電力系統配網自動化實現技術探究

葉 欣，郁志偉

（國網江蘇省電力有限公司鹽城供電分公司，江蘇 鹽城 224000）

1 電力系統配網自動化

1.1 電力系統配網介紹

現代科技飛速發展的背景下，配網作為一種高科技產品，它可以將信息傳遞給網絡，隨著通信、信息處理、傳感技術的發展。同時，電力系統的應用越來越廣泛，為了安全運行電力系統，須科學使用電力系統的配網[1]。

1.2 電力系統配網自動化

通信、計算機、自動控制等技術都屬于自動化技術范疇，那么配網自動化的實現原理是利用自動化技術與先進的配網設備互相協作，實現自動、智能、省時、高效地管理和監測配網。同時，將配網自動化技術的功能發揮到極致，從而促進電力系統的高效、安全、穩定的發展。

1.3 我國電力系統配網存在的主要問題

1.3.1 配網技術結構分配不均衡

配網系統之間的信息交流非常關鍵，如果正常使用的時候，不能很好地實現雙方的共享，那么就會產生各種各樣的問題，嚴重的話，會對自動化技術的發展造成不利的影響。此外，設備的更新換代也是一個很大的問題，如果為了提高效率而不能及時的進行設備的更換和更新，那么新舊設備混雜在一起，不但會加速新的設備的老化，而且會導致事故的發生。新舊設備之間的信息傳遞和共享能力都存在著巨大的差異，不但會造成信息傳遞有誤，而且會對整個電網造成嚴重的影響。

1.3.2 復雜的配網系統

在日常生活中，大量的配網環網接點造成了局部斷電，從而影響到檢修工作。如果經常停電，那么電網的電力設備在一段時期內老化，造成配網系統發生安全故障，從而極大地影響到配網系統的實際操作能力。

1.3.3 自動化更新速度遠超過配網建設進程

為改善我國的配網絡建設，提高供電質量和供電效率，在電力系統的進一步改造中，重點突出了自動化改造。然而，當前我國配網的發展卻遇到了一些困難，主要由供電公司員工的工作意識不強、管理水平不高造成的。我國作為發展中國家，經濟發展速度雖然快，但與發達國家相比還有很大的差距。另外，由于我國對電力公司的投資不多，難以滿足居民的日常生活用電需求，成為制約配網自動化發展的一個主要原因。此外，隨著配網的供電質量和自動化程度的提高，配網中的電力設備和先進的設備的使用程度也會隨之提高，而國內現有的技術水平還沒有達到要求，從而對電力行業的發展造成了很大的影響。

1.3.4 配網絡設備問題

在大部分配網中，采用架空、地下兩種方法對電纜進行處理，從而提高了電纜的優化效率，為配網系統的自動化提供了可靠的依據。然而，在實施過程中，通常會出現因地理位置復雜、相關管理人員不能對線路進行合理梳理的問題，從而使綜合控制的效率下降、供電容量下降，難以達到相關的需求。同時，供電公司在進行配網絡維護管理時，要對此類問題進行大量的處理，而且不能增加經濟效益[2]。

1.3.5 配網信息化系統建設的問題

地理信息系統（Geographic Information System，GIS）技術已經被越來越多的電力公司用來改善傳統的分配系統，從而解決配網的設備和數據問題。該系統可以針對現實條件，對配網絡的地理信息進行最優化，并對電網進行有效管理，從而提高電網的開發效率。然而，在實際應用過程中，存在著一系列困難，如有關部門在運用GIS技術時，不能采用統一的數據模型方案來解決有關問題。

2 當前配網的現狀

目前，電力經營中最主要的問題就是分配環節，而原有的投資理念與方式還不科學，導致了整個系統的發展滯后。如果配網出現故障，那么只能采取斷網的方式解決，會導致大面積斷電。由于電力系統的傳輸容量很小，一些已經使用了很長時間的線路還沒有被替換，在長時間的負載下，線路損耗已經超過了30%。在用電高峰期，更有斷電技術的表現落后。近幾年，有關主管部門相繼出臺并實施了城市電網改造的政策，增加了投資，加快了城市電網的自動化建設。

3 城市配網自動化的類型

城市配網自動化的形式是電壓—電流饋線自動化，它綜合了電流式與電壓式自動控制的優勢。當出現故障時，可以將斷路器的斷路斷開，使其與其他部件相分離，并利用自動加載開關的“自舉功能”，使電源恢復正常。其基本原理如下：對整個線路進行高效檢測，定位、檢測和隔離故障，通常采用通用分組無線業務（General Packet Radio Service，GPRS）技術對故障進行檢測、定位；通過GPRS技術對故障進行分析和定位，并由遠方的主站下達切換和閉合指令。這種配網自動化技術能夠有效地解決電網運行中出現的問題，從而大大提高電網運行的效率。同時，在電源恢復過程中，減少開關操作次數，從而延長了開關的使用壽命。

4 配網自動化建設和實施的意義

從電力公司的觀點來看，將自動化技術引入到配網絡的設計中，其重要作用如下。一是改善電力的品質。通過對暫態電壓和穩態電壓的檢測和改進，為用戶提供更為理想的電能。二是提高配網絡設備的使用率。通過改善運行系統的穩定性，減少運行和維修成本，保證企業的經營效益。三是對設備維修的范圍和故障斷電的時間進行控制。四是降低電網的功耗，使電網的無功功率分布和總體的網絡結構得到最優化。五是加強供電服務，積極利用現代技術，為客戶提供更好的服務[3]。

5 配網自動化相關技術

5.1 監控技術

在現有的控制終端上增加了實時監測和頻率測量、監視等功能，構成一種新型的集成控制系統。通過這些終端，可以對配網絡的自動運行和電壓進行實時分析，并將分析的結果反饋給控制方，再進行進一步的分析，確定是否需要維護。該集成式受控終端的構建工作基于數據采集與監視控制（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）系統，既增強了其控制性能，又大大降低了實際工程中的受控端數目，有利于提高系統的總體效率，促進系統的簡化。在配網自動化發展中，SCADA系統也是一種應用廣泛的監測技術，其將本地和遠程控制相結合。在采用本地控制模式進行監測時，可以根據不同的開關來確定線路故障的具體位置，從而進行相應的檢修，既節省了檢測的時間，又避免了與主控站的信息傳輸延遲、通信的特殊性等問題。但這種運行模式在很短的一段時間里，頻繁地打開和關閉電力線路的開關，不僅會對線路的整體質量產生影響，而且會對電力系統的運行產生一定的損害，增加了電力設備的維護成本。而遠程控制方法則是通過分析和判定故障區域內的線路電流特性，當控制點收到來自控制點的電流和工作情況后，主站就會分析和處理這些數據，迅速確定故障的位置，并盡快解決問題，從而減少了設備和線路的損壞。然而，這種方法所需的信息傳輸需求很大，為了確保遠程監測、檢測分析的質量，需要專門的通信信道。隨著信息化社會的發展，通信設備的更新速度越來越快，通信費用也越來越低，通信品質也越來越好。在遠程監視的應用中，通信費用大大減少，對遠程監視技術的快速發展起到了很大的促進作用。

5.2 新型通信技術

配網自動化建設，尤其是遠程監測技術，對電力系統的通信信道建設提出了更高的要求。目前，在配網系統的自動化施工中，光纖通信技術是最常用的一種技術。該技術的造價較低，能夠快速地將有關配網自動化的信息傳送給用戶，而且對信息的傳輸限制也很少。通過引進比較新穎的通信技術如光纖通信技術，能夠實時監測配網自動化進程中的電流，實現特定的頻率控制，實現信息的快速傳輸。配網自動化系統還可以利用這一先進的通信技術，為用戶提供更多的生活服務，滿足不同的用戶需要[4]。

5.3 配網系統集中化

目前，在配網的建設和管理中，用戶信息和服務系統的分布較為零散，無法適應電網的系統化建設。因此，通過將主站與子站之間的聯系進行整合，子站可以將主站的信息負荷分散，促使主站采用比較規則的方式進行信息的處理，從而保證主站能夠按規定的流程進行工作，從而防止主站在短時間內收到大量的數據而無法進行有效緩沖，保證主站的正常工作。子站是一個具有多種功能的系統，其能夠自動發現系統的故障，在發現故障后，及時采取相應的處理措施并快速處理問題，節省維修時間，促進整個系統的正常運轉。同時，在將子站引入變電站后，原有的單通道結構也會發生變化，二者結合可以彌補原有工作的缺陷，促進電網調度系統的不斷優化，從而提高整個電網運行的效率。

5.4 分布式電源和定制電力技術

分布式電源是一種智能化的控制系統，它可以對電網的實際用電量進行分析，并根據需要進行相應控制，從而降低電網在運行中產生的不必要損失，從而提高電網的利用率。然而，由于受電網實際條件的制約，在推廣應用上存在諸多問題，而隨著配網自動化的不斷完善，其應用將會越來越廣泛。自適應發電技術在配網絡中得到了廣泛的應用，它充分利用了電壓穩定器、無功補償等各種功率器件，并結合了云計算、智能電網等新技術，將以上技術與設備結合在一起，在中、低壓電網中可以起到很大的作用，從而有效地解決配網中的諧波等問題，保證電壓的穩定。同時，將定制電力技術引入到配網絡中，能有效地改善系統的監測效果，并能及時發現電壓閃變和負載急劇變化等問題，保證系統的正常工作，并優化系統中的漏洞，從而更好地為用戶提供更好的服務。

6 配網自動化的具體措施

6.1 完善監控實施

配網監測體系的建設與完善，將有助于實現大范圍內的電網調度數據的采集與分析，從而可以根據各區域未來的供電需求，根據各區域的實際情況，制定最合理的配網調度方案，實現有計劃的、有針對性的配給。因此，為建立一個健全的監控系統，須學會掌握計算機技術和通信技術。

6.2 配網自動化的實現

如果進行配網自動化改造，那么必須重視多個應用通信系統，并支持各種監測、監測軟件的工作，建立一個穩定可靠的通信系統，以提高配網絡的自動化水平。普通技術人員能有效地把電腦技術與通信裝置相結合，并能將所收集到的資料集中在一個綜合站點內，同時可以劃分為主站和副站。在各子站內安裝終端，監測各變電站的負載，使各分站成為一個調度中心，并將所獲得的數據傳送給主站，從而進一步提高監測和管理的工作效率，為技術人員提供及時的信息和檢修服務，降低電網的停電概率。在配網自動化技術的發展中，為保證數據的穩定傳輸，最終的結果滿足有關規范，須加強對網絡的兼容性，使網絡的運行性能得到最大限度的改善，達到預期的管理水平[5]。

6.3 配網自動化建設方式

在配網自動化建設中，必須確保能滿足實際的要求，重視配網自動化的建設，有以下幾點需要注意：一是要規避配網風險，在工作中建立全面的風險評估制度，以提高用戶用電體驗為主要指導，實現分布自動，提高線路運行質量；二是及時評估線路的狀態，確保線路時刻處于良好的工作狀態；三是確保技術人員重視電纜線路，確保設備按有關要求進行自動化改造；四是為保證自動化改造的效果，技術人員須把故障知識定位裝置當作輔助裝置，在檢修過程中對自動開關進行隔離處理，以實現一定的自動化改造。同時，電力公司需要對配網絡的各個環節進行全面的規劃，并按照具體的目標和內容進行相應的規劃。

7 結 論

隨著我國經濟的快速發展，對電力的需求日益增長，但配網自動化技術仍有許多問題需要解決。根據我國的基本國情，在市場經濟和科技發展的指導下，對相關技術進行深入的研究和完善，從各個方面加強配網的自動化，從而使其在實際應用中取得更大的經濟效益。