智能自動化技術在配電網中的運用研究

曾尚德 黃朵

摘 要：我國經濟迅速發展，電力負荷逐年上升，特別是經濟發達地區，商業用電、居民用電大幅度增加，電力網絡也越來越大越來越復雜，給電力管理帶來巨大的困難。智能自動化技術是幫助解決電網管理的重要手段之一，現代配電智能自動化系統是現代技術與配電設備相結合，綜合應用了網絡、通信、現代電子和計算機圖形等技術，在正常及事故情況下可對配電系統進行的遠程監測、控制和保護。實踐表明，在配電網中應用自動化技術，不僅提高了供電效率、供電穩定性及安全性，也改變了傳統管理模式，加快了管理理念的提高。

關鍵詞：自動化；配電網；故障診斷；遠程控制

現代社會，人們生活工作的方方面面都離不開電力。配電線路主要作用是向用戶分配電能，但受到氣候、地質情況、設備、線路本身缺陷及外力破壞等因素的影響，其安全和穩定性對國民經濟影響巨大。采用自動化技術可提高效益，降低人員強度、減少誤操作。

配電自動化起源于20世紀70年代，起初依托自動化開關即重合器和分段器的相互配合，在一定的供電區域內，實現切除故障區，恢復正常區段供電。它不依賴于通信網絡和配電主站。隨著通信技術、計算機的發展，出現一種基于饋線監控終端、通信網絡、配電主站的實時在線監視以及遠距離遙控系統，方便調度員能及時隔斷故障區，快速恢復健全區供電。當前配電網負荷密集區規模越來越大，近些年基于光纖通信、無線通信技術在配電線路上的載波運用，使得配電網自動化技術也越來越智能化。

1 配網自動化系統的基本功能

（1）遠程監視：是指通過采集配電網絡上的模擬數據（如有功、無功功率值、電壓、電流等）、狀態數據（如斷路器開關位置、變壓器分接頭信號、保護動作情況等）和電能量，對配電網的運行狀態進行實時監視、報警、遙控，包括統計計算、趨勢曲線、歷史數據存儲、事件順序記錄、事故追憶及制表打印等。

（2）遠程控制：一是人工控制，在需要的時候，通過人工遠距離遙控電容器的投切開關、變壓器的分接開關按設計值就地自動投切，以達到均衡負荷、補償無功、提高電壓質量的目的。二是自動控制，對達到設定參數值時自動預警、調控。如變電站出故障時，保護變壓器的各種繼電保護裝置及饋線分段斷路器根據設定值自動跳閘或重合閘。

（3）保護：根據繼電保護及斷路器動作情況和故障檢測器動作情況對電網的故障進行診斷與定位分析，進行故障檢測且判斷故障所在區段，然后隔離故障所在區段，對正常區段恢復供電。

2 配網自動化系統的管理功能

（1）故障診斷分析功能：根據用戶故障報修情況，對配電網的故障予以診斷和定位分析，根據配電網故障和供電質量存儲的信息（如控制裝置及配電設備的誤動作故障、電網故障和電能質量） 進行運行分析，恢復供電操作及現場搶修的安排，根據設備狀況進行維修計劃的編制，同時對班組維修結果進行跟蹤管理和分析，計算維修費用和效益。

（2）運行情況統計及報告：它包括維修資料、運行計劃和管理資料，以及運行動態數據記錄和更新。

（3）模擬運行計劃：就是對配電網負荷的預估、有功、無功潮流、倒閘操作以及事故短路電流計算等進行模擬，提前作好備案，確保供電可靠性。

（4）購電優化：根據配電網絡的負荷及潮流變化情況，對購電入網電量進行合理安排，在保證供電質量的情況下，使損耗最小，購電成本最低。

（5）遙測負荷及電能質量：有些企業對電能質量有較高的要求，可以遙測特定的企業用戶的負荷曲線和特性來建立負荷預測模型，助其用電設計；通過對頻率、電壓、電流、電壓偏移率、三相不平衡度、諧波的測量和診斷以及短時或瞬時斷電的監控，保障用戶的電能質量。

（6）企業分時電價調控：根據用戶用電特點，設計錯峰用電，利用分時電價幫助企業降低成本。甚至可通過自動裝置遙控用戶的大型用電設備錯峰分時投切，當電網發生短時意外情況時通過遙控切斷個別用戶的部分非生產用電負荷（短時停電不影響生產）以實現有效的供電平衡等。

（7）用戶故障報修處理管理系統：其包含用戶故障報修人工應接記錄內容和自動應接記錄內容。把用戶報修信息導入到配電網地理信息管理系統，給調度提供更多更準確故障信息，方便調度更快分析事故原因、預估恢復供電時間，同時加入電話語音處理設備，用于用戶答應。

3 配網自動化的主要運用

（1）饋線自動化。

饋線自動化是指變電站出線到用戶用電設備之間的饋電線路自動化，是對配電線路上的設備進行遠程實時監視、協調及控制，具有減少停電時間、提高供電可靠性和供電質量、節省線路上的投資和減少電網運行與檢修費用等優點，是提高配電網可靠性的關鍵技術之一。

正常運行狀態下，實時監測各種參數（包括對饋線、變壓器等設備的有功、無功、電壓、電流、功率因數及用電量等參數），遠程監測設備狀態，實現遠程控制線路開關的合分閘操作。當饋電線上發生故障時，能自動判別并隔離饋線故障區段，對非故障區域快速恢復供電。

（2）變電站、開關配電所自動化。

變電站自動化向數字化、高集成化、標準化發展。配電系統自動化系統通過對變電站、開關站（配電所）數據采集、監視和控制，保護站內電氣設備（包括線路、變壓器、母線、，電容器及備自投和低頻減載等安全自動裝置）；采集斷路器分合等狀態數據、各段母線電壓等模擬數據；對開關跳合記錄，對故障錄波測距；可通過后臺系統對斷路器，隔離開關，變壓器分接頭，電容器組投切進行遠程操作；甚至可遠程修改故障錄波、整定保護定值與測距信號的遠傳等。受調度中心或集控站（主站）的控制，保證變電站無人值班同樣安全運行。

目前可采用計算機視覺技術，可自動檢定變電站指針式儀表表示值，自動識別移動物體并報警，能自動跟蹤運行人員的操作過程，技術越來越智能化。

（3）用電管理自動化。

主要包括用戶信息管理系統，計量計費管理系統，負荷管理系統等。

（4）系統管理拓展。

圖資系統：即自動制圖/設備管理/地理信息系統（AM/FM/GIS ），把分層管理的基礎信息（電網資料）與地理分布信息系統相結合成基礎數據庫，為電網運行管理提供了一個比較直觀的具有地理信息的有效網絡模型，方便查詢和管理。

配電工作管理自動化系統，其借助GIS技術，對日常的配電網工程設計、施工計劃、運行管理、檔案和統計等工作管理，并延伸出其他的輔助應用。

通過配電網高級應用軟件（DPAS），能實現對網絡拓撲、配電網潮流分析，短路電流計算；負荷模型的建立和校核；對配網狀態評估、配網負荷預測及安全分析，優化和重構網絡結構；配電網電壓調整和無功優化等功能。

4 配網自動化意義

配電網自動化意義重大，能快速切除故障線路，保障非故障線路供電，通過負荷監控與管理，對用電負荷進行合理控制，提高了設備利用率，利用自動化抄表計費，確保抄表準確及時，提高工作效率同時還有效降低企業的人工成本，并提升用戶用電信息服務。

（1）提高供電能力。

配電網的每條饋線的日負荷曲線是不同的，峰值也不同，甚至是極端不平衡，造成部分設備利用率低，線損增加。通過投切開關進行優化網絡，把過負荷線路上的部分負荷切換到輕負荷線路上，節省投資，提高供電能力。

（2）提高供電可靠性。

當配電網絡運行異常或故障時，可迅速隔離故障線路區段，減少事故范圍，縮短事故處理所需時間，及時恢復非故障區段用戶的供電，減少停電面積，縮短對用戶的供電時間，提高了配網運行的可靠性。

（3）提高效益。

配電網的線損是供電經濟的重要指標，通過實時遠程遙控開關實現配電網絡重構和電容器投切，可優化電網運行和降低線損，且不顯著增加投資，提高效益。

（4）節約人工成本。

自動化技術的發展實現了遠程實時自動抄表、遠距離操控，變電站也實現無人值守，可減少人員操作，大大節約了人工成本。

（5）降低勞動強度。

配電網自動化由于實現了遠距離監視、控制，不用登桿操作、甚至不用人員到現場；配電網自動化對數據記錄、統計和處理進行智能處理，減輕運行人員勞動強度，節省維護費用。

（6）提高管理水平。

配電網自動化還能借助人工智能進行數據統計和處理，代替人的經驗做出更科學的決策報表、曲線、記錄等；配電網地理信息管理系統、客戶呼叫服務系統等，提高了管理水平和服務質量。

（7）提高了用戶滿意程度。

對實行分時電價制的用戶可利用配電網自動化系統協助他們合理投切一些較耗能設備，既保證設備發揮作用，又可節約電費。

5 結論

配網自動化意義重大，不僅提高了供電效率、供電穩定性及安全性；智能自動化分析的指令快捷方便，可減少傳統人為疏漏，降低人工操作延時產生的誤工損失，降低了企業對人力物力的投入；也改變了傳統管理模式，加快了管理理念的提高。當前風電、光電等分布式電源特別是家庭小型光伏系統雙向能量的接入、儲能系統的接入對配網自動化系統提出了新的挑戰，配網智能化還任重道遠。

參考文獻：

[1]熊卿府.配電線路檢修[M].中國電力出版社，2010.

[2]郭謀發.配電網自動化技術[M].機械工業出版社，2016.

[3]配電網故障選線技術研究及其現狀“互聯網文檔資源”.

[4]林太.地縣一體配網自動化縣級規劃[J].硅谷，2014，（19）：166+175.

[5]郭以賀，謝志遠.基于電力線通信的饋線自動化系統設計.電力系統通信，2012，（1）：6669.

[6]花捷軍.電力自動化管理系統技術探索[J].中國新技術新產品，2012，（18）：130.