配電自動(dòng)化終端設(shè)備在電力配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

王宏強(qiáng)，史兆豐，李 博

（內(nèi)蒙古薛家灣供電局，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

1 緒 論

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展帶來了國民生活水準(zhǔn)的全面提升，用電量和用電質(zhì)量的需求也提上了日程。通過基礎(chǔ)設(shè)施的準(zhǔn)備和電力網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測電力系統(tǒng)終端設(shè)備運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電路中存在的問題，使電路運(yùn)行更加穩(wěn)定安全。實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)在高度安全和穩(wěn)定的情況下長期運(yùn)行，滿足人們對(duì)用電質(zhì)量的追求，是本文探究的重點(diǎn)。

1.1 電力配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展階段

電力配網(wǎng)自動(dòng)化自發(fā)展初期到現(xiàn)在，經(jīng)過設(shè)備和工藝的更新?lián)Q代和設(shè)備的革新，其功能也日益完善。電力配網(wǎng)自動(dòng)化的各個(gè)階段發(fā)展?fàn)顩r如表1所示。

1.2 配電終端設(shè)備概述

3種整體電力裝置組裝成為現(xiàn)在最通用的配電終端設(shè)備，包括RTU-微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)終端裝置（在配電變電站中安裝）、FTU-饋線遠(yuǎn)方終端系統(tǒng)和TTU-配電變壓器遠(yuǎn)方終端系統(tǒng)。

饋線自動(dòng)化終端的本質(zhì)是一種接口，可以使一次設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)生連接，在斷路器、分段器、配電系統(tǒng)變壓器、環(huán)網(wǎng)柜等電力附屬設(shè)施中得到了廣泛應(yīng)用。它的主要職能是對(duì)其他外界設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行控制和監(jiān)視，并與饋線的主站形成通信關(guān)系。配電系統(tǒng)電路運(yùn)行過程中會(huì)生成一些針對(duì)電路工況的信息，饋線自動(dòng)化終端會(huì)把這些信息反向傳遞到饋線主站中，饋線主站能夠積極提供有關(guān)電路運(yùn)行控制與管理的數(shù)據(jù)。上述這些數(shù)據(jù)都與電路系統(tǒng)的正常運(yùn)行密不可分[1]。同時(shí)，主站對(duì)終端配電設(shè)備控制調(diào)節(jié)的指令也能通過這一渠道得到傳輸。饋線自動(dòng)化終端主要由4個(gè)不同的部分構(gòu)成，下文予以闡述。

2 配電自動(dòng)化終端設(shè)備的各構(gòu)建元件與作用

2.1 人機(jī)接口電路

配電自動(dòng)化設(shè)備的終端需要日常維護(hù)和故障工況檢驗(yàn)，這就需要借助人機(jī)接口電路實(shí)現(xiàn)該功能。電路中的電壓、電流以及功率等相關(guān)參數(shù)變化，能夠通過人機(jī)接口電路傳輸?shù)奖O(jiān)視設(shè)備并直觀顯現(xiàn)出來，促進(jìn)電路整體運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性提升，更可以對(duì)人力維護(hù)成本起到控制作用，推動(dòng)終端設(shè)備自動(dòng)化進(jìn)程不斷推進(jìn)[2]。

表1 電力配網(wǎng)自動(dòng)化的3個(gè)發(fā)展階段

人機(jī)接口電路能有效、及時(shí)地反映設(shè)備運(yùn)行過程中的電流、電壓、電量等相關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)提供實(shí)時(shí)反饋設(shè)備的狀態(tài)報(bào)告。此外，實(shí)施絕緣和預(yù)警功能有助于配電站的綜合簡化設(shè)計(jì)[3]。當(dāng)終端設(shè)備檢測到相應(yīng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，也能實(shí)時(shí)反映其他設(shè)備的運(yùn)行狀況，為配電網(wǎng)的總體穩(wěn)定提供保障。

2.2 中心監(jiān)控單元

中心監(jiān)控單元作為配電自動(dòng)化終端設(shè)備中的關(guān)鍵核心元件，功能強(qiáng)大而全面，能夠?qū)﹄娐愤\(yùn)行設(shè)備中存在的一切故障進(jìn)行檢測，并針對(duì)運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)行狀況計(jì)算對(duì)應(yīng)的運(yùn)行功率，輸入有效的模擬量，實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)設(shè)備的遠(yuǎn)程通信功能[4]。然而，中心監(jiān)控單元主要采用的設(shè)計(jì)方式為平臺(tái)化設(shè)計(jì)和模塊化設(shè)計(jì)，因此在實(shí)際工作環(huán)境中必須針對(duì)信息存儲(chǔ)、輸入方式和通信接口進(jìn)一步優(yōu)化完善配置，以達(dá)到最佳的工作效果。

2.3 通信終端

通信終端在配電自動(dòng)化的終端設(shè)備中具有重要地位。通信終端的主要功能是將電路中的信息及時(shí)反饋到監(jiān)控單元，起到信息傳輸介質(zhì)的作用。

本質(zhì)上講，配電自動(dòng)化系統(tǒng)中通信技術(shù)的集成，除了能顯著提高信息傳輸效率外，還能有效促進(jìn)配電自動(dòng)化終端與配電站之間的信息高效傳輸。因此，它在配電網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。同時(shí)，這種通信技術(shù)的應(yīng)用也為故障的排除提供了許多機(jī)會(huì)，使故障可以遠(yuǎn)程檢測，以便及時(shí)解決故障，有效保護(hù)機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)行。

實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蠛芨撸虼艘匾曇蕴W(wǎng)的作用。利用以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，有助于保證發(fā)送信息的質(zhì)量，滿足自動(dòng)化的要求。電路中通信終端的主要結(jié)構(gòu)主要利用了以太網(wǎng)作為必備功能，對(duì)通信介質(zhì)和監(jiān)控單元二者之間的數(shù)據(jù)傳遞提供快速而便捷的通信功能。工作中最常見的通信終端分為光纖類通信終端、無線類通信終端以及載波類通信終端等類型[5]。

2.4 操控回路

通過對(duì)實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)的了解和總結(jié)可以發(fā)現(xiàn)，在電力系統(tǒng)的整體回路控制中，經(jīng)常有人工操作開關(guān)的設(shè)定，還針對(duì)開關(guān)的安裝部位和控制部位進(jìn)行了明確精準(zhǔn)的標(biāo)記，以方便電力相關(guān)操作人員確定操控回路的功能，并結(jié)合實(shí)際工況進(jìn)行操作，掌握電力系統(tǒng)中各個(gè)操控回路的狀況。

3 配電自動(dòng)化終端設(shè)備在電力配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

3.1 配電自動(dòng)化終端設(shè)備故障檢測分析技術(shù)

在電力供應(yīng)設(shè)施中使用配電自動(dòng)化終端設(shè)備存在各種類型的故障分析技術(shù)，其電路工況故障檢測技術(shù)也非常多元化。其中，最常見的一類配電自動(dòng)化終端設(shè)備包括電路短路故障分析相關(guān)技術(shù)配備設(shè)備和單相接地故障分析相關(guān)技術(shù)配備設(shè)備。兩種電力設(shè)備系統(tǒng)中的配備作用，是保護(hù)自動(dòng)化供電系統(tǒng)饋線運(yùn)行質(zhì)量，同時(shí)針對(duì)電力系統(tǒng)中各類電力終端設(shè)備，按照預(yù)定好的程序?qū)嵤┒ㄆ诨螂S機(jī)性的數(shù)據(jù)分析與檢測[6]。由于現(xiàn)有電網(wǎng)存在的故障類型主要與短路和單相接地有關(guān)，因此要大幅度降低電網(wǎng)故障的可能性可從兩個(gè)方面入手。

在短路檢測過程中，一個(gè)重要的思想是用終端傳感器監(jiān)測配電終端。通過終端設(shè)備科學(xué)地尋找缺陷的大致位置，以解決配電自動(dòng)化設(shè)備中的短路問題。配電自動(dòng)化系統(tǒng)的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)是提高服務(wù)效率和質(zhì)量的必要條件。短路故障分析功能能夠收集處理電力設(shè)備中的運(yùn)行參數(shù)，通過診斷系統(tǒng)進(jìn)行分析，把得出的分析結(jié)果向主站中心反饋，以方便電力系統(tǒng)工作人員判定供電系統(tǒng)的故障位置并發(fā)現(xiàn)故障成因。單相接地故障分析技術(shù)可以在不停機(jī)的狀況下保持電力系統(tǒng)設(shè)備即時(shí)狀態(tài)，為電力系統(tǒng)維修人員爭取維修時(shí)間，盡可能縮短設(shè)備故障導(dǎo)致的供電中斷，短時(shí)間內(nèi)完成電力系統(tǒng)維修，減少供電系統(tǒng)工作中斷可能產(chǎn)生的損失。

在檢測單相接地故障時(shí)，終端檢測技術(shù)同樣具有許多優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際檢修中，如果遇到一個(gè)微小的接地故障，需要先根據(jù)終端反饋結(jié)果隔離故障點(diǎn)，防止故障波及其他部分而導(dǎo)致檢修復(fù)雜化，降低整體供電質(zhì)量。

3.2 配電自動(dòng)化終端設(shè)備通信技術(shù)

在電力系統(tǒng)維修及維護(hù)中離不開配電自動(dòng)化終端設(shè)備通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用。獨(dú)立組建的配電子站經(jīng)常在終端設(shè)備中發(fā)揮終端通信的重要作用，主要是接收和發(fā)送電力系統(tǒng)中的信息數(shù)據(jù)[7]。因此，在使用環(huán)節(jié)，電力系統(tǒng)維修人員必須深刻了解配電下屬子站的使用方式，如配電子站只能傳遞其周邊終端設(shè)備需要接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，而無法傳輸本站自身的數(shù)據(jù)。

目前，配電自動(dòng)化站的通信技術(shù)主要通過單個(gè)電子配電站收集和傳輸與配電網(wǎng)自動(dòng)化有關(guān)的信息。除了現(xiàn)代先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)外，還需要根據(jù)實(shí)際情況增加接收和發(fā)送信息到主站的通道數(shù)量，以實(shí)現(xiàn)主站與各配電自動(dòng)化站之間的高效數(shù)據(jù)傳輸，在遠(yuǎn)程故障分析中保證配電網(wǎng)正常運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

3.3 配電自動(dòng)化終端設(shè)備故障自動(dòng)隔離技術(shù)

為保障電力系統(tǒng)中的供電安全和用電安全，大部分電路采用了配電自動(dòng)化終端設(shè)備故障自動(dòng)隔離技術(shù)。在電力終端供電技術(shù)構(gòu)成中，配電自動(dòng)化故障自動(dòng)隔離系統(tǒng)的重要性不可忽視，能夠維護(hù)配電系統(tǒng)的整體安全。

為了使電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸具有更高可靠性和安全度，必須設(shè)立對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接和電源協(xié)調(diào)具有平衡作用的開閉所。這就需要為配電站自動(dòng)化的終端設(shè)備創(chuàng)造一條專用線路，當(dāng)出現(xiàn)故障情形時(shí)，必須在進(jìn)線設(shè)計(jì)中安裝適當(dāng)?shù)谋O(jiān)控設(shè)備以隔離故障。此外，在設(shè)計(jì)進(jìn)線部分時(shí)，不僅要配置斷路裝置，還需要配置線路中的監(jiān)測控制系統(tǒng)，同時(shí)需要出線設(shè)計(jì)部分配備具有高抗負(fù)荷能力的開關(guān)，保障配電自動(dòng)化終端設(shè)備故障自動(dòng)隔離機(jī)制得到正常運(yùn)行。

因此，科學(xué)應(yīng)用負(fù)荷開關(guān)不僅可以方便地進(jìn)行誤差檢測，而且對(duì)提高故障絕緣效果也具有重要意義。在此過程中，應(yīng)該合理評(píng)估故障類型，然后采取最適當(dāng)?shù)拇胧＠纾瑢?duì)于開關(guān)站的故障，有必要使用DUT和PLC單元處理故障。當(dāng)電源線發(fā)生故障時(shí)，必須先操作斷路器，在此基礎(chǔ)上隔離故障，以提高故障定位的效率。

4 結(jié) 論

若要使電力配網(wǎng)自動(dòng)化進(jìn)程有序進(jìn)行，必須合理規(guī)范化使用配電自動(dòng)化相關(guān)終端設(shè)備器材，達(dá)到提升我國電力配網(wǎng)技術(shù)的最終目標(biāo)。各地的電力部門應(yīng)當(dāng)關(guān)注配電自動(dòng)化形式發(fā)展，合理選型配電自動(dòng)化設(shè)備，組建適宜的遠(yuǎn)程電力監(jiān)控系統(tǒng)。在我國配電網(wǎng)建設(shè)中引入自動(dòng)化終端時(shí)，既要實(shí)時(shí)維護(hù)和檢修配電站設(shè)備，又要檢測和隔離故障。同時(shí)，為跟上技術(shù)發(fā)展的步伐，應(yīng)不斷更新和完善配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)，提高相關(guān)員工的技能，確保居民生命安全，保障電力生產(chǎn)和消費(fèi)的穩(wěn)定。