自動化技術在輸配電及供電工程中的應用

王慶華

（滁州供電公司，安徽 滁州 239000）

現階段，社會各界普遍關注輸配電線路及供電工程的統籌規劃是否具有科學性、合理性。為了促進電力行業的規范化、持續化發展，國家電力管理部門針對輸配電及供電工程的運行、管理，制定了一系列法律法規及規范化管理條例，管理人員也不再采用以往的管理模式，而是結合對日常輸配電狀況的分析結果，還有供電工程中遇到的各種問題，對供電工程的系統穩定性加以優化，將運行安全性切切實實地提升上去。

1 自動化技術的應用

1.1 自動化的優勢

1.可顯著降低能耗。由于近年來科技水平的逐步提高，我國電力行業發展水平也隨之大幅提升。通過對多種先進技術的綜合應用，再加上企業管理人員對供電工程的實地考察，能得到整個供電系統所有的運行參數、性能指標等各項數據信息，經過各部門的全面分析后，對系統運行期間出現的各種缺陷作出改進。同時，利用電力系統對各類信息的自動實時收集，以確保電力資源傳輸階段無能耗浪費現象，保證電網系統運行與節能要求相符[1]。

2.實現對輸配電網絡運行狀態的實時監控。通過向電力系統內加裝相應軟件的方式，能實現對電力系統的自動化監控功能，讓管理人員全面了解系統運行中出現的所有情況，讓電力維修人員能快速確定故障區域，進而以最快的速度消除安全隱患。多元管控措施的應用，可保證系統運行更具安全性、穩定性。另外，在先進監控軟件的幫助下[2]，自動化技術的全面應用，可使管理人員對整個供電系統當中的內部架構做到一目了然，對其性能指標做到全面掌控，并對其中的各個元器件做到統籌調配。

3.當電力系統中出現故障時，可及時解決。電力工程中一旦應用了自動化技術，即可以某種特定方式，使其組織效率得到全面大幅提升，即使是基層工作人員也可從自動化功能中，及時確認系統中的問題所在，并確定故障位置。另外，自動化技術的合理應用，能讓系統實現對一些細小故障的自動消除功能，在保證輸配電線路順暢的前提下，對運行效率加以適當優化。自動化處理系統能在極短的時間內對故障所在點進行精準定位，不僅能為檢修人員排除故障提供有效指導，還能讓管理人員依照故障成因，對電力工程系統的日常管理與檢修防護予以適當的強化[3]。

1.2 自動化的特點

1.管理的智能化。為確保電力輸配工程可以實現預設工作效果，必須全面應用智能化管理方式，以便在將電力企業以往由于人工失誤帶來的滯后性難題都予以解決后，還能有效杜絕意外事故的發生。

2.隨著科技水平的逐步普及、推廣，持續創新供電工程系統管理方法，對所有供電區域的具體運行狀態實施全面統一管理。先將自動化監控系統融入電網系統內，再借助于各種運行軟件，結合突發事件成因[4]，對出現的故障及時地給予有效解決，對整個電力輸配工程的系統運行情況，實行靈活管控。

3.由于自動化管理模式的全方位運用，可以讓電力企業在投入少量人力、物力資源的情況下，保證電力輸配過程的穩定性與安全性，只要操作人員嚴格遵循規范化輸配流程，實施綜合管理，人為因素引發的供電風險會日益減少[5]。

2 待解決問題

2.1 技術方面

由于技術水平不足、配套資源短缺，電力系統管理人員對于自動化技術的掌握不夠全面，無法充分了解其在輸配電網絡及用電工程系統中應用時體現出的所有特點，這樣一來，其系統開發效果難免與供電工程實際要求產生一定的差距。因此，必須對電力資源的具體應用情況實施合理的統籌規劃，并全面了解整個電力網絡的實際運行狀態，再結合輸配電技術在供電系統中的應用發展情況，制訂出科學、適用、完整的管理方案。

2.2 管理方面

電力企業具體選取的能源管理模式，會對其經濟收益帶來不可忽視的影響，從現有統計資料來看，盡管電力企業在輸配電管理中，應用的自動化技術較為先進，而且系統運行效率也確實是得到了提升，不過為了運用相關技術，其供電網絡架構難免會變得更加復雜一些，需要及時對其加以梳理。

2.3 電能損耗問題

因我國現行輸配電網絡及供電工程中所采用的自動化管理模式并不先進，所以各地頻發電力資源供應不足的問題。在電力企業日常經營中，電能損耗問題頻發，會給電力輸配的管理帶來不利影響。有的電力企業為了減少資金投入，聘請的供電工程自動化管理崗位是剛畢業的、沒有任何工作經驗的新人，而且也沒有經歷過與電力項目建設相關的培訓，根本不知道如何按規范、統一方式對輸配電工作實施管理，也有不少工作人員存在著敷衍、偷懶心態，因此，電力輸配電管理的整體水平不高[6]。

3 應對措施

3.1 強化電力系統的穩定性

從實踐來看，夏、冬季為每年的供電高峰，若是此時未能對電力系統作出合理調整，很容易出現電力短缺問題，故而，相應的管理人員需要對高峰期供電問題做出有效應對，對多元管控措施加以靈活應用，讓電力系統運行起來更加的安全、穩定。借助于自動化技術的系統性應用，向管理者提供完整、細致、動態的輸配電信息，在對整個供電系統實施全面自動化管控后，進一步對其內部架構及所有的運行參數做出適當的優化調整，保證電力系統可長期穩定地提供電源，即使在供電高峰期，也能夠提供滿足用戶需求的電能。

3.2 加強自動化運行技術應用

1.電力企業應該及時對供電工程處理技術進行更新，管理人員必須摒棄以往的電力輸配方式，讓電力企業得以持續發展。

2.對自動化技術給予充分關注，制訂科學、適用、有效的管理制度，確保自動化處理方法能夠被自如靈活地落實到位。

3.確保相關人員都能積極參與技術創新工作，掌握先進技術并充分發揮其優勢，對電力企業實際遇到的問題作出應對，通過逐步改進，讓電力系統真正地處于智能化、高效化的運行狀態。

3.3 遠程輸配電控制的落實與管理

1.自動化技術應用于電力工程中時，可實現大量指令、信息的快速傳輸。

2.在分析評估輸配電線路數據信息時，需要把書面記錄保管歸檔工作做好，特別是對電力系統各自的電能輸送流程，一定要做全面記錄，以便為接下來的輸配電管理自動化奠定基礎。另外，監控系統可以在電力網架構發生任何異常狀況時，及時發現問題，輸出相應的警示信息，有利于故障的及時排除。

3.電力工程系統應用了自動化技術后，能實現故障的排除，在提升輸配電效率后，輔以靈活組合的多元管控措施，還能大幅提升電能的綜合利用率，有效地降低了能耗損失。

3.4 強化工作人員的專業能力

1.供電企業應該定期為其工作人員組織各種與輸配電管理相關的技術培訓，讓供配電工程建設及管理流程能夠更具統一性與規范性，不斷提升輸配電工作人員的專業技能。

2.應該邀請理論知識扎實、有大量工作經驗的資深專家召開知識講座，對工作中遇到的疑難問題作出專業的解答，找到最快捷有效的解決措施，對現實施工作業中遇到的問題予以解決。

3.應該經常舉辦一些理論、實操比賽，對那些理論知識豐富，在工作中表現優異的員工，給出相應獎勵，并額外為其提供更多的學習機會，甚至可以設置一些特殊晉級方式，讓能力、水平比較高的員工體會到成就感及歸屬感，使其能更加投入的工作。

4 工程實踐

4.1 工程概況

某增量配電網供電運營體，前期為了實現配電自動化功能，用的是有線雙路光纖通信方式，使石化園區的用電獲得了可靠性保障。不過，因新區增量配電網的不斷發展，石化產業園供電范圍內，大量用戶開始投運生產，采用以往的光纖有線通信方式，已滿足不了新區增量配電網的實際建設需求。迄今為止，石化產業園內已達到5G 通信全覆蓋，故而，新區增量配電網引入了無線5G 通信方式，選擇了配電自動化雙路由應用，采用智能分布式系統深化配電自動化通信所特有的“主+近、遠后備”冗余方式，切實地保障了配電網系統在智能判斷、故障定位、分析、故障隔離及非故障區域快速恢復供電等各項功能的有效性。

4.2 現階段運行狀況

該配電網當中，配電自動化網絡架構用的是雙路由有線光纖通信方式，即220kV 孔橋變電站引出一條光纖，220kV 深港變電站內光電一體設備（OLT）引出一條光纖，二者途經終端設備時，通過“手拉手”的方式，在配電自動化通信當中，互為主備。當終端設備主通信線路中出現光纖故障或光纖斷裂，備用光纖立刻開始工作，確保了配電自動化終端能夠可靠地運行于有線光纖通信模式下，對于配電網調度主站而言，是對各終端設備運行狀況實施動態監控的有力保障，也是配電網在出現故障時，能夠及時實現故障隔離，并讓非故障區段快速恢復正常供電的技術保障，能讓供電搶修率大幅提高。配電網自動化方案用的是分布式智能環網自愈方案（SHG），因配電終端（DTU）間可隨時信息交互，能快速實現故障隔離，并讓非故障區段快速恢復正常供電。DTU 在光纖網絡通道上，采取對等通信機制（P2P），對故障位置做出判定，并實現隔離功能。對故障的處理無須主站參與，但處理結果會向調度主站上報。因區域內分布著密集的供電區域基建點，光纜可能會在外力破壞下受損，且修復需要較長時間，故而，即使采用了主備模式，光纖通信也并不是萬無一失的。

4.3 5G 方案設計

在配電自動化光纖通信雙通道主備模式下，融入5G 技術當作一種“遠備用”方式，當兩條光纖都發生故障，或終端上行的“主備”光纖通信都建立不了連接時，調度主站可以遠程切換到5G 技術，以無線通信方式穩定上線繼續維持供電系統運行，以這樣的“遠后備”通信方式，實現對現場終端設備具體運行狀況的動態監控。每一個10kV 環網單元里面均配有一個5GCPE，負責與站所配電自動化終端（DTU）相互連接。利用5GCPE構建的5G備用通信網絡，各DTU均支持垂直、水平兩種數據信息的交互通信模式[7]。

1.5G 垂直通信。5G 垂直數據通信路徑主要是：5G CPE-基站中-承載網-SA 核心網-承載網-調度主站內網。利用5GCPE 的垂直數據通信網絡，構建各無線終端設備（DTU）、饋線終端裝置（FTU）與調度主站相互通信的數據通道，在光纖通道產生故障時，能快速完成DTU、FTU 的三遙/四遙調度。

2.5G 水平通信。5G 水平數據通信是為了在智能終端（DTU 和FTU）間建立一個對等的通信機制（P2P），以此機制作為智能分布式自動化的實現基礎。每臺5GCPE均可從電力專網卡或運營商SIM卡提供的信息中，獲取到一個固定IP，這樣就可以在5GCPE 間建立網絡設備（EoIP VPN）。EoIP 可以利用IP 網讓眾多局域網（LAN）實現邏輯上的橋接，使在不同網絡中的設備也可像處于同一局域網內那樣，相互訪問。各5GCPE 由EoIP 隧道構建成局域網，其各智能終端（DTU 和FTU）能快捷地在5G 技術支持下交互信息，基于IEC 61850 GOOS Eover UDP 或別的快速P2P 通信規約，實現智能分布式自動化。

4.4 建設成效

為了對引入5G 技術的智能分布式通信環網自愈方案加以驗證，在新區增量配電網中做了一個5G 智能分布式自動化試點。以5GSA 組網模式，建成一個電力通信專用網，并就地將3 個環網單元部署為CPE 設備。將5G 通信備用網絡引入現有的光纖網絡中，讓光纖出現中斷通道現象，此時配電網會自動實現與5G 通信的瞬時切換。后續還可以測試在5G 通信狀態下的配電自動化性能，如主站下行到終端的通信時延、上行通信延時及終端間對等通信延時，或發生故障時，DTU 判斷故障、隔離、供電恢復所需時間。

5 結語

輸配電及供電工程的自動化是電力發展的產物，現代電力企業的管理層需要積極了解、應用工程自動化技術，制訂科學有效的管理控制制度、措施，對輸配電及供電工程運行中遇到的一系列問題作出應對，研發出更優秀的輸配電模式，改善電力輸送系統的運行穩定性與安全性，以保障社會的平穩運行。