智能電網(wǎng)在配電線路中的應(yīng)用

摘要：配電線路是連接用戶和電力系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是電力系統(tǒng)對用戶服務(wù)質(zhì)量的高低與服務(wù)水平可靠性的體現(xiàn)。隨著我國電力系統(tǒng)的不斷創(chuàng)新與改革，電力企業(yè)也面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)和壓力，因此在配電線路中進行智能電網(wǎng)的應(yīng)用是提高線路配電可靠性、促進我國電網(wǎng)發(fā)展的重要途徑。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；配電線路；監(jiān)測診斷系統(tǒng)；配電自動化

中圖分類號：TM247 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）16-0115-02

1 智能電網(wǎng)及智能輸電概述

智能電網(wǎng)是以雙向高速的、集成的通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，利用先進的測量技術(shù)和傳感技術(shù)、先進的決策系統(tǒng)、完善的控制方法來經(jīng)濟、安全、可靠、高效地進行電網(wǎng)的使用，因此也稱為電網(wǎng)的智能化。智能電網(wǎng)主要的特點包括激勵、自愈、抵御攻擊、容許接入不同的發(fā)電形式以及促進資產(chǎn)和電力市場的高效優(yōu)化運行。相比于傳統(tǒng)的電網(wǎng)，智能電網(wǎng)具備了堅強的電網(wǎng)技術(shù)支撐體系和基礎(chǔ)體系，能有效防御各種外部攻擊和干擾，能接入大量的可再生能源和清潔能源，且能通過傳感器技術(shù)、自動控制技術(shù)、信息技術(shù)與電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的融合，能對電網(wǎng)可能的故障及時發(fā)現(xiàn)，防止大面積停電現(xiàn)象的出現(xiàn)，使得電力設(shè)備的使用效率有效提高，電能損耗大幅度降低，從而使得電網(wǎng)的運行更加高效和經(jīng)濟。電力系統(tǒng)中配電線路的智能輸電一般包括以下兩方面：一方面，能廣泛應(yīng)用直流輸電和柔性交流技術(shù)來對現(xiàn)有的電網(wǎng)資源進行充分利用，從而使得配電線路輸送能力和穩(wěn)定性提高，促進電網(wǎng)運行優(yōu)化的同時使得輸電成本降低。另一方面，配電線路能夠建立起涵蓋全國范圍的能源輸送及配電線路監(jiān)測診斷系統(tǒng)，能對設(shè)備運行狀態(tài)和微氣象信息進行及時采集，促進電網(wǎng)配電線路輸電效率的提高。

2 智能電網(wǎng)在配電線路中的應(yīng)用

2.1 基于智能電網(wǎng)的配電線路監(jiān)測診斷系統(tǒng)

智能電網(wǎng)配電線路在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)由監(jiān)測信息、通信網(wǎng)絡(luò)、線路檢測分機、地市局電網(wǎng)公司、省電網(wǎng)公司以及國家電力總部組成，此系統(tǒng)將多個檢測設(shè)備的功能進行了綜合，能夠?qū)τ绊戯L(fēng)偏、絕緣子污染、導(dǎo)線溫度、舞動、覆冰雪、桿塔傾斜和桿塔防盜等信息進行及時的采集。利用GPRS通信功能來將采集信息向地市局電網(wǎng)監(jiān)測中心發(fā)送，電網(wǎng)監(jiān)測中心人員分析相關(guān)的監(jiān)測信息，按照配電線路智能算法的不同和實驗結(jié)果得出功能不同的監(jiān)測判斷。智能電網(wǎng)配電線路在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)能對配電線路設(shè)備運行狀況和微氣象信息進行及時全面的監(jiān)控，系統(tǒng)的設(shè)計包括監(jiān)測主分機和監(jiān)測副分機，其中監(jiān)測主分機主要進行設(shè)備運行狀態(tài)參量、微氣象信息的采集以及溫度數(shù)據(jù)和節(jié)點加速度的無線傳輸。主要組成模塊有微氣象監(jiān)測單元、微處理器、桿塔監(jiān)測單元、絕緣子監(jiān)測單元、GPRS通信模塊和電源模塊等。監(jiān)測副分機主要進行節(jié)點加速度及導(dǎo)線溫度的無線傳輸和采集，主要組成模塊有溫度傳感器、加速度傳感器和外圍電路等。此系統(tǒng)以智能電網(wǎng)為基礎(chǔ)，通過GPRS無線通信和ZIGBEE無線網(wǎng)的有效結(jié)合，使得配電線路在監(jiān)測過程中數(shù)據(jù)傳輸引入的難題被解決，尤其是導(dǎo)線監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸與采集問題，從而成功實現(xiàn)了電網(wǎng)系統(tǒng)中配電線路運行狀態(tài)的在線全面監(jiān)測與故障及時診斷解決。

2.2 基于智能電網(wǎng)的配電線路多功能電能表

以智能電網(wǎng)為基礎(chǔ)的配電線路多功能電能表主要是根據(jù)電能計量芯片加微處理器的方案來進行設(shè)計的。其主要組成結(jié)構(gòu)有監(jiān)控與計量傳感器、用戶標準計量設(shè)備、電能計量芯片和RS-485轉(zhuǎn)換器等，此電能表能使得電力系統(tǒng)中配電線路實現(xiàn)電能計量、參數(shù)顯示和計量監(jiān)控等功能。其中計量和顯示模塊通過電能計量芯片的利用來進行用戶消耗電能和電氣參數(shù)的精確計量和采集，然后在微處理器中輸入標準結(jié)果進行判斷和運算。而且，微處理器的外部設(shè)備能將這些電參數(shù)實時顯示；配電線路的配電監(jiān)控模塊利用RS-485總線來采集電能參數(shù)，通過微處理器分析軟件來對采集到的數(shù)據(jù)進行比較和分析，以判斷配電線路中有無違章用電現(xiàn)象。基于智能電網(wǎng)的配電線路多功能電能表中的計量芯片一般使用AITT026A，它是一種精度較高的三相電能計量芯片，有一個串行口，該芯片功能全面且精度較高，在配電線路合相和分相狀態(tài)下都能精確地計量視在功率、無功功率和有功功率等電能參數(shù)，一般在三相電路中功率因數(shù)、有效值、能量和功率測量中應(yīng)用廣泛。應(yīng)用智能電網(wǎng)所設(shè)計的配電線路多功能電能表，不僅能實現(xiàn)多種電氣參數(shù)的計量和采集，還能實時監(jiān)控用戶的用電數(shù)據(jù)，有效地避免和控制竊電現(xiàn)象，使得電力系統(tǒng)的用電和售電實現(xiàn)合理化和公平化。

2.3 基于智能電網(wǎng)的線路配電自動化

基于智能電網(wǎng)的線路配電自動化改造是一項比較復(fù)雜和龐大的工程，該工程主要包括電網(wǎng)配電自動化終端系統(tǒng)、主站系統(tǒng)和子站系統(tǒng)的設(shè)計。主站系統(tǒng)主要由配電SCADA主站系統(tǒng)、配電AM/GIS/FM應(yīng)用子系統(tǒng)和配電應(yīng)用軟件子系統(tǒng)組成。其中配電應(yīng)用軟件子系統(tǒng)主要是在配電線路的智能自動化改造完成之后，為了使得系統(tǒng)的技術(shù)標準滿足要求，對配電線路智能自動化中關(guān)鍵系統(tǒng)的故障診斷和恢復(fù)功能進行調(diào)試。由于配電線路具有涉及面廣、監(jiān)控設(shè)施多的特點，配電主站無法和線路中的所有監(jiān)控設(shè)施直接連接，因此需要在線路中配設(shè)中間級，也就是配電線路子站系統(tǒng)。子站系統(tǒng)能實現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備、環(huán)網(wǎng)柜和柱上開關(guān)的管理，使得配電線路饋線合閘、饋線監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集等功能得以實現(xiàn)。電網(wǎng)配電線路自動化的終端系統(tǒng)主要是對配電變壓器、開閉所和柱上開關(guān)等進行監(jiān)控，與主站系統(tǒng)和子站系統(tǒng)互相配合以保證配電線路的優(yōu)化可靠運行。基于智能電網(wǎng)的線路配電自動化改造使得電網(wǎng)配電線路的運行狀態(tài)得到及時的監(jiān)控，促進了電網(wǎng)調(diào)度可靠安全性的提高，為配電線路的進一步智能化創(chuàng)造了條件。

3 結(jié)語

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及電力系統(tǒng)的不斷改革創(chuàng)新使得配電線路的運行也趨于智能化，本文首先對智能電網(wǎng)及輸電智能化的定義和特點做了討論，在此基礎(chǔ)上，從基于智能電網(wǎng)的在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的實現(xiàn)、多功能電能表的設(shè)計和配電自動化的改造三個方面闡述了智能電網(wǎng)在配電線路中的應(yīng)用，對于提高智能電網(wǎng)運行的安全可靠性、促進電網(wǎng)智能化的進一步發(fā)展意義重大。

參考文獻

[1] 趙政洪.配網(wǎng)自動化系統(tǒng)設(shè)計[D].四川大學(xué)，2005.

[2] 黃新波，張國威.輸電線路在線檢測技術(shù)現(xiàn)狀分析

[J].廣東電力，2009，22（1）：13-20.

[3] 傅書楊.中國智能電網(wǎng)發(fā)展建議[J].電力系統(tǒng)自動化，2009，33（20）：23-26.

作者簡介：段然（1983—），河北黃驊人，供職于河北省任丘市電力局，華北電力大學(xué)自動化系在職研究生，研究方向：智能儀表與智能系統(tǒng)。