電子信息技術在配電網運行管理中的應用

經 鵬

（南京南瑞繼保電氣有限公司，江蘇 南京 211111）

0 引 言

電子信息技術在配電網和電力體系中發揮的作用與日俱增。在掌握電子信息技術特性和原理的基礎上，將其靈活運用于配電網的運行管理體系可以有效提升配電網和電力體系的運轉效率。

1 解析信息技術基礎及電力自動化系統

1.1 信息技術基礎

信息技術在電力體系中的在線狀態監測、設備故障響應以及維護管理等方面多有應用。電網中內置集控站、用電量統計以及SCADA等功能，同時實現對電力自動化信息系統的數據共享。應用軟件在電網自動化的信息處理體系中占據重要地位，能夠快速接收并處理大量電力信息，從信息數據層面保證配電網各項業務的正常處理，通過數據信息的獲取還能夠監測配電網的運行狀態，深入分析監測平臺反饋的監測數據，同時對配電網運行中出現的各類異常情況進行精準判斷并提出解決方案，從而實現對配電網故障的快速響應和處理。建立完善的配電網運行維護機制。技術人員可以采用手動或自動方式完成對配電網的運行維護工作，在準確判斷發生故障區間的基礎上通過操作開關實現故障區間的隔離，同時保證未出現故障的區域處于正常供電狀態，從根本上保證供電體系的運行性能和實際效益。

配網自動化系統結構如圖1所示，能夠實現下列功能。一是能夠快速檢測配電網中的故障并及時隔離恢復故障。二是內置強大的運算體系，通過對大量數據的快速運算處理建立最佳恢復供電方案，為系統恢復供電提供重要保證。三是能夠快速響應配電網運行中的過載現象，通過合理調節負荷保證自動化系統中各部分的負荷平衡，同時有效配合配電網的日常運行維護工作。四是對配電網中的變電站和饋線工作狀態進行監測。五是通過完善的數據處理體系能夠記錄并顯示用戶與設備的連接信息，同時生成并打印有關配電網運行的各類報表報告。六是模擬配電網的運行和維護，有助于技術人員的模擬訓練工作。

圖1 配網自動化系統結構圖

1.2 電力自動化系統

電力自動化系統的出現與全社會對用電標準需求的提升相適應，在用電種類和場景日趨復雜的背景下，相對傳統簡易的電力體系已經無法滿足社會需要，進而對電力企業形成強烈的倒逼機制[1]。電力企業需要結合市場需求和技術體系的革新成果通過應用自動化技術對傳統電力運行體系進行升級優化，排除傳統體系中不符合時代需要的部分，進而形成滿足當前社會用電需要的電力自動化系統。

電力自動化系統是傳統電力體系與自動化技術最新成果的結合，以提升電力系統自動響應處理能力為目標。其中大部分的分支設備均能完成對信號傳輸信息的自動接收和發送任務，同時將信號信息的傳輸發送結果反饋到監控技術部門處，方便技術人員及時掌握電力自動化系統中各類設備的工作狀態和系統的整體工作狀態。自動化技術的應用對于提升電力系統運行性能和技術人員的監控能力都是大有裨益的，通過提升電力系統的自動響應處理能力保證電網整體的工作效率與穩定性，在保證電能安全傳輸的同時盡最大可能體現配電網的應用價值[2]。電力系統與自動化技術的結合還能夠有效降低技術人員的工作壓力。監控人員通過電力自動化系統中軟硬件反饋的數據即可快速掌握電力系統和配電網的工作狀態，可以提升電網整體運行效率。

當前，自動化技術在電力系統中的應用已基本普及，標志著我國電力事業發展進入了新階段。結合電力自動化系統的實際應用效果，其最突出優勢在于提升電力系統的運行效率與穩定性，通過高效實時監測電力系統的運行情況，在提升監控效果的同時提升運維質量，并有效降低電力系統的正常維護開支，有利國家電力體系的健康發展。此外，自動化技術與電力系統的融合使電力用戶能夠獲取更高質量的建立服務，對各行業的生產擴能同樣意義深遠[3]。

2 配電網運行自動化應用模式概況

配電網在現代化電力體系中的地位不言而喻，常見的配網體系中包括電纜、架空線路以及配電變壓器等多種設備。在傳統配電網體系中存在大量人工操作環節，電力部門通過人工管理方式完成對配電網的監控和維護工作。由于配電網自身的重要性及維護工作的特殊性，因此電力部門需要投入大量人力與物力服務于配電網的運維工作，導致運行維護體系開支較高且實際執行效果并不理想。此外，人力維護模式的主觀性和經驗性相對偏強，同時會造成維護操作規范度降低。若現場維護人員出現違規或失誤操作，則容易導致配電網運行故障甚至是嚴重的生產事故，而且人力維護方式還會降低配電網的運行靈敏度，進而降低電力部門的供電質量。

自動化應用與配電網結合可以有效解決傳統配電網運行體系中存在的諸多桎梏，在現有配電網運行體系中實現自動化效應，幫助技術人員實時監控配電網的整體運行狀況，在提升監控效率的同時幫助技術人員快速制定解決配電網故障的方案，為配電網的運行維護工作節省寶貴時間。自動化的應用為工作人員監控配電網提供了多種解決問題的方案。技術人員可以根據實際情況選擇在線或離線方式完成對配電網的監控工作，在提升管理自由度的同時保證了配電網的監控運維效率。在現行配電網監控體系中多采用分散式的監控控制系統，采用“總線控制-計算機分支”的布局，在開關柜中安裝預防監測裝置并實現配電網中網絡回路的自動化控制。其中，總控計算機起到接收并傳輸控制信號與控制參數的作用，下屬計算機分支根據總控計算機下發的指令和信息完成各自的監控管理任務，從而實現分散管理效果。

3 配電網運行管理中信息技術的應用

配電網運行管理體系是由主站系統、站端系統以及通信系統等多類子系統共同組成的一種電力自動化體系，體現了對拓展SCADA系統、通信網絡以及監控終端等多種軟硬件的應用。

3.1 拓展SCADA系統的應用

拓展SCADA系統的應用主要涉及到以下5點。一是功能投切。技術人員基于電網的實時運行狀態建立對應可靠的控制方案，通過遠程控制方式實現對電網狀態的監控和操作。二是修改定值。技術人員能夠對遠程工作的計算機和專業設備的定值進行必要的修改處理。修改行為應結合電網的運行方式，在遙控操作SCADA系統時需要符合規定次序，避免因錯誤操作造成不利影響。三是網絡拓撲著色。通過網絡拓撲能夠分析流動方向，技術人員在確定潮流方向的基礎上采用動態箭頭方式標注潮流方向，線路的動態著色體系實現了多種著色效果，因此技術人員可以網絡拓撲中的電壓等級、檢修停電以及線路過壓等諸多要素進行著色處理。四是故障分析。拓展SCADA系統的應用建立配電網系統的故障分析體系，技術人員分別計算并分析離線故障、在線故障、短路類故障以及斷線故障等，還可以分析電網中相對復雜的故障。五是故障隔離與恢復。拓展SCADA系統能夠處理電網系統中的多重故障，實現對故障的實時分析和糾正操作等。SCADA系統在獲取實時信息的基礎上分析判斷全網故障因素，并精準判斷發生故障的位置，在制定解決故障有效方案的同時保證配電網系統的安全。此外，SCADA系統具備完善的故障恢復體系能夠平均分配負荷并確保供電質量。

3.2 通信網絡

系統可靠性的提升通常對應管控能力的提升，同時意味著通信網絡中使用相對較少端口設備。通信網絡通常由多個子群組成，每個子群則由數十個監控終端共同組成。系統的整體控制通過所有子群實現，而對子群的管理通過通信控制器實現。由此可見，通信控制器在通信網絡中起到關鍵作用，承擔接收、轉發后臺指令、收集數據以及完成整個通信過程的職責。

對監控終端的質量狀態的監視需要確定每個通信通道中的報錯次數，并根據報錯現象及時報警響應。當主通道達到報警次數的最大上限后，主通道的網絡通信可以被自動切斷，同時自動啟動備份網絡通道投入到信息傳輸。通信網絡的工作要確保配電網系統各部分的正常信息傳輸，如配電網的監視報警業務需要通信網絡的長期穩定工作作為支撐[4]。

3.3 檢測及監控終端

配電網運行體系中的監控終端主要采用交流采集的方式，實現電壓、功率以及頻率等常用電路參數的采集效果。檢測監控終端的工作與通信協議密切相關，通過多樣性的通信協議完善功能體系并實現遙控效果。檢測監控終端體系是由多種類型的終端實現的，如分段、出線、開閉所以及小區劃邊等。這些類型的監控終端作用于不同場合并共同組成完善的檢測監控終端體系。靈活利用各類開關終端完成對信息的采集、通信以及處理任務，根據傳輸的遙控指令執行相應的任務。檢測監控終端還能夠以日志形式記錄上報配電網的運行情況，同時具備一定的自我診斷與保護能力。監控終端結構如圖2所示。

3.4 智能開關

智能開關具備檢測、故障隔離以及恢復供電等功能，且上述功能無需連接通信系統即可實現。智能開關與通信系統的連接能夠實現遠程控制的效果，在遙控體系中應用到光纖、無線電以及DPLS等多種通信介質，基于既定的通信協議完成中心通信任務。在組建電網時注意通信方式的選擇，例如在電路發生故障的場景中，斷路器通過遙控效應實現對電路的保護效果，具體表現為使饋電開關跳閘，并在關鍵位置安裝自動重合閘裝置，從而保證供電的可靠性。智能開關結構如圖3所示。

圖2 監控終端結構圖

圖3 智能開關結構圖

4 結 論

電子信息技術以其獨到的優勢，在配電網運行管理體系中發揮著重要的作用。電力部門在認識到電子信息技術特性的基礎上，從智能開關和通信網絡等角度靈活應用電力信息技術，從而為電力體系的正常運轉貢獻更多的力量。