高压电器智能化与配电网保护自动化研究

王豫民

(平高集团有限公司，河南 平顶山 467099)

高压电器智能化是电力系统的一项历史性的革命，它全面的改变了传统变电工程的建设和运行与维护模式，并且实现了以较少的经济投入获得较高的经济产出的目的，这种具有高效益、高可靠性的新的思维模式正在从多个方面影响着社会的发展和进步[1]。此外，高压电器的智能化还在一定程度上促进了电器的系统化和网络化，高压电器可以将断路器、接触器、起动器、保护用电器和重合器连接在一起，以此组成局域网和以太网，以一个更为开放的网络系统的形式存在。随着电力工业的快速发展，高压电器的智能化被全面的提上了日程，在国民生活和工业生产领域得到了前所未有的有效应用。同时，对于高压电器智能化的工作而言，配电网保护自动化的趋势也越来越明显，对其进行投资的数额也越来越大，得到了电力行业的广泛关注。尤其在微电子技术、计算机技术与通信传递信息技术的共同作用下，配电自动化技术的应用范围和应用成效不断得到显现。基于此，本文对高压电器智能化与配电网保护自动化问题进行了全面的研究，得出了一些结论，旨在通过本文的工作为这一领域的实践提供可供借鉴的信息。

1 智能控制与智能电器

当前，在电器领域涌现出了智能电器与智能开关柜，它们都具有自诊断功能与在线检测功能，该功能是智能电器主要特征。而智能控制的重点是在高层控制，就是指组织控制。它的主要任务就是对实际环境或者过程开展组织，就是进行决策与规划。因此，应该运用符号信息处理、启发式程序设计与自动推理与决策等主要技术。此类问题求解过程和人脑的思维过程有一定的类似性，就是具备一定程度的“智能性”[2]。而在变电站综合自动化与配电自动化系统当中，智能电器是一个重要组成部分，它的动作要与总体规划相适应，通常这要涉及到和上级通讯，就需要通过四元结构进行分析。因此，我们把智能电器可以当做:只要是按照外界指定讯号与要求，使用专家控制系统等智能控制方法，不需要人的干预，就可以进行独立地接通与断开电路，断续或者连续地转变电路参数进而实现对电路或者非电对象转换、控制、维护、检测、变更以及调节使用的电气设备类智能电器。通常智能电器的技术方案包括计算机数据处理技术、自动控制原理、传感器相应技术、通信技术以及电力技术等方面。

2 高压智能电器的配电保护自动化解析

配电系统保护自动化作为配电自动化系统控制与管理的主要构成部分，通常主要以下四个功能:其一是把故障区段隔离，降低停电事故与故障时间;其二是对电力系统网络的过负载进行监测;其三是实时调整与变换电网运行方式与负载的转移活动;其四是改善用户服务质量，减低电能损耗，降低总体投资，降低配电检修维护成本，提升供电质量与供电可靠性能[3]。当前，完成上述功能的配式如下:配电方一种是英美方式;另一种则为日本方式。英美方式主要运行机电一体化功能的重合器与分段器;日本方式主要利用日本东芝真空开关作为自动配电智能开关。

在八十年代后期，我国农村先后引进的大量机电一体化开关设备，诸如自动重合器、分段器以及配电开关等，大部分内已经在农村小型化户外变电站应用，通常作为变电站十千伏出线保护。如今，配电系统只有柱上油开关与跌落式负荷开关两种，还没有其他保护设备，所以，一旦配电网上发生永久性故障的状况，主要利用变电站出口重合器，让它跳闸，使得整个线路断电。重合器只是相当于具备重合功能的断路器，发挥变电站户外10kV开关的功能，但是智能设备技术性能的优势没有得到很好发挥。重合器的主要功能不但可以进行变电站保护，还需要和网上的分段器与配电开关进行配合，从而对整体形成有层次与有逻辑的递进的保护，最终实现配电系统自动化功能。

3 高压智能电器配电网保护自动化系统的构建

3.1 配电调度主站系统

配电调度主站系统是整个配电自动化系统的重中之重，它管理着各个子站系统，不但具备信息处理、配电事故顺序记录处理、配电事故追忆、相关数据标识与人工置数、数据网络拓扑着色、配电事件/报警处理、各种表格及打印、程序运行控制以及操作等SCADA作用，同时还具备自动故障诊断、对故障进行隔离、对故障线路进行重构等DA作用及其综合网络数据分析、潮流计算、对网络进行重组、负荷管理、电压与无功优化以及安全性与可靠性分析等DMS强大功能。电镀主站系统通常采用分布式环境支撑软件、通用性非常强的商用数据库、客户与服务器技术，通过应用软总线进行数据的交换，为用户提供开放式应用程序接口与数据库接口，能够和MIS系统与调度自动化系统进行联接，有效实现数据共享，同时能够逐步和地理信息系统进行有机地结合，从而使得配网设备运行管理迈进一个崭新阶段。

3.2 变电站子站系统

变电站子站系统一般利用实时与多任务操作系统作为它的基础软件平台，一定要实时性良好、可靠性较高，能够进行远程维护，便于扩展[4]。变电站子站系统在完成基本的SCADA功能的同时，还需要具备故障检测、故障定位、自动隔离以及系统恢复功能。由于配网中监控设备点多面广，所以不可能把全部的终端设备直接与配电主站进行连接，因此，站端系统需要分级分层，在配电主站与终端设备之间一定要增设中间一级配电子站，通过它管理所辖线路上的配电终端相关监控设备，实现“数据集中器”的功能，完成信息上传下达的任务，最后完成线路故障的就地隔离、定位以及恢复。然而负荷转移一定要通过调度主站DMS分析软件计算之后实现此功能，这样就可以有效地规避负荷转移的盲目性。

3.3 配电房终端装置

配电房终端装置通常要求具备遥测、遥信以及遥控作用;自检与严格校验作用;能够进行模块化设计，各个功能可以自由组合;同时该装置具有体积小，防尘与防潮、抗干扰性较强，可靠性较高等特征;同时其对稳定性要求较高，一般运行温度介于 －40℃ －+85℃之间[5];可以记录运行工况，且接口灵活，能够支持多种通信规约;该装置的人机界面非常直观，可操作性较强，方便维护;备用电源要求十分可靠需要高温下才能确保它的稳定性。不但要求对FTU可靠、实用以及灵活，而且对配电房的一次设备的要求也需要具备可靠与稳定的性能，尤其是对开关机构要求功耗较低、可靠性较高，通过应用光纤互感器成套对故障设备进行检测，可以检测出线路上很多故障，如果具备录波功能，能够安全与准确地反映故障点，可以为配电自动化系统建设很好的数据源，也可以为检修人员提供详细的数据资料，这在很大程度上提高了检修效率[6]。

4 结束语

由于电力工业的高速发展，城市建设与经济发展与电力密切相关，而且对电能需求量在不断提高，城区配电网络也在进一步壮大，网架结构非常复杂，对电压的质量要求非常高，同时电力管理正在走向商品化与市场化，所以供电企业面临着前所未有的挑战。由此可知，可靠性较高的配电网及其配电自动化对可靠供电非常重要，我们要认真地规划配电网，不断完善网架结构，要利用先进的技术，逐步建立配网自动化系统，最终提升配电网络的自动化水平与能力。

[1]XIAO Shijie.Consideration of technology for constructing Chinese smart grid.Automation of Electric Power Systems，2009(9):1－4.

[2]刘培宏.智能化高压电器与配电网保护自动化[J].上海电力学院学报，2001(6):35－40.

[3]徐丙垠，李天友，薛永端.智能配电网与配电自动化[J].电力系统自动化，2009(17):38 －41.

[4]National Energy Technology Laboratory，U.S.Department of Energy.The modern grid imitative[R/OL].[2008－10－10].http://www.netl.doe.gov/moderngrid/docs.

[5]蒋先乾.配电网自动化技术问题初探[J].中国水运，2007(5):56－57.

[6]曾杰峰.配电网自动化发展展望[J].武汉船舶职业技术学院学报，2006(3):81－84.