電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)用原則及可靠性研究

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)；配電網(wǎng)；自動(dòng)化；應(yīng)用原則；可靠性

引言

社會(huì)的發(fā)展帶動(dòng)了我國電力工程建設(shè)事業(yè)的發(fā)展。在電力系統(tǒng)中，配電網(wǎng)是重要的組成部分，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行，可以使供電可靠性提升，如減少停電時(shí)間、提高事故處理效率等[1]。與此同時(shí)，在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及調(diào)整的基礎(chǔ)上，有效保證電壓及頻率的穩(wěn)定性，能夠提高電力系統(tǒng)配電網(wǎng)供電質(zhì)量等。為實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行目標(biāo)，需遵循一些基本原則，如適應(yīng)性原則、可靠性及安全性原則。通過有效措施，使電力系統(tǒng)配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)可靠自動(dòng)化運(yùn)行，進(jìn)而全面提高電力系統(tǒng)配電網(wǎng)運(yùn)行的質(zhì)量和效益水平。

一、電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)用意義分析

（一）有助于提升供電可靠性及質(zhì)量

電力系統(tǒng)配電網(wǎng)在自動(dòng)化運(yùn)行期間，可對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)故障情況下，系統(tǒng)能夠及時(shí)對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行定位，然后對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)隔離處理，使故障擴(kuò)大得到有效預(yù)防，并使停電范圍縮小[2]。同時(shí)，基于故障隔離處理之后，系統(tǒng)能夠自動(dòng)或者手動(dòng)快速恢復(fù)非故障區(qū)域的供電，使停電時(shí)間縮短，進(jìn)一步提升供電的可靠性。此外，在電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行期間，對(duì)電網(wǎng)電壓、頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、調(diào)整，能夠使用戶端電壓及頻率的穩(wěn)定性得到保障，進(jìn)而使供電質(zhì)量提升。在對(duì)電壓閃變情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制的基礎(chǔ)上，可以減少用戶設(shè)備受到的干擾及損害，進(jìn)一步提升供電質(zhì)量。

（二）有助于降低電力系統(tǒng)配電網(wǎng)的運(yùn)營成本

電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，可以使人工巡檢工作量減少，使人力成本得到有效降低。與此同時(shí)，在分析配電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，有助于配電網(wǎng)運(yùn)行決策方案的優(yōu)化，對(duì)負(fù)荷合理安排，對(duì)變壓器分接頭合理調(diào)整等，以此使損耗降低，促進(jìn)運(yùn)行效率的提升。此外，在對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并及時(shí)處理問題，以此使設(shè)備使用壽命延長，降低設(shè)備更換成本。

（三）有助于提升系統(tǒng)應(yīng)急響應(yīng)能力及管理水平

電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行期間，能夠快速響應(yīng)故障，使故障處理時(shí)間縮短，進(jìn)而使系統(tǒng)應(yīng)急響應(yīng)能力提升。同時(shí)，基于緊急狀態(tài)條件下，系統(tǒng)啟動(dòng)遠(yuǎn)程操作的基礎(chǔ)上，比如對(duì)電源進(jìn)行遠(yuǎn)程切換，或者遠(yuǎn)程調(diào)整負(fù)荷等，能夠使突發(fā)事件處理的靈活性提升。此外，配電網(wǎng)自動(dòng)化可以集成各項(xiàng)信息，包括配電網(wǎng)實(shí)時(shí)、離線以及用戶信息等，使管理者獲得全面、真實(shí)、可靠的數(shù)據(jù)信息，為決策分析提供有效參考[3]。利用自動(dòng)化管理系統(tǒng)，還能夠使配電網(wǎng)智能化管理目標(biāo)有效實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步使電力系統(tǒng)管理水平得到有效提升。

二、電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)用原則分析

（一）適應(yīng)性原則

電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化方案的提出、建設(shè)、運(yùn)行，需符合適應(yīng)性基本原則，即與當(dāng)?shù)鼗螂娏こ唐髽I(yè)的實(shí)際需求、具體情況相符，并結(jié)合用戶需求、經(jīng)濟(jì)條件，投入充足的建設(shè)資金，使配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)體現(xiàn)出合理性的特點(diǎn)，并保證其建設(shè)水平和當(dāng)?shù)貙?shí)際需求相匹配。值得注意的是，因國內(nèi)配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用與西方發(fā)達(dá)國家相比相對(duì)較晚，所以自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用需和當(dāng)前配電網(wǎng)現(xiàn)狀相符，采取有效保護(hù)措施，使其自動(dòng)化運(yùn)行的適應(yīng)程度提升，進(jìn)而提升自動(dòng)化運(yùn)行質(zhì)量及安全性[4]。

（二）可靠性及安全性原則

電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)用，其目的是提升電力系統(tǒng)配電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，因此需遵循可靠性基本原則，落實(shí)可靠性原則設(shè)計(jì)電源，同時(shí)規(guī)范布局相關(guān)設(shè)備，加強(qiáng)設(shè)備管理，使電網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行期間故障、異常問題減少發(fā)生，為用戶提供可靠的電力資源，滿足用戶的用電需求，并使電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性及可靠性得到有效保障。此外，為確保電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)用的安全性，減少故障及風(fēng)險(xiǎn)問題的發(fā)生，還需遵循安全性基本原則[5]。其間，有必要優(yōu)化配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)管，使電網(wǎng)安全得到有效保證，進(jìn)一步提升電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性及安全性。

（三）實(shí)用性及分層性原則

在電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)過程中，需遵循實(shí)用性原則，即選用適宜的方案，根據(jù)電力行業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況，合理開展配電網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行作業(yè)。期間，應(yīng)詳細(xì)分析配電網(wǎng)運(yùn)行相關(guān)影響因素，基于用戶視角優(yōu)化配電網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行措施，通過合理應(yīng)用自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)，使配電網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行的實(shí)用價(jià)值得到有效發(fā)揮。此外，在配電網(wǎng)點(diǎn)多的情況下，可合理利用配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)。同時(shí)，考慮配電網(wǎng)整體規(guī)劃、城市建設(shè)、設(shè)備運(yùn)行等情況，遵循分層性原則，按照不同階段、不同層次，逐步實(shí)施自動(dòng)化運(yùn)行措施[6]。例如，在配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的初期階段，將自動(dòng)重合閘安裝在變電站的出線上，以此對(duì)電力起到有效的保護(hù)作用。并在此基礎(chǔ)上，安裝多組自動(dòng)配電開關(guān)，以提升電壓安全控制效果。

三、提升電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)用可靠性的措施分析

（一）合理選擇設(shè)備，優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

為提升電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行期間的可靠性，需合理選擇設(shè)備，對(duì)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

一方面，要擇優(yōu)選擇先進(jìn)科學(xué)的設(shè)備，確保設(shè)備性能、穩(wěn)定性與電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行的要求相符，減少故障的發(fā)生，使系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性及安全性得到有效提升。比如選擇使用真空斷路器設(shè)備，此類設(shè)備和傳統(tǒng)油斷路器相比，滅弧能力更強(qiáng)，體積更小，重量更輕，且更加容易維護(hù)。在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中配置真空斷路器，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)故障電流的快速切斷，使停電范圍縮小、停電時(shí)間縮短，進(jìn)而使供電可靠性得到有效提升。還可以選擇配置智能配電終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如電壓、電流、功率等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至主站系統(tǒng)當(dāng)中。通過智能配電終端，配電網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控得到有效實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和運(yùn)行可靠性得到協(xié)同提升[7]。

另一方面，優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在城市配電網(wǎng)中選擇環(huán)網(wǎng)供電形式，使供電可靠性提升。同時(shí)，環(huán)網(wǎng)供電形式能夠使若干電源之間的互供得到有效實(shí)現(xiàn)。在某個(gè)電源發(fā)生故障情況下，其他電源能夠快速接管供電任務(wù)，使停電范圍縮小、停電時(shí)間縮短。比如，通過在變電站之間合理增設(shè)聯(lián)絡(luò)線，使環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)有效形成，能夠使各站負(fù)荷的轉(zhuǎn)供能力得到有效提升?；诩芸站€路中，通過分?jǐn)嗥骱椭睾掀髦g的優(yōu)化配合，使自動(dòng)化功能有效實(shí)現(xiàn)。其中，利用分段器將故障段自動(dòng)隔離，重合器則起到自動(dòng)重合閘的作用，進(jìn)而使非故障段的供電快速恢復(fù)正常。采取此類配合形式，能夠?qū)收宵c(diǎn)進(jìn)行快速定位和隔離處理，使停電時(shí)間縮短，進(jìn)而提升供電可靠性。此外，為優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，有必要對(duì)現(xiàn)有配電網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)化改造，比如按要求安裝配電自動(dòng)化終端，或規(guī)范建設(shè)配電自動(dòng)化主站等，以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及控制目標(biāo)。在自動(dòng)化改造的基礎(chǔ)上，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理故障問題，有效保障系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性及安全性。

（二）合理配置無功補(bǔ)償設(shè)施，加強(qiáng)設(shè)備狀態(tài)檢修

在電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)用過程中，為提升可靠性，有必要對(duì)無功補(bǔ)償設(shè)施合理配置，并加強(qiáng)設(shè)備狀態(tài)檢修。

通過無功補(bǔ)償設(shè)施配置的優(yōu)化，使配電網(wǎng)電壓質(zhì)量得到有效改善，使線路損耗降低，進(jìn)而提升系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性及穩(wěn)定性。其間，可采取分層分區(qū)補(bǔ)償措施，結(jié)合配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及負(fù)荷分布情況，遵循分層分區(qū)補(bǔ)償原則。即基于變電站、配電線路、用戶側(cè)，將無功補(bǔ)償裝置配置好，使無功功率的就地平衡目標(biāo)得到有效實(shí)現(xiàn)，使無功功率在電網(wǎng)當(dāng)中的流動(dòng)減少，進(jìn)而使線路損耗降低?；蛘?，采取動(dòng)態(tài)與靜態(tài)補(bǔ)償結(jié)合方式，針對(duì)負(fù)荷波動(dòng)比較大的區(qū)域，可應(yīng)用動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，常用的包括靜止無功補(bǔ)償器（Static Var Compensator，SVC）或者靜止無功發(fā)生器，確保可以快速響應(yīng)負(fù)荷變化，使電壓穩(wěn)定得到有效維持[8]。針對(duì)負(fù)荷比較穩(wěn)定的區(qū)域，則應(yīng)用靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置，比如常用的并聯(lián)電容器等。此外，還可以對(duì)補(bǔ)償容量合理優(yōu)化，結(jié)合配電網(wǎng)負(fù)荷水平、功率因數(shù)等，對(duì)無功補(bǔ)償裝置容量合理確定。需避免出現(xiàn)過補(bǔ)償或者欠補(bǔ)償情況，保證補(bǔ)償之后的功率因素可以符合相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求，使無功功率倒送現(xiàn)象的發(fā)生得到有效預(yù)防控制。比如，相關(guān)電力工程企業(yè)工作人員面對(duì)10 kV配電網(wǎng)，因負(fù)荷波動(dòng)幅度比較大，出現(xiàn)電壓不夠穩(wěn)定情況。然后基于變電站與主要負(fù)荷點(diǎn)之間將SVC裝置配置好，使無功功率的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償目標(biāo)得到有效實(shí)現(xiàn)。補(bǔ)償之后，電壓波動(dòng)范圍顯著縮小，供電質(zhì)量明顯提升，使配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性及安全性得到有效提升。

在設(shè)備狀態(tài)檢修過程中，主要對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，針對(duì)監(jiān)測(cè)出的問題及時(shí)分析處理，以延長設(shè)備使用壽命，并提升系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性及安全性。其間，有必要構(gòu)建完善的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)體系，借助傳感器及在線監(jiān)測(cè)裝置等技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備。同時(shí)，將設(shè)備運(yùn)行過程中的各項(xiàng)參數(shù)信息收集好，包括電壓、電流、溫度以及振動(dòng)等數(shù)據(jù)信息，為狀態(tài)檢修提供真實(shí)、可靠的數(shù)據(jù)參考支持。并結(jié)合設(shè)備具體運(yùn)行狀態(tài)、故障歷史情況，制定個(gè)性化的狀態(tài)檢修方案。若設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好，可適當(dāng)延長檢修周期。針對(duì)潛在故障的設(shè)備，需及時(shí)進(jìn)行檢修或更換處理。此外，檢修期間，還需遵循檢修工藝和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，嚴(yán)格規(guī)范操作，保證檢修質(zhì)量符合相關(guān)要求，避免因檢修不當(dāng)引發(fā)設(shè)備故障問題。例如：在某配電網(wǎng)中，可安裝在線監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其中一臺(tái)變壓器溫度出現(xiàn)異常上升情況。針對(duì)此類情況，檢修工作人員及時(shí)對(duì)該變壓器展開檢查，發(fā)現(xiàn)因散熱片堵塞導(dǎo)致溫度上升。對(duì)散熱片進(jìn)行清理處理后，在加強(qiáng)日常維護(hù)的基礎(chǔ)上，有效避免了變壓器過熱故障，進(jìn)而使該配電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性得到有效提升。

（三）加強(qiáng)電力系統(tǒng)配電設(shè)備運(yùn)行管理

除上述措施外，為提升電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行的可靠性，需要加強(qiáng)電力系統(tǒng)配電設(shè)備運(yùn)行管理。

一方面，構(gòu)建完善的運(yùn)行管理制度。對(duì)配電設(shè)備的操作、維護(hù)、檢修等流程加以明確，保證各項(xiàng)工作順利、有序進(jìn)行。落實(shí)崗位責(zé)任制，將設(shè)備管理責(zé)任落實(shí)到個(gè)人，確保各設(shè)備由專人負(fù)責(zé)。建立績效考核機(jī)制，定期考核設(shè)備管理工作人員的工作表現(xiàn)，規(guī)范管理人員工作行為，做到嚴(yán)格履責(zé)。

另一方面，強(qiáng)化設(shè)備檢修及維護(hù)。采取定期巡檢措施，即根據(jù)規(guī)定的周期，做好配電設(shè)備巡檢工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理存在的設(shè)備缺陷問題。配合預(yù)防性維護(hù)，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行情況、壽命周期，制定科學(xué)合理的預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃方案，針對(duì)老化或容易損壞的部件，提前進(jìn)行更換處理。同時(shí)，合理應(yīng)用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)并及時(shí)處理潛在故障，確保電力系統(tǒng)配電設(shè)備運(yùn)行的可靠性及安全性。

此外，應(yīng)加強(qiáng)應(yīng)急管理。包括制定應(yīng)急預(yù)案、開展應(yīng)急演練活動(dòng)、快速響應(yīng)應(yīng)急問題等。以某配電網(wǎng)為例，在開展應(yīng)急管理工作期間，通過制定《配電設(shè)備故障應(yīng)急預(yù)案》，對(duì)應(yīng)急處理流程及責(zé)任分工逐一明確。同時(shí)，企業(yè)定期組織開展應(yīng)急演練工作，促進(jìn)設(shè)備管理工作人員應(yīng)急處置能力的提升。在相關(guān)電力系統(tǒng)配電設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，規(guī)范處理，結(jié)果顯示供電快速恢復(fù)，使停電時(shí)間縮短、損失減少。由此可見，加強(qiáng)電力系統(tǒng)配電設(shè)備應(yīng)急管理非常有必要。

結(jié)語

通過本文的分析探究，認(rèn)識(shí)到電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)用的意義顯著，比如可以提升供電的可靠性及質(zhì)量，降低運(yùn)營成本等。因此，需遵循適應(yīng)性、可靠性、安全性、實(shí)用性、分層性等基本原則，使電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)用目標(biāo)得到有效實(shí)現(xiàn)。在配電網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行期間，應(yīng)合理選擇設(shè)備，優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，合理配置無功補(bǔ)償設(shè)施，加強(qiáng)設(shè)備狀態(tài)檢修和運(yùn)行管理。通過采取這些有效措施，可以提高電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化的可靠性和安全性，進(jìn)一步為電力系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化發(fā)展保駕護(hù)航。

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