電力系統中的智能配網設計探析

吳文慶

（東莞電力設計院有限公司，廣東 東莞 523000）

0 引 言

電力是人們生活中不可或缺的能源之一，各電力企業應不斷完善和優化電力系統，以提高居民的生活質量。配電網是電力系統中極其關鍵的一部分，是將用戶與電力系統連接起來的橋梁。雖然近年來我國配電網的性能得到了很大的改善，但還是有一些地區的配電網功能比較薄弱，導致配電的安全性和節能性較差。因此，各電力企業應加強對智能配電網的設計與應用，進一步減少配電網引發的負面效應，在提高城市配電水平的同時，保證電力系統的安全運行[1]。

1 電力系統智能配網的主要內容

電力系統智能配網的主要內容包括電力系統智能配網數據的集中采集與監控、信息保護控制技術、高級配電自動化技術、電力客戶的信息系統、分布式電源配電并網技術以及高級傳感測量技術等。結合我國目前電力系統運行情況，傳統的配電網中主要包括線路、開關、變電站以及用戶端等設備。智能配網與傳統的配電網相比，功能性明顯增加。智能配網主要是通過高級自動化技術收集數據和分配電力，只需通過一些應用軟件就可實現。智能配電網在電力系統中的應用是多項高級系統的集成。這主要體現在配電網的自動化管理和自動化運行兩個方面。配網自動化管理是指采用自動化技術全面地實時監控和維護配電系統中的各電力設備。配網自動化運行是指采用自動化技術采集電網中的各項數據，同時自動處理一些突發的狀況，進一步保證電力系統運行的穩定性。

2 電力系統中智能配網的設計方案

2.1 智能配網設計的目標

電力系統的智能配網設計需要實現配電監測終端的相關功能。因此，設計人員設計智能配網時，要考慮利用智能化的監測系統自動化監測配電系統的運行情況，通過自動化監測系統采集電力系統運行中的各項技術參數數據，然后將采集到的數據傳送給主站，由主站分析數據，進而準確地判斷智能配網的運行狀態。當智能配網發現電力系統中出現故障時，智能配網能夠在第一時間發出警報信號。另外，智能配網中的監測系統要具備自愈功能，不但能夠實時監控配網的運行狀態，還要能夠自我處理及修復配網中發現的故障問題。智能配網配電監測終端模塊直接影響整個智能配網和電力系統運行的安全性。因此，智能配網設計人員一定要把握好總體設計目標，設計出一種高效化的智能配網監測系統。

2.2 智能配網的設計分析

分析我國大多數電力企業所使用的電力系統后發現，要想設計出一種高效的智能配網系統，就要保證智能配網系統具備如下6項功能。第一，精確的數據采集功能和數據監測功能。智能配網中，數據信息的精確性和有效性是非常重要的。智能配網中主站的主要功能就是記錄、分析以及對比接收到的信息，進而判斷智能配網的運行狀態。另外，智能配網系統還要實時監測電力系統中的電流、電壓以及功率等，并采集監測到的數據，將分析結果與采集到的信息共同發送給主站。為了保證這一過程的有效性和智能配網的穩定運行，就需要智能配網具備精確的數據采集功能和監測功能。第二，開關控制的靈敏性。智能配網運行過程中，如果電力系統線路中某一個開關狀態發生變化，智能配網的監測終端會在最短的時間內接收到開關狀態變化的相關信息，并采集、記錄以及分析此信息。另外，智能電網監測終端還要能夠監測到外部電表開關狀態的變化情況，以提高配電系統的智能性。第三，報表等信息的存儲功能。智能配網所具備的日報表和月報表的數據統計存儲功能為技術人員提供了重要的研究和參考依據，但是由于整個系統的存儲空間有限，報表數據的存儲時間不長。第四，數據傳輸功能。數據傳輸功能要能夠監控、采集以及存儲外部智能設備中的數據信息，從而形成一個數據庫。數據傳輸功能還可以與通信功能、遠程數據參數功能等結合使用，以保證整個電力系統的兼容性與穩定性。第五，自動檢測功能。智能配網中的自動檢測功能主要是自動檢測變壓器的輸出數據，并將檢測到的數據與標準范圍內的數據值進行對比。如果發現檢測數據超出標準范圍，則自動檢測系統能夠在第一時間內找到存在的故障問題，然后告知主站，由主站發出報警信號。但是，這一過程一定要在短時間內完成，才能將對電力系統造成的影響降到最低，這要求智能配網自動檢測設備需要具備較高的靈敏性和精確性。第六，故障診斷及自愈功能。電力系統運行過程中，智能配網系統所具備的記憶功能會自動修復發生過的故障。如果是初次發生的故障，系統會及時將故障信息傳遞給技術人員，為電力系統的維修工作帶來了極大的便利。

3 智能配網架構的設計

3.1 智能配網自動化的功能

智能配網系統被廣泛應用到了信息監測、遠程遙控以及設備保護等應用中。智能配網系統檢測的內容不但包括開關與線路，還包括整個電力系統中的電流、電壓以及功率等運行值。遠程遙控能夠遠程調整保護設置和開關開合等操作，實現遠程控制電力網絡的功能。設備保護裝置能夠有效地保護電力系統中的各電力設備。如果電力系統中的某條線路出現跳閘和短路等異常情況時，設備保護裝置能夠快速地跳開線路開關，保證恢復供電的同時，也保證了各電力設備不受影響。智能配網自動化的功能應包括如下8點。第一，能夠精密地監測、記錄以及分析數據，將記錄到的數據與分析結果反饋給主站。第二，需要完善數據的存儲功能，定期核查和統計存儲信息。第三，能夠通過GPRS網絡智能化地讀取電表中的數據，實現智能電表遠程無線通信功能。第四，如果電力系統中的電壓和電流等超出了正常運行的范圍，智能配網要能夠及時發出報警信號。第五，具備一定的自愈能力。對于系統中出現的一些小型的故障問題，智能配網要能夠自行恢復。第六，應該在其主站與配電設備之間建立有效的聯絡線路，進一步保證主站對配電終端信息的采集、處理以及上傳等工作的穩定性。第七，智能電網應連接調度系統與智能配網系統，保證各信息的準確對接，促進配電站自動化系統功能的完善。第八，智能配網應具備對故障問題的測距功能。當電力系統線路中發生故障時，測距功能要能夠準確地定位故障點，為技術人員提供相應的故障信息，使其能夠在最短的時間內找到故障點，并進行有效的處理，進一步保證電力系統運行的穩定性。因此，電力企業要加強對智能配網設計的管理，在保證智能配網各功能充分發揮的同時，提高電力資源的利用率，為客戶提供優質的電能服務。

3.2 智能配網主站的設計

電力系統中智能配網主站的設計，需要高性能的硬件設備作為支持。硬件設備的質量直接關系著智能配網的運行效率。設計人員要結合企業實際情況，選擇兼容性好、功能性強以及使用性能較高的硬件設備。一般智能配網主站系統中需要用到的硬件設備包括數據的采集設備、歷史信息的存儲設備以及安全功能裝置等。智能配網的通信方式包括光纖通信和無線通信兩種通信方式[2]。為了保證通信系統的穩定運行，對于數據采集設備，最好在主機的基礎上再準備一臺備用機。通信系統運行過程中，如果主機出現故障，備用機能夠立即投入使用。歷史信息的存儲設備主要是存儲和備份歷史信息，避免電力系統出現故障時發生信息丟失的情況。主站中安裝的主機和備用機等都要具備安全功能裝置。系統出現故障時，該裝置不僅需要及時向技術人員發出警報信號，使故障盡快得到處理，還需能夠自行處理一些比較小的故障問題。智能配網主站需要全面地掌握各設備的運行狀態，能夠遠程遙控和解決一些遠程線路問題。智能配網中的主站還應配置足夠的安全功能，通過設置防火墻和密碼鎖等進一步保證各項信息的安全性。

3.3 數據的傳輸

智能配網主要通過光纖通信實現各項數據的傳輸，其穩定運行需要多個系統共同作用。因此，只有各系統之間實現數據信息共享，才能做好智能配網中各信息的協調及配合工作。設計人員要結合具體情況，建立一個統一的數據模型，根據各系統設定相應的接口，然后采用智能配網中的GIS系統準確地錄入各個設備的地理位置信息，通過光纖通信通道系統促進各數據之間的交互。當智能配網主站系統接收到GIS系統發出的數據信息后，要及時與主站中數據模型中的數據進行對比分析，如果發現錯誤信息，一定要及時校對，保證信息的準確性[3]。

4 智能配網設計的具體實例

某城市某區域智能配網進行了如下方式的建設：第一，構建了智能配電系統的大體架構，其主站為核心部分主要包括硬件層、應用層以及數據信息支撐平臺層。第二，采用了IEC 61968設計主站系統的架構，滿足了調控一體化的需求。第三，在GIM技術的基礎上，采用了滿足智能配網系統運行的語義和語法，設計了主站系統，更好地實現了數據交換功能。第四，基于SOA設計了信息交互總線的架構。第五，主站服務器采用Unix，工作站服務器采用Linux。第六，終端設計時，設計了通信匯型子站，然后在網絡終端服務和子站的基礎上實現了終端與主站的連接。第七，數據的采集和篩選等工作主要由子站部分負責，提高了信息數據的通信速率。第八，選擇嵌入式計算機作為硬件平臺，通過設計各種功能的模塊，促進了各模塊功能的充分發揮。第九，選擇了潛入式Linux作為操作系統。第十，以上部分的設計完成以后，后臺集成和整合得到的信息，完成了系統總線的構建。第十一，通過GIS修通系統和PI系統，實現了PMS、GIS系統的集成。第十二，設計了停電管理系統，實現了各應用層的功能。第十三，通過構建完整的信息通信平臺，保證了智能配網的高效運行，構建了無線專用試點，如一些具有示范性的站點和環網單元等，通過無線網絡促進了通信系統與主站系統之間的信息通信。

5 結 論

智能配網的設計效果直接影響電力系統的運行，甚至影響供電的穩定性和電力行業的未來發展。各電力企業要優化智能配網設計方案，將一些高科技技術應用在電網中，實現智能電網的標準化和智能化，以保證智能配網的安全穩定運行，促進我國電力行業的穩步發展。