配电网自动化技术应用研究

赵明龙 闫珺

（国网山西省电力公司太原供电公司，山西 太原 030000）

引言

现阶段，无论是经济发展还是居民日常生活，对电力资源的依赖程度越来越高，并且对电力供给可靠性的要求也更为严格，电力自动化技术综合了现代化电子技术、通信技术、计算机技术及网络技术的优势，不仅可以保障配电网稳定、安全运行，同时还可以实现故障监测、预警及控制，可以有效提升电力供给可靠性，满足人们对电力资源的需求。对于电力企业而言，应用电力自动化技术也可以推动企业发展，构建现代化的电力系统，为社会提供更优质的电力服务。

一、配电自动化技术

输电过程是由一个庞大的电力系统构成的，配电网起到一个中转分配的作用，是将从输电线接收到的电能就地分配到各个用户的电力终端上。配电网的位置相当于整个电网的末端，配电网的两端分别连接着输电网络和各直接用电的电气设备，如政府机关、企事业单位以及千千万万的普通用户，因此电网中分布面积最大、连接电力设备最多、线路最长的就要属配电网系统了。DL/T814—2002《配电自动化系统功能规划》中为配电自动化做出了明确定义:利用计算机技术、信息技术、通信技术以及控制技术等，将配电网实时信息、离线信息、用户信息、电力信息、电网结构等信息进行集成，实现整个自动化管理系统，并在配电系统正常运行或者发生故障情况下实行检测、保护、控制和配电管理。正因如此，配电自动化系统本身具有庞大性、复杂性的特点。电力企业和配电系统的综合数据、管控维护组成了一套复杂的体系。城乡配电网改造主要依靠配电自动化技术，其中包括馈线自动化和配电管理系统两个环节。馈线自动化技术的基本原理是依靠光纤通信，对馈线终端做出迅速处理。

二、配网自动化技术两大实现模式

基于故障处理方式的不同，电力系统配网自动化技术有集中智能和分布智能两种实现模式，其中集中智能实现模式是指在现场开关断路器检测到故障之后，及时将故障信息传输到主控制中心，而主控制中心完成故障定位，根据配电网的实时拓朴结构，有效控制FPU、开关断路器，完成故障范围的锁定和故障点的隔离，集中智能实现模式应用范围广。支持一些特殊故障有效处理，是配网自动化中较为先进的实现模式。分布智能实现模式是指在现场开关短路器检测到故障之后，无需将故障信息传输到主控制中心，其本身就具备网络重构及自动故障判断隔离的功能，本身承担了FPU 重合功能分段开关的作用。该模式应用成本低，且无需主站参与，但其劣势是处理效率较差，在一些可靠性低、通信条件不完善的区域应用较为常见。

三、自动化技术在配电网工程中的应用

（一）配电网的策划

电力工程配网自动化，其根本所指就是要将环网结构开环运行的配电网线路，通过对应的每个区域的关闸来将供电线路规划成多个供电区域。当一个地区产生一些问题时，就可以将这些分割区域进行及时的分割并进行对应的开关跳开，进而将出现问题的区域进行隔离，最后将这些线路所发生的故障涉及的一些非故障区可以快速地进行供电恢复，从而就可以避免因为由于线路的问题产生的电路线都失去了应有功能进而就将停电的区域进行了大范围的缩减，进而来提升其供电的可靠性。所以，配电自动化对配电网规划要做出以下几方面要求：（1）配电网的所需供电线路一定要可以连接成环状网络，还应接入不得小于两个的对应电源，针对一些供电聚集的区域要考虑组建更多电源的供电系统。（2）配电线路的对应主干线一定要进行对应的分段处理。这样做的目的是可以避免有些地方会有异常状况，进而导致大多数线路区都失电。出现这样的问题就可以按照分段开关的倒闸，来对配电网络的运行方式以及非出现状况区负荷来进行适当的转换。分段处理的主要规则就是，要根据具体的情况，或者是按照所受压力相等、线路长度相等、用户人数相等的规则。还需要对投资效益也进行思考，如果线长是在3km 之内那么就适合分为三段进行处理，如果线路更加的长那么其分段就不得多于五段，但是线路路径以及对应的分段开关的容量选择还应该可以达到整体线路的供电负荷输送所需才行。（3）要是分段的开关所用的是负荷的开关，没有用断路器，那么就可以节约一些一次设备的资金投入。若线路真的出现故障之时，那么区域段关闸的用处就显示出来了就会进行对于出现状况地区的隔离，并非是对所出现状况的对应电流进行切除。当异常状况发生之后，其变电站之内10kv 出口断路器就会分开，对异常状况区域的电流的分隔之后，对故障区域的分段开关才会对异常状况进行对应的间隔，这个时候异常状况区域的电流已经被排除。（4）分割普遍是使用拥有通信能力的断路器的。当前时期我国的每个城市的配电网络都已经非常广泛应用到分合符合电流以及过载电流，还有短路电流的对应真空断路器。但是我国目前还缺乏对具有通信能力的短路器的装备，这是一种可以兼备信息遥控技术还有数据传输控制能力的装置，其功能有遥控操作以及网络传输通讯等等的功能，这在未来的配网调度之中应该会成为一种使用趋势。

（二）配电自动化技术在配网信息化管理中的应用

我国配电网的发展已日趋自动化、智能化，配电系统应用的设备也更加优化。配网运行过程中，配电自动化技术会自动将电压、电流、零序电流、电压波动闪变、电压偏差、无功功率等有效数据传输到配电系统的信息管理中心，信息管理中心会对这些数据迅速分析形成报告，为供电企业和配网系统运维管理工作提供参考参数。配电网的建设规划和用户的入网点建设都离不开这些参考数据。目前，我国新能源汽车市场形势一片大好，各地增加了很多充电桩建设需求，但充电桩本身运行特点呈非线性状，会严重影响到原有的供电系统供电质量。当接入到配电系统的电动汽车数量过多时，非线性谐波也会增多，从而产生功率波动、三相不平衡等电能质量问题。配电自动化技术可以有效解决这一问题，通过对充电桩运行情况的检测，将检测数据传输到配网系统，配网系统对这些数据信息进行综合分析，掌握各地分布式电源的运行规律，并依据规律结论调整供电管理方式，有效平衡各个区域的供电需求。

（三）配网自动化软件在电网系统中的应用

配网自动化软件在电网系统中也具有明显的应用价值，主要集中在对配网系统进行有效的监控与维护，将电源和网架作为软件研究的重点对象，实现配网设备的智能化控制。具体控制原理是在配网系统中引入具有维护功能的软件，在软件的支持下进行系统整体复杂程度的分析，根据其复杂程度智能控制目标，发挥监控管理功能。软件相当于配网系统的智能开关，辅助具备控制功能的软件，使得配网系统供配电质量更有保障，也辅助提升配网系统中电能传输质量，实现配网运行状态的自动化“保护”。

（四）科学合理地利用高质量的配电网架设备

通常情况下，将电缆铺设架空是城市配电网主干线的运行方式，为了确保电路应用更安全可靠，使配电自动化运行质量得到显著提升，就需要更充分的利用配电网网架设备，以以此有效满足多种类型的电网运行需求。同时进一步推广大容量的电线和设备等等，针对系统的终端设备和终端端口进行不断的优化和完善，使其更充分的匹配。可以在终端位置预留相对应的自动化设备接口，以此进一步有效提升自动化系统的运行效率和安全性稳定性，为配电网自动化和配电网规划更科学合理，满足相对应的运行要求和目标，提供必要的支持，为电力更安全有效的供应提供保障。

（五）网络通信技术的应用

信息化技术的应用，为传统电力网络带来全新的改变和创新。一方面，通信技术的应用，进一步提高了配电网的信息化水平，同时还能够利用通信技术实现配电网的科学管理。以配电网自动化的网络管控为例，在远程终端对电力网络进行标准化管理，能够实现远程化的管控和调整，实现对应的管控目标。另一方面，信息技术的升级和优化，为传统配电网络的发展带来全新的突破，特别是在通信卫星以及航天技术的帮助下，能够将配电自动化的应用成效发挥到极致。以粤北地区的配电系统为例，借助通信技术，能够实现对山区、无人区的有效覆盖，能够更加精准实现对应的目标和价值，能够进一步保障和维护配电网络的运行。例如，光纤技术的应用，实现了信息数据的快速传递，其传递速度超过1GB/s，能够满足绝大多数电力企业的通信要求。

（六）配电网自动化控制的实用方式

结合故障处理的实际形式，配网自动化就可以分有分布智能方式还有集中智能方式这两种。（1）分布智能模式。分布智能模式，就是说现场的开关一定要具备自动故障判断分离还有网络重新组建的能力，并不需要有通信和主站系统的参加。其主要有两种一种为电压时间类型另一种为电流计数类型。他们的主要设备为FTU 结合断路器或者为符合开关所组成的拥有重合功能的分段开关。这种方法的优势就是其投入低，不用主站进行参与。但是由于其固有的局限性，还是会有许多的不足的，例如，故障的处理以及对供电的恢复会非常的慢，一点停电其就会很长这对人们的使用来说就非常不给力了。再有一条缺陷就是其要进行对于变电站保护定值以及对应的重合闸次数，这就给线路继电保护的管理带来了许多的不方便之处。在相同的线路其上下级的重合器动作缺少对应的选择。（2）集中智能模式。集中智能模式是指现场的开关将检测的问题信息都上传到了主站，其主站会凭借实时拓扑结构遵照固定的算法去进行问题的位置的确定，再给相关和开关指令使其进行跳闸这样就可以躲开问题。之后主站仍然在运转，并对网络损失以及过负载压力的情况来确定最优的方案来进行恢复完善，在通过对开关的控制最终来达成对于负荷的转移供给，这种方式的特征就是可以适应所有结构的配电网，此外，还能解决许多其他的情况。

结语

综上所述，当前电力系统规模不断扩大，有必要采取有效举措实现配电网的优化，保障电力系统高效稳定运行。配网自动化技术作为新型有效的管控技术，在电力系统中能发挥实效，应用价值突出，能够提供可靠的供电，缩小因灾害等原因产生的故障的影响范围和处理时间，且供电成本降低，提升了供电企业的供电能力，使供电企业管理水平、服务质量更有保障。供电企业应建立有效的硬件支持系统，加强自我诊断功能的完善建构，加快电网建设与改造，推行配电系统集中化管理，使得配网自动化技术真正发挥实效，以获得更理想的经济效益，更好地满足用户需求。