配电网调度自动化系统与继电保护措施研究

周 斌，芮 典

（国网浙江省电力有限公司杭州市临安区供电公司，浙江 杭州 311300）

0 引 言

随着社会经济的快速发展，电力需求量不断增加，配电网的规模和复杂度也在逐步提高。传统的配电网运行管理模式已经难以满足实际需求，人工调度与管理存在效率低下、误操作多等问题，容易造成事故和损失。为了提高配电网的可靠性和运行效率，必须加强配电网调度自动化技术的研究与应用。

1 配电网调度自动化系统概述

1.1 配电网调度自动化系统的理论基础和关键技术

配电网调度自动化系统是对配电网开展实时、自动、智能化监测、管理以及运行的一种全自动化系统。它通过将实时数据采集与处理、空间数据管理、决策支持系统和各种控制功能等一系列技术有机地结合起来，提高配电网的管理和运行效率，并保障电力的供应质量。在配电网调度自动化系统中，通信技术不仅用于配电自动化终端测控终端、集中器、调度自动化系统之间的通信，还提供了数据处理和信息交换的基础。其中，通信技术的主要技术手段包括以无线、有线等方式传输的通信协议与网关协议。其数据传输的速度、带宽和噪声抑制等技术特性均对于配电网调度自动化系统的稳定性、可靠性以及高效性起到了重要的促进作用。通过通信技术，配电网调度自动化系统可以将配电线路、开关、断路器等设备的状态实时反馈给调度中心和管理人员，便于有效预防故障，提升配电线路的稳定性与供电质量[1]。

1.2 配电网调度自动化系统的应用现状

当前，国内外配电自动化系统的开发和应用技术发展迅速，制约自动化技术发展的关键问题也逐渐得到解决。在国外，各国的配电自动化技术水平、应用范围、数据传输方式、信号传递方式、数据采集方法和自动化管理体系等方面均存在一定的差异。而在我国，随着一系列宏观调控政策的推行，配电自动化技术得到了迅速发展，已应用到了电网的各个环节。国外的主要配电自动化系统应用种类包括基于数据采集与监视控制（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）系统的配电自动化系统、基于配电管理系统（Distribution Management System，DMS）的配电自动化系统、基于公共信息模型（Common Information Model，CIM）的配电自动化系统以及基于地理信息系统（Geographic Information System，GIS）的配电自动化系统等。而在我国，目前主要采用的是SCADA系统、数据安全态势管理（Data Security Posture Management，DSPM）系统和GIS 系统等，这些系统广泛应用于电力公司的各个环节，包括配电变电站、配电线路、电网运行监测等。国内外配电自动化系统的应用水平已经达到了一定的高度，但是随着电网的不断发展和应用需求的日益增加，配电自动化技术仍然面临很多的挑战和问题。因此，需要进一步加强技术研发，提升系统的质量和可靠性，以推动配电自动化技术的发展和应用[2]。

1.3 配电网调度自动化系统的发展历程

20 世纪60 年代，随着计算机技术的崛起，电力行业开始采用计算机来协助实现配电自动化。但是当时的技术水平相对较低，计算机硬件和软件都存在着非常大的局限性。

20 世纪80 年代，配电网调度自动化系统迎来了新的发展机遇。随着计算机技术的不断提升和控制技术的逐步成熟，自动化控制系统开始逐渐成为配电网调度的主要手段。

21 世纪初，新兴计算机技术、新型传感器技术和云计算技术的不断突破与应用，使得配电网调度自动化系统获得了更为广泛的应用场景和更为优异的性能指标。同时，智能电网、可再生能源等新技术的应用，使得配电网能够更加准确地对系统进行控制和监控[3]。

1.4 配电网调度自动化系统的优化对策

首先，应该对传统调度系统中的缺陷进行改进，引用现代技术，提高负载预测准确度，使得调度系统能够更加准确地预判负荷变化，合理分配供电资源，提高能源利用率。此外，应该对调度系统中的毛刺现象进行调整，加快系统的响应速度，以应对负荷突变，防止系统过载，保证电力稳定供应。

其次，将分布式电源接入调度系统，需要满足对可靠性和安全性的要求。将分布式电源接入调度系统的方式应该确保能够追踪和管理其运行状态，以及转移电力系统运行的控制权。一方面，分布式能源（Distributed Energy Resources，DERs）的接入应在考虑其发电能力的同时，让其承担一部分电力负荷，以减少传输和分配成本。另一方面，将DERs 接入调度系统要从多个分布式电源寻找和选择最佳的能源利用方式，实现系统的最优利用和节约能源。为了将DERs 成功地接入电力调度系统，需要使用透明和可编程的技术。多个厂商的DERs 可根据不同的标准和管制要求设计，这意味着需要使用能够将不同的技术和服务接入微网的技术。这样的技术应该支持数据共享和透明性，以便统一控制，同时保证调度的公正性和客观性。另外，应该采用分布式控制技术，建立一套新的分布式配电网控制系统，进一步提高系统的可靠性和效率[4]。

最后，大数据技术可以帮助人们处理大量的数据，包括历史数据和实时数据。通过对这些数据的分析和挖掘，可以了解配电网的运行状况，发现潜在的问题，并进行相应的优化和调整。同时，可以利用大数据技术来预测未来的电力需求，以便提前做好调度的准备。而人工智能技术可以帮助人们更好地掌握配电网的运行规律。通过建立各种模型和算法来分析数据，预测失效和事故的可能性，并及时采取措施来降低风险。

2 配电网调度继电保护

2.1 继电保护的概念和基本原理

配电网调度继电保护是一种通过传感器、信号传输和双重电气型断路器等手段实现发生故障时自动断开的电力保护系统。它的主要作用是检测和隔离在电力系统中发生的故障，防止故障扩大、损坏设备和影响正常电网运行。该系统的基本原理是利用电气元件的特定参数，如电压、电流等，来判断电力系统中是否发生故障，然后通过电气信号的传递，及时合理地控制电路的制动操作，达到保护电气设备和保证电网安全运行的目的。保护系统的运行离不开人们对电气设备的日常监管与维护，保持设备的良好状态和有效运转才能保证相关保护系统得以有效运行。

2.2 继电保护选型和参数设置

在电力系统中，配电网是中转电能的重要环节，也是影响电力质量及供电可靠性的重要组成部分。因此，配电网的调度继电选型和参数设置显得尤为重要。在配电网调度继电选型方面，首先需要考虑的是继电器的类型。普遍来说，继电器主要分为电流继电器和电压继电器2 种类型，而在具体选型时，应根据不同电力设备的特征进行辨别。其次，在继电器参数设置方面，需要选择恰当的动作特征量。一般来说，动作量特征是以电压、电流等作为基础，而选取特征量则应根据实际情况来定。特别是在需要防止短路故障的情况下，需要考虑短路发生时的电流水平，以便继电器能够快速、准确地动作，及时隔离故障，保障供电可靠性。此外，继电器参数设置需要结合实际的负载情况进行。通常情况下，继电器的动作特性与负载条件密切相关，而负载的变化会引起电压和电流的波动，因此继电器的参数设置需要根据负载情况进行动态调整，以确保电网的稳定性和安全可靠运行[5]。

2.3 配电网继电保护优化策略

配电网继电保护的主要目的是在电网发生故障时及时切除故障部分，保障电网其他部分正常运行，最大化降低故障对电网的影响。为保证继电保护的正常工作，首先应完善配电网的监测系统，增强故障识别能力。通过在电网上安装监测设备来实时监测各项参数，如电流、电压、频率等，使得故障的发生能够及时被发现。同时，建立网络化的监控系统，可以快速判断故障是否已经得到解决，避免误操作导致其他部分电网的不必要切除。其次，对配电网进行规划和设计时，应充分考虑安全稳定性。在配电网的建设中，应避免过度集中式配置，一般采取分布式配置，确保故障不会对整个电网造成巨大影响。此外，应建立完备的备份电源系统，以应对突发故障所带来的电力缺失风险。最后，进行定期维护和检修工作。定期对继电保护设备进行检修，还需要进行有计划的演练，以便于处理故障时能够确保操作的正确性和及时性。在配电网运营中还需要倡导员工安全意识的提升，积极宣传相关知识，避免操作失误和不当行为。

3 配电网调度自动化系统与继电保护应用前景

近年来，随着电力领域技术的不断发展，配电网调度自动化系统已经成为电力配送管理的核心技术。该系统可以实现自动化调节供电负荷和监控电力质量等功能，极大地提高了配电网的运行效率和可靠性。而在配电网调度自动化系统中，继电保护作为重要的组成部分，同样具有重要的应用前景。继电保护在配电网调度自动化系统中具有重要的功能。配电网调度自动化系统是通过对各个设备进行监控、管理以及控制等，将配电网的各个环节紧密联系在一起，从而使得整个配电网能够快速智能地响应各类故障和负荷变化。而在配电网运行过程中，继电保护则负责对配电网进行安全保护，及时采取措施避免各种故障及事故的发生，保障配电网的正常运行和稳定供电。

3.1 配电网调度自动化系统技术

首先，未来发展将会更加智能化。当前的调度自动化系统主要是按照预定的规则进行调度，无法根据实时的数据智能化调度电网，因此未来发展将会更加依赖人工智能等技术，以提高电网调度的智能化水平。其次，未来的发展将会更注重安全性。配电网调度自动化系统是电力系统中非常重要的一项技术，关系到整个电网的稳定性和安全性。此外，在未来的发展中，调度自动化系统将更加关注用户需求。调度自动化系统在未来的发展中将不仅是一个技术方案，而且是一个能够满足用户需求的高效能工具。例如，通过提高电费梯度、调节电力供应等方式，可以更好地满足用户需求。最后，未来发展将涉及新的技术改善和应用。例如，区块链技术、物联网技术等已经开始被应用在电力系统中，未来在配电网调度自动化系统方面也将涌现新技术的应用，以提高调度自动化系统的能力和效率。

3.2 继电保护

随着我国电力行业的不断发展，配电网继电保护技术也在不断发展壮大。未来，这方面的技术将会更加成熟和完善，为电力行业提供更加可靠的保障。一方面，在技术层面上，配电网继电保护技术将会不断朝着数字化、智能化、集成化方向发展。采用数字化、智能化技术可以更加准确地感知故障状况，并针对性地进行保障和处理。随着这些技术的发展，配电网的保护能力将会更加稳定。另一方面，在应用方面，配电网继电保护技术将会更加贴近实际应用需求。针对不同应用场景，配电网继电保护技术将会针对性地进行研发和应用。例如，在智能配电网建设中，继电保护技术需要与智能感知、智能控制等技术进行深度融合，实现智能配电保护系统；在新能源领域中，配电网继电保护技术需要更好地适应分布式能源和微电网的接入，实现对这些新能源的合理保护与控制。

4 结 论

配电网调度自动化系统和继电保护措施在电力系统中的应用，可以提升电力系统的安全性和可靠性。然而，由于当前电力系统中的配电网规模越来越大、复杂度不断增加，需要不断改进配电网调度自动化系统和继电保护措施，以适应快速的电力系统发展与变化。未来的研究应重点关注如何继续提高自动化系统的智能化、可靠性以及适应性，并探索新的保护措施，以最大限度地降低故障对电力系统的影响。