配電自動化技術應用與配電網安全運行管理分析

［關鍵詞］配電自動化；配電網；安全運行；協同優化

［中圖分類號］TM76 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）11–0160–03

1配電自動化技術的關鍵組成與核心功能

配電自動化技術是一種集成了先進傳感技術、通信技術、計算機技術、自動控制技術的綜合性技術。其關鍵組成包括配電自動化主站系統、配電終端裝置、通信網絡、配電SCADA 系統等。配電自動化主站系統是整個系統的核心，負責數據采集、監視控制、故障診斷等任務的執行。配電終端裝置布置在配電線路的關鍵節點，用于采集各種運行參數，并執行主站下發的控制命令。通信網絡為主站與終端間的數據傳輸提供通道，采用光纖、無線等多種通信方式，保障數據傳輸的實時性和可靠性。配電SCADA 系統負責人機交互，為調度人員提供直觀友好的人機界面。

配電自動化技術的核心功能包括實時監測、智能分析、自動控制。實時監測功能通過布置在配電網各節點的傳感器和測量裝置，對配電網的電壓、電流、功率、故障等各種運行參數進行實時采集和監測，為配電網的安全穩定運行提供數據。智能分析功能利用人工智能、大數據等先進技術，對海量監測數據進行挖掘和分析，實現配電網運行狀態的評估、故障類型的識別、故障位置的定位等，為配電網的調度控制提供智能決策支持。自動控制功能根據智能分析的結果，自動執行配電網的調節控制，包括電壓無功優化控制、負荷均衡控制、故障隔離與恢復供電控制等，提高配電網運行的自動化水平。

2配電自動化技術在配電網安全運行管理中的應用

2.1提高配電網可靠性

配電網可靠性是衡量配電網供電質量和服務水平的關鍵指標，直接影響電力客戶的用電體驗和滿意度。然而，受制于配電網結構復雜、設備種類繁多、運行環境惡劣等因素，配電網的可靠性一直面臨較大挑戰。頻繁的設備故障、較長的停電時間、較慢的搶修響應等問題，不僅影響了電能質量，也給電力企業的經濟效益和社會形象帶來了負面影響。配電自動化技術以其實時監測、智能分析、自動控制等先進功能，為提高配電網可靠性提供了有力途徑。具體而言，配電自動化技術可通過以下途徑提高配電網的可靠性：①利用在線監測技術，實時掌握配電網設備的運行工況，及時發現設備的異常和故障隱患；②應用故障診斷與定位技術，快速判別故障類型和故障位置，縮短故障查找和處理時間；③采用自愈控制技術，在故障發生時自動隔離故障區段，恢復非故障區段的供電，最大限度地減小停電范圍和時間；④引入條件維修技術，根據設備的實際狀態安排檢修，避免因盲目檢修而引發的人為故障。除上述技術途徑外，配電自動化系統所積累的海量運行數據，也為配電網可靠性管理提供了數據支撐。通過對配電設備狀態、故障類型、故障規律等數據的挖掘分析，可建立配電設備可靠性數據庫和故障預測模型，指導配電網的規劃建設、運行維護等各環節，從而從源頭上提升配電網的可靠性水平。

2.2優化配電網運行方式

配電網的運行效率和安全性是電力系統經濟運行的關鍵。然而，傳統的配電網運行管理方式普遍存在效率低下、安全裕度不足等問題。配電自動化技術的出現為優化配電網運行方式提供了新的解決方案，具體體現在以下幾方面：①配電自動化主站系統可通過其功率控制功能，實現配電網有功和無功功率的優化調度。通過實時監測配電網的運行狀態，動態調整無功補償裝置的投切和調節變壓器的分接頭位置，可有效降低線路的無功功率流，減小線損，提高配電效率和電壓質量。②負荷預測和優化是配電自動化系統的另一項重要功能。通過對海量歷史負荷數據的挖掘分析，建立配電網精細化負荷預測模型，可準確預測未來不同時段的負荷需求。據此，可優化配電變壓器、饋線等設備的運行方式，避免設備長期過載或輕載運行，延長設備壽命，提高供電可靠性。③網絡重構是優化配電網潮流分布、提高設備利用率的有效技術手段。配電自動化系統可根據負荷分布和設備運行狀態，利用遙控開關對配電網絡進行動態重構，優化潮流走向，平衡線路和變壓器負載，減少線損和過載風險，提高供電能力和可靠性。④在新能源快速發展的背景下，配電自動化技術與分布式電源、儲能設備的深度融合，可顯著提高配電網的靈活性和適應性。通過配電自動化系統對分布式電源和儲能設備的有效管理和協同控制，可實現新能源的平滑并網、削峰填谷、應急供電等多種運行模式，提高配電網對可再生能源的友好性，促進能源的清潔高效利用。

2.3增強配電網故障處理能力

配電網故障是影響電力系統安全穩定運行的主要因素之一。傳統的配電網故障處理主要依賴人工巡檢和經驗判斷，存在響應速度慢、準確性不高、損失大等問題。而配電自動化技術以其快速感知、智能決策、精準控制等優勢，為增強配電網故障處理能力提供了全新的解決方案。在故障感知方面，配電自動化系統通過在線監測設備對配電網進行全面、實時的監視。當故障發生時，故障錄波器和故障指示器可精確記錄事故瞬間的電壓、電流波形和故障量變化情況。這些高質量的原始數據為事故分析提供了可靠依據，有助于快速查明故障原因，指導故障處理。在故障診斷方面，配電自動化系統搭載了基于大數據和專家經驗的智能故障診斷系統。該系統通過海量歷史故障數據的學習訓練，能夠對實時采集的故障信息進行快速分析比對，準確識別故障類型，有效縮小故障搜索范圍，大大提高故障定位效率。在故障控制方面，配電自動化終端設備具備完善的保護控制功能。饋線終端可根據電流、電壓等信號的變化，快速判斷故障性質和故障區段，通過跳閘、重合閘等操作實現毫秒級的故障切除，有效防止故障擴大和連鎖跳閘。此外，配電自動化裝置還具備故障隔離與自動恢復供電功能。當故障發生后，系統可自動識別故障位置，利用備用電源和聯絡開關對故障區段進行快速隔離，并對非故障區段進行恢復供電。這可最大限度減小停電范圍，縮短停電時間，保障電力用戶的供電可靠性。

3配電自動化技術與配電網安全運行管理的協同優化

3.1配電自動化技術與配電網規劃設計的協同優化

傳統的配電網規劃設計通常獨立于自動化系統，缺乏統籌考慮和協同優化，導致配電自動化功能難以有效發揮。因此，亟需創新配電網規劃設計理念，將配電自動化技術與配電網規劃設計深度融合，在源頭上提升配電網的自動化水平和智能化程度。首要任務是科學規劃配電自動化系統的架構和功能。在規劃設計階段，應全面評估配電網的地理環境、用電需求、負荷特性等因素，合理確定配電自動化系統的功能定位、性能指標和發展目標。在此基礎上，優化設計配電自動化系統的總體架構，合理配置各級監控平臺、通信網絡、智能終端等設備，確保系統的先進性、可靠性和可擴展性。其次，配電網一次系統與二次自動化系統的協調設計至關重要。應在配電網主接線方式設計時充分考慮自動化保護和控制的需求，優化繼電保護配置和測控點布置，提高故障檢測和隔離的速度和精度。變壓器容量的選擇應與自動化負荷控制策略相匹配，避免設備長期過負荷或輕載運行。此外，配電線路的走向和架設方式還應兼顧通信網絡的覆蓋和可靠性需求，減少通信盲區和障礙的影響。再者，配電自動化系統的規劃設計應具備前瞻性和可持續性。隨著電網規模的不斷擴大和業務需求的日益多樣化，配電自動化系統必須能夠靈活適應未來的發展變化。因此，在規劃設計時應預留足夠的軟硬件擴容和升級接口，合理設置系統的裕度和冗余，使其具備持續優化和自我完善的能力。

3.2配電自動化技術與配電網運維管理的協同優化

傳統的配電網運維管理主要依靠人工巡檢和定期檢修，存在工作強度大、效率低下、準確性不高等問題。隨著配電網規模的不斷擴大和復雜性的日益提高，傳統的運維管理模式已難以滿足新形勢下的要求。而配電自動化技術的發展為實現配電網運維管理的智能化、精細化提供了強有力的技術支撐。配電自動化系統通過全面感知配電網運行狀態，產生了海量的實時測量數據。這些數據蘊含了配電設備運行工況的重要信息，是開展狀態檢修的寶貴資源。通過對這些數據的挖掘分析，可精準評估配電設備的健康狀態和剩余壽命，從而實現由“事后檢修”向“狀態檢修”的轉變。這不僅可有效減少不必要的停電檢修，提高設備利用率，還可避免設備帶故障運行引發的嚴重事故。此外，配電自動化系統強大的遠程監視和控制能力，使得許多傳統需要人工現場操作的工作可以在調度中心遠程完成。運維人員通過配電自動化主站，可實現對現場開關的遠程操作、保護設置的遠程修改、故障信息的遠程查詢等，大幅減少了人員的現場作業時間，提高了工作效率和安全性。這種“無人化”運維模式不僅節約了人力物力，也使運維工作更加便捷和智能化。同時，配電自動化系統與配電網運維管理的深度融合，還可實現數據的雙向互通和閉環優化。一方面，配電自動化系統實時采集的海量運行數據可為優化運維策略提供決策依據；另一方面，運維過程中產生的工單信息、操作記錄等數據也可回傳至配電自動化主站，用于分析配電網的運行特性和故障規律，持續優化配電網控制和調度策略。通過二者的協同互動，可形成配電網運行優化與運維管理提升的良性循環。

3.3配電自動化技術與配電網調度控制的協同優化

傳統的配電網調度控制主要依靠人工經驗和簡單的自動化工具，難以適應日益復雜的配電網運行環境。隨著配電自動化技術的快速發展，其在配電網調度控制中的應用日益廣泛和深入。如何實現配電自動化技術與配電網調度控制的深度協同優化，成為提升配電網智能化調控水平的關鍵所在，具體可通過以下幾點實現：①打通配電自動化系統與配電調度自動化系統的數據通道。配電自動化系統通過全面感知配電網運行狀態，產生海量的實時監測數據。這些數據是配電網調度控制的重要依據。應建立配電自動化系統與調度自動化系統的無縫對接機制，實現數據的實時共享和交換。調度人員可直接訪問配電自動化系統的實時監測數據，全面掌握配電網的運行狀況，為制訂調控策略提供第一手資料。②應將配電自動化系統作為調度控制的執行載體。調度決策的快速高效執行是保障配電網安全穩定運行的關鍵。傳統的人工操作模式存在執行時滯長、出錯率高等問題。配電自動化系統具備強大的遠程控制能力，可作為調度控制指令的執行載體。調度人員通過配電調度自動化平臺向配電自動化系統下達控制指令，由配電自動化系統自動執行開關操作、電壓調節等控制任務。這種“集中決策、分散控制”的模式可顯著提高調度控制的時效性和可靠性。③應建立基于配電自動化大數據的智能輔助決策系統。配電自動化系統長期積累的海量歷史數據蘊含了配電網運行的內在規律。應用大數據分析技術，對配電運行數據進行深度挖掘，可形成優化的配電網調度控制策略。輔助決策系統可在線評估配電網的安全穩定裕度，判斷電網的薄弱環節，提示可能的風險隱患，為調度人員的決策提供智能化建議。同時，輔助決策系統形成的優化調控策略還可直接下發至配電自動化系統執行，實現配電網的自動優化控制。

4結束語

配電自動化技術是智能電網的核心技術之一，其在配電網安全運行管理中發揮著不可替代的作用。配電自動化技術可顯著提高配電網的可靠性，優化配電網的運行方式，增強配電網的故障處理能力。同時，配電自動化技術還需要與配電網規劃設計、運維管理、調度控制等各環節深度融合，協同優化，才能真正建立起安全、可靠、經濟、靈活的現代配電網。展望未來，隨著人工智能、大數據、物聯網等新一代信息技術的發展，配電自動化技術必將迎來更大的發展空間，為構建智能配電網，實現能源的可持續發展作出更大貢獻。