至S6則為饋線終端。在該線路結構中，若經fi（如fk1-fs1等）為故障識別判斷算法，經判定后則得出各個饋線區(qū)域所對應的故障信息，若電流流經故障線路，則會判定為“1”，此時有fi=1，即故障狀態(tài)，若無故障則表示為fi=0，將算法程序進一步演算，則會得出S（Di）=1，此時可直接完成故障點的定位。

本公司某階段的多條線路故障識別判定結果見表1，該配電自動化故障識別與快速定位算法極大提高了本公司配電網(wǎng)運行的智能化程度，可使技術人員在較短時間內完成線路故障的識別與定位，為技術人員解決故障問題提供依據(jù)，在一定程度上縮減了故障響應時間，保障了故障處理效率，由此可見，以配電自動化技術為核心的故障識別及快速定位算法對智能配電網(wǎng)的穩(wěn)定運行具有良好促進作用。

表1 本公司某階段的多條線路故障識別判定結果

2.4 無線傳感器安全態(tài)勢感知

智能配電網(wǎng)建設過程中，不僅提升了傳統(tǒng)配電網(wǎng)結構的智能化程度，還在一定程度上增大了配電網(wǎng)結構的復雜程度，本公司考慮到這一情況，為最大限度保障智能配電網(wǎng)運行安全性，在配電自動化技術運用過程中引入了無線傳感器裝置，合理選取智能配電指標，對電網(wǎng)線路負載、電網(wǎng)態(tài)勢電壓進行運算，以配電自動化技術運算而完成安全態(tài)勢的感知，并進一步分析智能配電網(wǎng)的風險等級[2]。

本公司借助無線傳感器感知智能配電網(wǎng)安全態(tài)勢時，綜合考慮接入電阻、電信號傳感指標、電信號負荷指標等關鍵參數(shù)，選取線路復雜能力、態(tài)勢分布水平作為判斷智能配電網(wǎng)運行安全性的指標，通過配電指標明確安全態(tài)勢。本公司將指標相對應的無線傳感器裝置安裝配置結束后進行運行，采集指標數(shù)據(jù)，獲得不同運行時間狀態(tài)下線路負載電壓及態(tài)勢電壓數(shù)據(jù)，并計算出相應的差值，具體結果見表2。

表2 本公司智能配電網(wǎng)不同運行時間狀態(tài)下線路負載電壓及態(tài)勢電壓數(shù)據(jù)

結合表4數(shù)據(jù)可見，本公司在不同運行時間狀態(tài)下的線路負載電壓與態(tài)勢電壓均處于規(guī)范狀態(tài)，且差值穩(wěn)定，并未對智能配電網(wǎng)的穩(wěn)定運行造成負面影響。結合本公司實踐運行情況來看，通過無線傳感器這一自動化裝置，而切實發(fā)揮出了配電自動化技術在本公司智能配電網(wǎng)中的作用，幫助本公司精細化感知了解智能配電網(wǎng)的安全態(tài)勢水平，為智能配電網(wǎng)在當?shù)貐^(qū)域內的穩(wěn)定運行創(chuàng)造了良好條件。

2.5 智能配電網(wǎng)實時仿真系統(tǒng)

基于“十四五”規(guī)劃及當?shù)赜秒姂B(tài)勢構建智能配電網(wǎng)過程中，本公司以配電自動化技術為基礎搭建了實施仿真系統(tǒng)，該仿真系統(tǒng)可實現(xiàn)預處理仿真及配電網(wǎng)運行仿真模擬，此外，該實時仿真系統(tǒng)還與公司內部智能配電網(wǎng)人工智能專家?guī)煜噙B接，可調取專家?guī)靸葰v史故障處理數(shù)據(jù)等相關信息，可為智能配電網(wǎng)故障快速解決提供依據(jù)。在實際運行期間，本公司借助該實時仿真系統(tǒng)而了解智能配電網(wǎng)未來階段的運行狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)潛在風險隱患，則可提前處理應對。

除此之外，本公司還將實時仿真系統(tǒng)運用到了智能配電網(wǎng)故障預處理階段中，借助前文所述算法程序而完成故障識別與快速定位后，對接智能配電網(wǎng)人工智能專家?guī)?，結合故障表現(xiàn)調取相應的歷史故障處理案例信息，自動化擬定故障解決方案后，則輸入實時仿真系統(tǒng)內，借助實時仿真系統(tǒng)模擬故障解決方案的運用過程，提前了解故障處理情況[3]。

本公司在構建實時仿真系統(tǒng)期間，以CIM為基礎搭建了智能配電網(wǎng)模型，引入配電自動化技術中圖模轉換軟件，提取CIM模型數(shù)據(jù)信息，將其轉化為智能配電網(wǎng)初始RTDS數(shù)據(jù)。在此基礎上將RTDS數(shù)據(jù)上傳至CIM智能配電網(wǎng)模型內，對模型細節(jié)信息進行調整后，則可獲得符合公司實際情況的智能配電網(wǎng)仿真模型。在智能配電網(wǎng)仿真模型內，同樣具備全文所屬框架的仿真結構，在建模運用期間，則結合終端層、通訊層及主站層的結構特征對初始智能配電網(wǎng)仿真模型進行細化，并加以拓撲分析，經系統(tǒng)配置調節(jié)后，所獲得的智能配電網(wǎng)模型能夠具備完整的仿真功能。完成智能配電網(wǎng)仿真模型構建后，還保障仿真模型數(shù)據(jù)獲取效果，在智能配電網(wǎng)主站、配電終端、RTDS之間搭建通暢的數(shù)據(jù)關聯(lián)共享渠道，為模型仿真模擬過程提供保障。

本公司完成實時仿真系統(tǒng)的模擬構建后，主要將該仿真系統(tǒng)用于智能配電網(wǎng)開關狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)運行監(jiān)測中，本公司某線路的開關狀態(tài)實時仿真數(shù)據(jù)見表3，其中K1～K7代表線路開關?！笆奈濉币?guī)劃對電力行業(yè)配電網(wǎng)建設提出了智能化要求，本公司在配電網(wǎng)建設期間充分響應號召，結合配電自動化技術而搭建了智能配電網(wǎng)實時仿真系統(tǒng)，主要對電網(wǎng)內部各線路開關的運行狀態(tài)進行監(jiān)控與檢測，若發(fā)現(xiàn)某開關狀態(tài)不符合運行要求，則可直接借助主站內的智能管控平臺進行自動化調節(jié)，繼而確保本公司智能配電網(wǎng)開關設施可時刻處于規(guī)范狀態(tài)下。

綜上所述，智能配電網(wǎng)是現(xiàn)代電力產業(yè)未來階段的發(fā)展核心，在實際發(fā)展建設過程中，本公司積極響應“十四五”規(guī)劃，結合當?shù)仉娏Y構體系實際情況而構建了符合需求的智能配電網(wǎng)體系，在此期間，在明確智能配電網(wǎng)總體規(guī)劃框架基礎上，充分運用配電自動化技術，如設計故障識別及快速定位算法、無線傳感器安全態(tài)勢感知、實時仿真系統(tǒng)智能管控等，在各類配電自動化技術的協(xié)同運用下，最大限度提高了本公司智能配電網(wǎng)建設質量，切實發(fā)揮出了配電自動化技術的功能優(yōu)勢。