智能電網自動化建設及關鍵技術淺析

摘要：在智能電網的運行過程中，除了需要建設傳統(tǒng)的供配電系統(tǒng)，另一個建設重點內容為電網中的自動化系統(tǒng)，在該系統(tǒng)的運行過程中能夠實現對一些故障的自動排除，同時也能夠實現對電網運行數據的在線監(jiān)測，從而為電力企業(yè)提供更為全面的電網優(yōu)化改進方案。在自動化系統(tǒng)的建設中，需要對當前已經開發(fā)出的技術進行全面分析，確定對這些技術的最佳應用方案，提高電網運行質量。

關鍵詞：智能電網;自動化建設;關鍵技術

一、智能電網自動化系統(tǒng)能夠發(fā)揮的功能

（一）在線監(jiān)測功能

在智能電網的運行中，需要能夠對故障線路進行切除，同時還需要能夠實現電力調配，這兩方面內容都離不開對電網運行狀態(tài)的在線監(jiān)測，所以在自動化系統(tǒng)的建設中，需要大量應用傳感器對智能電網系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行監(jiān)測。另外在系統(tǒng)的運行過程中，也要應用相關技術對電網的運行數據進行傳輸。對于在線監(jiān)測設備來說，還需要能夠與控制中樞進行有效連接，可以說在線監(jiān)測功能是整個自動化系統(tǒng)中集成度最高并且對技術應用最為全面的功能，在具體的設計中需要對各類設施進行合理配置。

（二）故障線路切除功能

智能電網的一個重要特征為自愈性，即當電網中的線路發(fā)生故障時，電網系統(tǒng)能夠自動將該段線路切除，防止發(fā)生故障的線路對整個系統(tǒng)的運行過程造成不利影響。要保證該功能能夠穩(wěn)定發(fā)揮應有作用，需要在監(jiān)測系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行的基礎上進行運行。在具體的設計中，當傳感器網絡發(fā)現某線路的運行數據變化情況與系統(tǒng)中存在的故障模型對應時，則自動控制系統(tǒng)確定該條線路產生了運行故障，系統(tǒng)的控制中樞向相關線路中的控制設備發(fā)送運行信號，從而切斷故障線路的電源，實現對故障線路的有效切除。

（三）電力調配功能

電力調配功能將在兩個方面發(fā)揮作用，一方面為對電網下游的供電情況進行合理配置，對于用電量更大的區(qū)域，系統(tǒng)可以通過對配電中開關的控制實現電力調配。另一方面為對故障線路的供配電區(qū)域進行補足，對于電網中的一些線路來說，供配電區(qū)域較為廣泛，當這類線路發(fā)生故障時，影響的區(qū)域也較大，為了能夠提升對相關區(qū)域的供電情況，自動控制系統(tǒng)會從其余區(qū)域進行電力調配，從而實現了對電力的有效調配。在整個自動化系統(tǒng)的設計中，需要能夠對這三方面內容進行有效融合，以全面提升智能電網的供電穩(wěn)定性。

二、智能電網自動系統(tǒng)建設的關鍵技術

（一）通信系統(tǒng)

在自動化系統(tǒng)的建設中，需要應用通信系統(tǒng)完成對電網中各區(qū)域供配電情況的數據的傳遞，并且在電網運行狀態(tài)的控制中也需要通過對通信系統(tǒng)的應用實現對整個系統(tǒng)的控制。在通信系統(tǒng)的應用中，需要應用有線和無線通信結合的方式進行系統(tǒng)建設，有線通信系統(tǒng)主要應用于對線路運行數據的傳輸。當前已經能夠開始應用光纖完成數據傳輸工作，在這種通信模式的應用中通過光電轉換設備將傳感器的電信號轉變?yōu)楣庑盘栐诠饫w中進行傳遞，終端可以再次應用該設備對數據信息進行處理。無線通信則主要應用于變電站中，讓工作人員能夠應用移動設備了解相關區(qū)域電網的運行狀態(tài)，并采取合理措施對產生的故障進行處理。

（二）傳感器網絡

在智能電網系統(tǒng)中，線纜數量相較于傳統(tǒng)電網大幅提升，這對傳感器系統(tǒng)的設計和建設提出了新的要求。在自動控制系統(tǒng)的建設中，需要建成傳感器網絡，以便對系統(tǒng)中的各項數據進行有效處理。在具體的設計中，需要在線纜中設置電流和電壓傳感器，通過對這兩個參數的同時監(jiān)測能夠確定線纜的運行狀態(tài)以提升線纜的運行狀態(tài)，而對于配電箱/柜來說，除了設置這類檢測供電情況的傳感器，還需要在系統(tǒng)中設置煙霧、光電等傳感器，這類傳感器的工作目的是為保障相關設備的運行安全。

（三）抄表系統(tǒng)

在智能電網的運行過程中，應能根據下游的用電量實現對電力的科學調配，這就要求控制系統(tǒng)能夠對下游的用電情況進行實時監(jiān)測。由于當前的配電系統(tǒng)中已經開始大量應用智能電表對用電量進行記錄，并且這種電表有更高的安全性，且支持通信系統(tǒng)的架設，所以在自動化系統(tǒng)的建設中可以應用這種設備構建自動抄表系統(tǒng)。在該系統(tǒng)的運行過程中能夠與控制系統(tǒng)中的計算機系統(tǒng)進行有效銜接，由控制系統(tǒng)中的相關軟件對配電端的用電需求進行分析，從而實現對電力的科學調配，提高供電質量。

三、智能電網自動化系統(tǒng)建設方案

（一）通信系統(tǒng)建設

在通信系統(tǒng)的建設中，需要從有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)兩個方面進行考慮，在上文的分析中已經對這兩種通信系統(tǒng)的應用范圍進行了分析，在具體的應用中，可按照如下方式進行建設：

（1）有線通信系統(tǒng)。

有線通信系統(tǒng)會對電網系統(tǒng)中的傳感器數據進行全面?zhèn)鬏敚谠撓到y(tǒng)的運行中，需要在區(qū)域設置光電轉換裝置，安放地點的確定原則是能夠實現對一個區(qū)域內的傳感器信息進行全面收集，同時在該過程中需要考慮線纜的建設成本。

（2）無線通信系統(tǒng)。

無線通信系統(tǒng)主要應用于變電站中，在無線通信系統(tǒng)的建設中主要考慮無線通信終端的信號覆蓋范圍，同時要對網關進行設置。而對于有線和無線結合的區(qū)域，還需要考慮通信系統(tǒng)中需要應用的協(xié)議。

（二）傳感器網絡建設

在傳感器網絡的建設中，為了能夠實現故障區(qū)域的快速定位，還需要在傳感器系統(tǒng)中設置定位點。在當前的技術研發(fā)中，已經能夠滿足對傳感器的定位要求。

（三）抄表系統(tǒng)建設

自動抄表系統(tǒng)的建設中，最重要的建設內容為建設通信系統(tǒng)，確保在該系統(tǒng)的運行中能夠將電表的運行數據向數據處理系統(tǒng)進行實時傳輸。在當前的互聯(lián)網技術中，已經能夠實現對數據流的有效整合及有效處理，并可以結合一段時間內的數據情況進行系統(tǒng)建模，本文認為這種方式也可以應用于抄表系統(tǒng)中。在系統(tǒng)的運行中，自動化系統(tǒng)一方面能夠將電能表數據進行記錄和存儲，為工作人員的數據研究和分析過程提供參考，同時在運行過程中可以以小時或更小時間段為單位對數據進行整合，當發(fā)現實際的數據變化情況與模型不符時，則可確定相關區(qū)域的用電量發(fā)生大幅變化，自動化系統(tǒng)能夠確定當前用戶端的用電需求量，并對智能電網的運行狀態(tài)進行調整，實現對電力的有效調配，達到提高供電質量的目的。

（四）故障處理系統(tǒng)建設

在智能電網的運行中，為了滿足智能電網的自愈性要求，在自動化系統(tǒng)的建設中要對故障處理系統(tǒng)進行建設。在當前的自動化系統(tǒng)建設中，已經能夠根據傳感器數據的變化和差異確定線路運行情況，并在線路發(fā)生故障時對線路進行切除，但是還未能實現對故障點的精確定位。在當前和今后的故障處理系統(tǒng)建設中，一個重要發(fā)展方向是融入當前已經存在電橋法、閃絡法等電路故障檢測技術，在這些技術的應用中能夠實現對故障類型和故障點的精準定位，提高對故障線路的檢修速度。

（五）數據處理系統(tǒng)建設

在整個自動化系統(tǒng)的建設中，最核心的建設內容為數據處理系統(tǒng)。數據處理系統(tǒng)的工作內容包括三個方面，即數據對比、數據融合建模和數據存儲。這三個工作內容存在一定的運行關系，其中數據對比最重要也是最基礎的功能，在系統(tǒng)的運行中要優(yōu)先完成該項操作，同時對線路的運行數據進行存儲，而對于數據融合建模過程，可以發(fā)生在上述過程之后。

四、結論

在智能電網自動化系統(tǒng)的建設中，自動化系統(tǒng)發(fā)揮的功能包括在線監(jiān)測、故障線路切除以及電力調配，應用的關鍵技術為通信技術、傳感器網絡建設技術以及自動抄表技術。在這些技術的具體應用中，除了要對以上三項技術體系進行建設，同時還需要對故障處理系統(tǒng)進行全面建設，以提升系統(tǒng)對故障的處理效率和質量。

參考文獻

[1]方周康.探析智能電網自動化建設及關鍵技術[J].通訊世界，2017（17）：90-91.

[2]劉家豪，王國權，韓劍鵬.探析智能電網自動化建設及關鍵技術[J].電子技術與軟件工程，2017（01）：137.

作者簡介：張宇，出生年：1988年9月，學歷：大學本科，研究方向：電氣工程及其自動化，職務職稱：技術支持經理，助理工程師。

（作者單位：南瑞電力設計有限公司）