配電網調度自動化系統與繼電保護措施研究

周 斌，芮 典

（國網浙江省電力有限公司杭州市臨安區供電公司，浙江 杭州 311300）

0 引 言

隨著社會經濟的快速發展，電力需求量不斷增加，配電網的規模和復雜度也在逐步提高。傳統的配電網運行管理模式已經難以滿足實際需求，人工調度與管理存在效率低下、誤操作多等問題，容易造成事故和損失。為了提高配電網的可靠性和運行效率，必須加強配電網調度自動化技術的研究與應用。

1 配電網調度自動化系統概述

1.1 配電網調度自動化系統的理論基礎和關鍵技術

配電網調度自動化系統是對配電網開展實時、自動、智能化監測、管理以及運行的一種全自動化系統。它通過將實時數據采集與處理、空間數據管理、決策支持系統和各種控制功能等一系列技術有機地結合起來，提高配電網的管理和運行效率，并保障電力的供應質量。在配電網調度自動化系統中，通信技術不僅用于配電自動化終端測控終端、集中器、調度自動化系統之間的通信，還提供了數據處理和信息交換的基礎。其中，通信技術的主要技術手段包括以無線、有線等方式傳輸的通信協議與網關協議。其數據傳輸的速度、帶寬和噪聲抑制等技術特性均對于配電網調度自動化系統的穩定性、可靠性以及高效性起到了重要的促進作用。通過通信技術，配電網調度自動化系統可以將配電線路、開關、斷路器等設備的狀態實時反饋給調度中心和管理人員，便于有效預防故障，提升配電線路的穩定性與供電質量[1]。

1.2 配電網調度自動化系統的應用現狀

當前，國內外配電自動化系統的開發和應用技術發展迅速，制約自動化技術發展的關鍵問題也逐漸得到解決。在國外，各國的配電自動化技術水平、應用范圍、數據傳輸方式、信號傳遞方式、數據采集方法和自動化管理體系等方面均存在一定的差異。而在我國，隨著一系列宏觀調控政策的推行，配電自動化技術得到了迅速發展，已應用到了電網的各個環節。國外的主要配電自動化系統應用種類包括基于數據采集與監視控制（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）系統的配電自動化系統、基于配電管理系統（Distribution Management System，DMS）的配電自動化系統、基于公共信息模型（Common Information Model，CIM）的配電自動化系統以及基于地理信息系統（Geographic Information System，GIS）的配電自動化系統等。而在我國，目前主要采用的是SCADA系統、數據安全態勢管理（Data Security Posture Management，DSPM）系統和GIS 系統等，這些系統廣泛應用于電力公司的各個環節，包括配電變電站、配電線路、電網運行監測等。國內外配電自動化系統的應用水平已經達到了一定的高度，但是隨著電網的不斷發展和應用需求的日益增加，配電自動化技術仍然面臨很多的挑戰和問題。因此，需要進一步加強技術研發，提升系統的質量和可靠性，以推動配電自動化技術的發展和應用[2]。

1.3 配電網調度自動化系統的發展歷程

20 世紀60 年代，隨著計算機技術的崛起，電力行業開始采用計算機來協助實現配電自動化。但是當時的技術水平相對較低，計算機硬件和軟件都存在著非常大的局限性。

20 世紀80 年代，配電網調度自動化系統迎來了新的發展機遇。隨著計算機技術的不斷提升和控制技術的逐步成熟，自動化控制系統開始逐漸成為配電網調度的主要手段。

21 世紀初，新興計算機技術、新型傳感器技術和云計算技術的不斷突破與應用，使得配電網調度自動化系統獲得了更為廣泛的應用場景和更為優異的性能指標。同時，智能電網、可再生能源等新技術的應用，使得配電網能夠更加準確地對系統進行控制和監控[3]。

1.4 配電網調度自動化系統的優化對策

首先，應該對傳統調度系統中的缺陷進行改進，引用現代技術，提高負載預測準確度，使得調度系統能夠更加準確地預判負荷變化，合理分配供電資源，提高能源利用率。此外，應該對調度系統中的毛刺現象進行調整，加快系統的響應速度，以應對負荷突變，防止系統過載，保證電力穩定供應。

其次，將分布式電源接入調度系統，需要滿足對可靠性和安全性的要求。將分布式電源接入調度系統的方式應該確保能夠追蹤和管理其運行狀態，以及轉移電力系統運行的控制權。一方面，分布式能源（Distributed Energy Resources，DERs）的接入應在考慮其發電能力的同時，讓其承擔一部分電力負荷，以減少傳輸和分配成本。另一方面，將DERs 接入調度系統要從多個分布式電源尋找和選擇最佳的能源利用方式，實現系統的最優利用和節約能源。為了將DERs 成功地接入電力調度系統，需要使用透明和可編程的技術。多個廠商的DERs 可根據不同的標準和管制要求設計，這意味著需要使用能夠將不同的技術和服務接入微網的技術。這樣的技術應該支持數據共享和透明性，以便統一控制，同時保證調度的公正性和客觀性。另外，應該采用分布式控制技術，建立一套新的分布式配電網控制系統，進一步提高系統的可靠性和效率[4]。

最后，大數據技術可以幫助人們處理大量的數據，包括歷史數據和實時數據。通過對這些數據的分析和挖掘，可以了解配電網的運行狀況，發現潛在的問題，并進行相應的優化和調整。同時，可以利用大數據技術來預測未來的電力需求，以便提前做好調度的準備。而人工智能技術可以幫助人們更好地掌握配電網的運行規律。通過建立各種模型和算法來分析數據，預測失效和事故的可能性，并及時采取措施來降低風險。

2 配電網調度繼電保護

2.1 繼電保護的概念和基本原理

配電網調度繼電保護是一種通過傳感器、信號傳輸和雙重電氣型斷路器等手段實現發生故障時自動斷開的電力保護系統。它的主要作用是檢測和隔離在電力系統中發生的故障，防止故障擴大、損壞設備和影響正常電網運行。該系統的基本原理是利用電氣元件的特定參數，如電壓、電流等，來判斷電力系統中是否發生故障，然后通過電氣信號的傳遞，及時合理地控制電路的制動操作，達到保護電氣設備和保證電網安全運行的目的。保護系統的運行離不開人們對電氣設備的日常監管與維護，保持設備的良好狀態和有效運轉才能保證相關保護系統得以有效運行。

2.2 繼電保護選型和參數設置

在電力系統中，配電網是中轉電能的重要環節，也是影響電力質量及供電可靠性的重要組成部分。因此，配電網的調度繼電選型和參數設置顯得尤為重要。在配電網調度繼電選型方面，首先需要考慮的是繼電器的類型。普遍來說，繼電器主要分為電流繼電器和電壓繼電器2 種類型，而在具體選型時，應根據不同電力設備的特征進行辨別。其次，在繼電器參數設置方面，需要選擇恰當的動作特征量。一般來說，動作量特征是以電壓、電流等作為基礎，而選取特征量則應根據實際情況來定。特別是在需要防止短路故障的情況下，需要考慮短路發生時的電流水平，以便繼電器能夠快速、準確地動作，及時隔離故障，保障供電可靠性。此外，繼電器參數設置需要結合實際的負載情況進行。通常情況下，繼電器的動作特性與負載條件密切相關，而負載的變化會引起電壓和電流的波動，因此繼電器的參數設置需要根據負載情況進行動態調整，以確保電網的穩定性和安全可靠運行[5]。

2.3 配電網繼電保護優化策略

配電網繼電保護的主要目的是在電網發生故障時及時切除故障部分，保障電網其他部分正常運行，最大化降低故障對電網的影響。為保證繼電保護的正常工作，首先應完善配電網的監測系統，增強故障識別能力。通過在電網上安裝監測設備來實時監測各項參數，如電流、電壓、頻率等，使得故障的發生能夠及時被發現。同時，建立網絡化的監控系統，可以快速判斷故障是否已經得到解決，避免誤操作導致其他部分電網的不必要切除。其次，對配電網進行規劃和設計時，應充分考慮安全穩定性。在配電網的建設中，應避免過度集中式配置，一般采取分布式配置，確保故障不會對整個電網造成巨大影響。此外，應建立完備的備份電源系統，以應對突發故障所帶來的電力缺失風險。最后，進行定期維護和檢修工作。定期對繼電保護設備進行檢修，還需要進行有計劃的演練，以便于處理故障時能夠確保操作的正確性和及時性。在配電網運營中還需要倡導員工安全意識的提升，積極宣傳相關知識，避免操作失誤和不當行為。

3 配電網調度自動化系統與繼電保護應用前景

近年來，隨著電力領域技術的不斷發展，配電網調度自動化系統已經成為電力配送管理的核心技術。該系統可以實現自動化調節供電負荷和監控電力質量等功能，極大地提高了配電網的運行效率和可靠性。而在配電網調度自動化系統中，繼電保護作為重要的組成部分，同樣具有重要的應用前景。繼電保護在配電網調度自動化系統中具有重要的功能。配電網調度自動化系統是通過對各個設備進行監控、管理以及控制等，將配電網的各個環節緊密聯系在一起，從而使得整個配電網能夠快速智能地響應各類故障和負荷變化。而在配電網運行過程中，繼電保護則負責對配電網進行安全保護，及時采取措施避免各種故障及事故的發生，保障配電網的正常運行和穩定供電。

3.1 配電網調度自動化系統技術

首先，未來發展將會更加智能化。當前的調度自動化系統主要是按照預定的規則進行調度，無法根據實時的數據智能化調度電網，因此未來發展將會更加依賴人工智能等技術，以提高電網調度的智能化水平。其次，未來的發展將會更注重安全性。配電網調度自動化系統是電力系統中非常重要的一項技術，關系到整個電網的穩定性和安全性。此外，在未來的發展中，調度自動化系統將更加關注用戶需求。調度自動化系統在未來的發展中將不僅是一個技術方案，而且是一個能夠滿足用戶需求的高效能工具。例如，通過提高電費梯度、調節電力供應等方式，可以更好地滿足用戶需求。最后，未來發展將涉及新的技術改善和應用。例如，區塊鏈技術、物聯網技術等已經開始被應用在電力系統中，未來在配電網調度自動化系統方面也將涌現新技術的應用，以提高調度自動化系統的能力和效率。

3.2 繼電保護

隨著我國電力行業的不斷發展，配電網繼電保護技術也在不斷發展壯大。未來，這方面的技術將會更加成熟和完善，為電力行業提供更加可靠的保障。一方面，在技術層面上，配電網繼電保護技術將會不斷朝著數字化、智能化、集成化方向發展。采用數字化、智能化技術可以更加準確地感知故障狀況，并針對性地進行保障和處理。隨著這些技術的發展，配電網的保護能力將會更加穩定。另一方面，在應用方面，配電網繼電保護技術將會更加貼近實際應用需求。針對不同應用場景，配電網繼電保護技術將會針對性地進行研發和應用。例如，在智能配電網建設中，繼電保護技術需要與智能感知、智能控制等技術進行深度融合，實現智能配電保護系統；在新能源領域中，配電網繼電保護技術需要更好地適應分布式能源和微電網的接入，實現對這些新能源的合理保護與控制。

4 結 論

配電網調度自動化系統和繼電保護措施在電力系統中的應用，可以提升電力系統的安全性和可靠性。然而，由于當前電力系統中的配電網規模越來越大、復雜度不斷增加，需要不斷改進配電網調度自動化系統和繼電保護措施，以適應快速的電力系統發展與變化。未來的研究應重點關注如何繼續提高自動化系統的智能化、可靠性以及適應性，并探索新的保護措施，以最大限度地降低故障對電力系統的影響。