电气自动化在供配电系统中的应用研究

张恒睿

（济宁学院，山东 济宁 272000）

将智能技术、仿真技术、电网技术等电气自动化技术引入到供配电网中，极大地提高了供配电系统的运行效率。电气自动化技术的发展与应用已经成为今后电气供应与分配的必然趋势，所以必须加强电气自动化技术在电气供应与分配中的应用。同时，随着经济和科技的不断进步，我国也在不断地改革现行的能源供给体系。在供配电系统中，可充分利用其技术优势，全面提升电网的自动化水平，并最终实现电网智能化。

1 供配电系统中的电气自动化应用概述

电气供应与分配是供配电系统的基础。在飞速发展的当代社会，不管是在建筑上，还是在电气系统中，电气系统的供电和配电都不再是一台或数台变压器，而是十几台变压器串联在一起。供配电系统操作的流程示意图如图1 所示。

图1 供配电系统流程图

电气自动化技术是电气系统中最重要的控制与保护技术。过去，电气供应和分配系统中，没有采用自动化技术，而是完全由手工操作，电量不能及时、高效地进行智能分配，只能通过手工控制来实现运行，实现供电和分配。电气自动化技术在电气供应与分配中的应用，其目的是通过计算机自动控制系统中的各种设备，从而达到科学的电气分配。采用电气自动化技术，既能保障操作者的人身安全，又能实现对电气系统的智能化优化配置。电气自动化技术能对配电系统的故障及时进行分析与修理。自动化技术还能实现对电网各种复杂工况的自动控制。一旦发现故障，需向有关部门报告，保证电网的正常运行[1]。

2 供配电系统电气自动化应用情况

供配电系统是电气系统的重要组成部分，它包括若干高压输电系统、低压配电系统及电气设备。系统管理人员必须具备丰富的专业技能。在大型建筑或者长距离的传输线上，一般都是10 kV，这就要求把高压电网变成10 kV，再把电能分发给不同的终端设备。供配电网可以实现220 V、380 V的自动切换，以确保供电和其他设备的正常工作。电气自动化技术是一门集电气、电子等技术于一身的技术，它可以全面控制电气设备的控制过程，以确保供电和配电系统的安全。在传统的电气供应与分配系统中，由于人为因素的存在，导致电气供应和分配系统无法完全发挥其功能。电气自动化技术是当今电气供应与分配系统的重要组成部分，它能实现对电气系统中各类设备的自动监控与控制，为电气系统的集成运行提供技术支撑。

供配电是电气系统中的一个关键环节，其工作状态直接影响着整个电网的安全、稳定和经济的发展，它主要包含电压传输系统、高压传输系统以及变压器装置。在城市，供电与分配系统的作用主要是为工业和居民的生产生活供电。在传输时，先由高压电气传输，再由变压装置把电压转变成高、低压，然后送至终端系统。电气供应与分配是社会经济发展的必要基础设施，对人民群众的生产和生活起到了至关重要的作用。目前，在我国许多地区，电气供应与分配体系尚不健全，许多地方所需的配套设施也不健全，电气供应和分配系统效率低下。而且，断电也是司空见惯的事情。此外，许多地区的管理工作还不完善，相关部门也未按相关法规进行管理。这主要是因为供配电设备的维修和保养出现了问题，一些机器设备经过长时间的使用，已逐渐进入淘汰时期，从而对供配电系统的安全运行产生了一定的影响[2]。在控制供配电系统时，盲目地对操作系统进行优化，也会对供配电系统的正常工作造成影响。

3 供配电系统电气自动化应用意义

3.1 提高系统操控准确性

电气自动化技术的应用，除了采用电脑技术外，还必须采用PLC技术。PLC技术是将微机技术和电控技术有机地融合在一起的一项技术，它能在电脑上编制运行程序，并根据指令对供电和配电系统进行控制。采用微机技术，能有效处理供、配电网的数据、信息，并能精确地记录和分析系统的数据。利用PLC技术实现了对系统数据的采集、汇总、存储、转化和传送，并由独立的模块对各系统进行控制。采用连续控制的方法，可以达到精密的控制与运行。在供配电网中，实现PLC的控制要求采用一条总线与整个电气系统通信，使得PID解调过程中，传输信道的数据量总是在一个稳定的基准点上，以保证系统的控制精度。

3.2 实现系统智能化管理

在配电、发电、传输等环节中，电气自动化的应用可以通过智能电网技术来实现。通过这种技术，可以实现全国电网与区域间的小电网的互联互通，并在小电网供电能力不足的情况下，充分利用大电网，从而提高了电网的资源利用率。如果发生故障，系统将会被破坏[3]。为了确保电气供应的可靠性，电气分配要均衡。在供配电系统的管理中，必须采用自动化技术，对用电进行实时的记录，掌握地区的用电量，并通过智能分配，将电能传输到各地区，从而避免因盲目调度而导致的资源浪费，从而有效地降低故障率。在传输过程中，电气自动化应用能够通过对供配电系统的信息进行实时记录和反馈，从而制定相应的故障检修方案，确保电气系统的用电量满足用电需求。

4 供配电系统应用电气自动化的功能体现

4.1 检测供配电系统的运行参数

为了确保供配电系统在任何时候都能保持稳定，目前国内普遍采用的方法就是通过外部设备来确定其操作参数，负责控制状况，防止发生意外。由于电气自动化在我国还没有普遍推广，大多数的供配电系统还在使用传统的手工测试方法，不能实现自动化，也不能实现对电网的实时监测。因此，将电气自动化技术应用到供配电系统的检测中，能很好地解决手工检测不准确、误差大的问题。通过电气自动化装置，实时地将供配电系统的电压、电流数据与电脑上的参数范围进行对比。在发现系统的真实参数与期望值偏差过大时，系统会发出报警，使系统管理者能够在最短的时间内赶到现场，并依据系统自动传送的数据，制定相应的处理措施，从而使维护工作更加精确和便捷。

4.2 对供配电系统进行远程计量检测

传统的供配电系统都是以手工抄表为主，既浪费人力，又加大了员工的劳动强度。同时，由于该模型中存在着诸如报表、抄写等人为误差，使原始资料的真实性下降，而且往往会造成二次修正。若将电气自动化应用于供、配电网，则可通过电脑进行远距离的测量与测试，可直接获得原始资料，避免手工抄写资料的差错，从而提高抄表的准确度。

4.3 检测供配电系统的电能质量

电气自动化能够对供、配电网在传输过程中的电气品质进行实时的判定，并与电脑数据相结合，对其进行故障分析。在电网出现故障时，由计算机对线路进行检测，并触发报警，使线路自动断开，确保高质量的电能传输，满足人民群众的正常生产生活需求。

5 供配电系统电气自动化应用方法

5.1 系统自动化监测

电气自动化的应用使得配电网实现了自动化。配电网一般由数十个变压器组成，对其工作性能要求较高。采用波形变压器、电压互感器等方式，实现了对系统工作参数的自动控制。在实际应用中，应加强对系统的电压、电流、形状、频率等参数的监控，并对日常数据进行存储、分析，及时发现系统故障，保证故障尽早解决。这种技术能够监测电源质量、电源故障、系统电源功率，并能在预先设定的门限范围内对系统进行预警[4]。在电气自动化系统操作过程中，将采集到的数据与超过允许警报范围的极限值相比较。通过将多种遥测技术结合起来，可以实现对配电系统的操作参数的遥控，减轻了工作强度，便于完成相应的任务。随着自动化水平的提高，对线路的故障进行了可视化处理。通过对电气线路工作状态的分析，可以对故障进行实时检测，并将故障信息反馈给终端。通过报警信息，系统的维修人员可以在最短的时间内到达现场进行故障诊断。配电网的数据采集、处理、传输，由工业控制电脑和智能控制装置完成。供配电系统的自动化监测如图2所示。

图2 供配电系统自动化监测

5.2 系统自动化控制

供配电系统是否能够正常工作，是影响其安全运行的重要因素。通过电气控制系统的自动化，可以优化电气系统的工作状态，确保电气供应的正常。在实际工作中，由于外界气压、温度、湿度、电磁场等因素的影响，电气供应与分配系统在实际操作中会产生一定的变化。系统的特性和精确度都是很高的，如果受到外部因素的干扰，就会导致系统的崩溃[5-6]。以前只能对周围的设备进行监测，有操作不熟练等现象，很容易造成操作上的问题。电气自动化技术的应用，能有效地弥补以前的一些不足，通过远程控制来实现对供配电系统的控制。此外，可以采用二层以太网架构进行系统监测。电气自动化技术能够对电气绝缘、断路器等设备实现遥控。采用自控系统所具有的权限等级管理功能，通过用户输入相应的监测口令，就可以实现供、配电设备的自动控制。为了防止操作失误，系统必须对每个控制动作作出合理的判断，然后才能执行。通过集中式的网络监视，能使管理者更好地理解系统的管理原则，对整个系统进行有效的监测[7]。

5.3 系统自动化保护

在供配电系统中，必须对继电器进行配置，并强化对其进行保护，以防止由于设备的错误或故障而导致系统的运行可靠性下降。传统的继电器保护是以人工方式进行的，其操作过程中容易出现错误，导致数据处理精度下降，从而影响到整个系统的正常工作。采用电气自动化技术，可以实现对继电保护的自动控制，从而保障电网运行的安全性[8-9]。为了能够及时地检测到系统的故障，电气自动化技术的应用要求完成自动保护装置的安装。采取目标明确的行动，以防止出现系统故障或通信故障。针对供、配电网中保护继电器的自动化要求，提出了一种基于单片机保护的测控系统，用于对系统的开关设备、脱扣电流等进行故障诊断和控制，并具有方向无功过载、热过载、相电流的保护等功能。通过RS485接口，实现了对系统电流、电压、频率等参数的实时交换与处理，以及对保护系统的控制。该系统采用了分布式的保护设备，可以按照不同的功能和分配方式，将其划分为不同的功能模块，实现各个模块的功能，从而实现了分布式的供电和分配。该保护功能使系统的安全性、可靠性得到了明显的改善[10]。

6 结语

将电气自动化技术应用于供配电系统中，能使电气系统安全、稳定、有序地运转，为企业带来新的经济效益。电气自动化技术在我国的应用还不够成熟，在实践中也存在许多问题。必须重视经验的积累和问题的解决，加大对电气自动化、智能供电等方面的投入力度。进一步改进和完善电气系统，增强企业的整体竞争能力，保证企业的长远发展。