電力工程中配電網自動化技術分析

周洪磊

（青島金萊熱電有限公司，山東 青島 266600）

0 引 言

電力項目建設中，采用針對性技術方法將電能配送至各變電站，并由變電站重新輸配送電能，以此構成整個配電網。隨著計算機網絡技術日益成熟，電力行業逐步實現智能化和自動化管控配電，明顯提升配電系統技術水平，也提高配電網運行效率。

1 配電系統自動化技術的作用

1.1 遠距離監測

電力系統中引用配電系統自動化技術，并依靠網絡計算機及時監管每個電網運轉。遠距離監測有利于保證電網穩定運行，經監測掌握當下系統問題，從而保持系統可靠運轉。

1.2 采集和處理信息

配電網智能化技術可以收集和處理信息。一般在配電系統供電過程，將收集的電流、電壓信息以共享和交流等形式處理，保證配電網穩定運轉。

1.3 饋線提醒

采取監測技術掌握配電系統運轉狀態，如果配電網中產生問題，饋線提醒會產生反應，告知維修者解決故障，提升維護效率的同時保障電網運轉。

1.4 停電控制

停電控制功能的體現，一般是采集、整理與歸納信息，對于配電系統中出現的問題能夠掌握其原因，進而確定停電區域。

2 電力項目內配電網智能化技術的運用

2.1 總線智能化管理技術

電力項目內配電網智能化技術的使用要采用許多智能化設備或是裝置，將這類智能化設備或是裝置和配電網與智能化控制程序相結合，從而智能化管控配電網[1]。總線技術主要應用于配電網智能化模式中，且技術原理比較簡單，操作方便、運行效率高，因此已普遍用在電力項目中。

配電系統智能化技術的構成主要包括配電系統控制中心、配電系統站控終端和供電終端，能夠共同監測、管理電力系統內配電系統運轉情況。

2.2 配電系統饋線智能化規劃

饋線是電力系統配電網可靠運轉的核心構成部分，有利于管控電力系統內各種度量設備。配電系統高速運轉過程中，受環網和負荷作用，配電系統饋線將出現改變，饋線線路異常檢測效果和精度下降。因此，要全面規劃配電網饋線智能化。

通過配電系統饋線智能化有效覆蓋率可以體現配電系統饋線智能化建設程度和質量的指標，其運算公式為

式中：Q表示配電系統饋線智能化有效覆蓋率；Ra表示配電系統饋線內已設置智能化開關的公用電路總數；R表示配電系統饋線公用電路總數。

計量配電系統饋線智能化有效覆蓋率之后，能夠實時收集、統計配電系統饋線電路中的負荷變動，再按照負荷變動結果，預測電力項目所處地方附近客戶用電需求，優化配電系統饋線發布。

2.3 智能化通信模式

基智能化通信模式的規劃要遵守配電網通信邏輯原則，既可以增加配電系統應用時間，還可以節約配電網智能化建設支出[2-3]。在配電系統遙控終端，應增添光纖虛擬專用網絡（Virtual Private Network，VPN）作用，采取無線傳送形式，綁定電力項目配電系統的網際互連協議（Internet Protocol，IP）地址，令配電系統通信網絡的信息溝通專門化。配電系統智能化通信模式示意如圖1 所示。

圖1 配電智能化通信模式示意圖

由圖1 得知，在配電系統智能化主站和通用分組無線業務（General Packet Radio Service，GPRS）公網中，能夠采用虛擬專用網絡（Virtual Private Network，VPN）通信形式創建連接；電力系統配電網的客戶智能化分界開關、智能化異常指示模塊、配電系統監測終端盒客戶智能化通信模塊能夠實時傳遞配電網信息變化至GPRS 公網，再由GPRS 公網將信息傳送配電智能化主站，取得高效、便利的智能化通信。

2.4 配電系統遙控終端系統

配電系統遙控終端內涉及帶電控結構和開關輔助節點的開關站，其工作狀態和效果直接影響配電系統智能化發展[4]。因此，要采取自動化系統整體規劃配電系統遙控終端。

2.5 采用GIS 系統診斷配電系統異常

地理信息系統（Geographic Information System，GIS）診斷的重點是可以精準定位遠程故障部位，GIS系統采取拓撲結構，能夠判斷立體化點位，當配電系統線路上開關狀態變化時，便會觸動配電系統內的監控器，憑借GIS 系統內的SCADA 軟件傳送數據信號，由GIS 系統內的全球移動通信系統（Global System for Mobile communications，GMS）模塊接收數據，并操控配電網內的開關[5]。GIS 系統的重點是為每個配電網內的線路和開關節點構建了相關的精準模型，模型內的每條線路與節點均和實際情況中的電路規劃一樣，從3D 實際場景轉變成了2D 拓撲結構。每條線路與節點對應的信息不一樣，以便于故障診斷。

2.6 采用遺傳算法完善配電系統多目標權重

配電系統自動化運轉期間，遺傳算法屬于常用算法，經采用遺傳算法能夠智能化分配和完善設置配電系統內多目標權重。其算式比較煩瑣，通常在確定了算法算式后，將其輸入計算機，從而依靠計算機計算出精準信息。

2.7 配電系統潮流運算與問題確定

配電系統潮流算法的使用能夠定位問題，配電網智能化技術運用中，潮流算法的形式很多，可以精準化運算的方式包括前推回代法。該方法依靠配電系統層次結構發揮作用，明確初始化節點電壓，按照配電系統樹狀框架層次，由最后一層節點完成前推運算，求出每個節點的負荷電壓值，從而計算出相關電壓修正數據。常用公式為

式中：?Vi(1)表示配電系統內i節點的電壓調整信息；Vi(1)表示配電系統內i節點的迭代電壓新參數；Vi(0)表示配電系統內i節點的電壓初始值。

判定收斂條件的表達式為

式中：ε表示功率損耗。

判定完成后能夠輸出最后結果，以確定異常情況和獲得相關的維修調整計劃。

3 實驗檢驗

為驗證智能化技術的可操作性，進行實驗檢驗工作。以某地方的A 電力項目為例，電力項目配電系統調度口徑的最大用電負荷大概是5.15×106kW，營業戶數大概有106.9 萬戶，整個項目施工規模很大。A 電力項目的配電線路具體參數如表1 所示。

表1 A 電力項目的配網線路數據

由表1得知，A電力項目內總共涉及6個配網種類，其相應的配網電路長度都不一樣。該電力項目配電網包含100 個變電站，每個變電站都超過35 kV，變電容量大概是8.104×106kVA；整體配電系統的輸電線路很長，大概是2 416.9 km；用電營業戶數有125 萬戶。A 電力項目配電系統內，以110 kV 變電站用作主配電站，以220 kV 變電站用作配電系統的主網架，實驗選擇110 kV/10 kV 變壓器銜接2 段母線，確保每段母線上存在3 條支路，各支路上涉及架空線路和電纜線路。基于此，將文章規劃的配電網智能化技術用于A 電力項目。

檢測配電網開閉站的自動化功能是否有效，按照電力工程建設的實際情況和具體特征判斷開閉站能否按照實際情況規避電壓的轉換操作。從開閉站的子站層面入手，結合附近子站和變電站的通信線路，確定連接接口檢測開閉站的數據和信息是否能夠自動上傳到主站，同時對主站發出的有關指令自動做出回應。按照電力工程的基本需求，選擇匹配程度極高的變壓器類型，精準地收集配電網的直流設備信息和其他轉換設備信息。用配電系統智能化遙控準確率為實驗的監測指標，目標值取90%。智能化遙控準確率的運算公式為

式中：P表示配電網智能化遙控準確率；Mt表示配電網開關正確遙控隔離異常區段的次數；Mq表示配電系統開關所處區段產生問題的頻率。

文章中設計的配電網自動化技術的配電系統智能化遙控準確率數據如表2 所示。

表2 配電系統智能化遙控準確率數據統計

由表2 數據可知，文章設計技術的智能化遙控準確率均高于90%，即高于目標值，能夠按照電力工程實際情況精準地監督遙控配電網變化，能夠滿足遙控需求。由此表明，在電力工程應中用配電網智能技術能夠控制電力系統的運行，促使電力工程順利建設。

4 結 論

在電力工程不帶有配電變壓器的開閉站中，應用配電網智能技術，安裝自動測控裝置，能夠精準地收集各項數據信息，按照監控配電網通信設備的運行情況獲取監測指標的具體變化狀態。同時，電力系統中配電系統自動化技術的運用減輕大部分勞動力，尤其是削減室外配電系統巡查者的任務量和難度，在配電中心可以精準定位配電網問題位置和成因，還能遠距離解除問題，大幅度提升配電項目效率。未來，配電網智能化技術會與國際化道路接軌，進而深度完善電力項目中配電系統運轉與管護。