计算机控制技术在供配电自动化系统中的应用

杨 昊， 秦 珣

（国网江苏省电力有限公司泰州供电公司， 江苏 泰州 225300）

0 引言

近年来，为了适应经济发展的现实需要，国家电网建设提出了智能化建设思维，在这一时代背景下，智能电网逐渐取代了传统电网，并将配电化技术引进其中，极大提升了智能电网供电运行的安全与可靠性。但是，供配电自动化技术本身存在一定的局限性，将计算机控制技术加入其中能够降低人力成本、降低整体事故率、提升工作效率、延长设备寿命。本文对计算机控制技术在供配电自动化系统中的应用进行简要研究。

1 计算机控制技术在供配电自动化系统中的应用思路

1.1 配电系统自动化

配电系统自动化包括配电网调度自动化以及配电自动化。其中，配电网调度自动化包括配电网数据采集与监控（SCADA）、配电网监控和数据采集系统、以辅助调度员做好配电网运行工作。配电自动化包括变电站自动化以及馈线自动化。

1.2 实现信息交互

配电自动化系统应用于现实工作场景中，需要实现不同系统之间的信息、数据交互，在传统技术背景下，配电自动化主站主要采用点对点的方式来实现系统之间的信息传输以及通信任务。这种方式不仅需要设置大量地维护接口，消耗大量的人力、资源成本，在使用过程中还存在协议不标准、信息交互性差等缺陷，很难充分发挥出配电自动化系统的信息交互作用。图1 为点对点协议下的互联方式。

图1 点对点协议下的互联方式

在智能电网建设意见提出之后，相关工作人员在传统系统互联方式的基础上，提出了针对性较强的改进意见，即将IEC61968 标准应用于信息交互总线设计过程中，通过此种方式能够在一定程度上减少系统的维护接口数量，进而实现快速、标准的全局信息共享作业。IEC61968 标准应用背景下的计算机控制技术信息互联方式工作流程与传统点对点协议下的互联方式存在一定差异，需要在接受信息的基础上对信息进行深入处理，最后合并发送到天线处[1]。

1.3 优化故障处理

故障定位、故障分析、故障处理是供配电自动化系统计算机控制技术需要具备的几个核心功能，同时也是自动化系统能够在实践中发挥根本价值的重要措施，现阶段，配电自动化系统通过计算机控制技术，能够有效实现故障隔离，这主要是由于其内部配置了功能完备的故障处理、应用模块。该模块在实践中主要存在以下几个主要特点：

1）能够对供配电自动化系统中存在的单层故障、多层故障进行精准定位，并将其分为故障隔离区、功能健全区，防止故障位置对系统正常运行造成影响。

2）在传统故障定位技术背景下，故障处理模块很可能出现各种漏报、错报故障，而在配电自动化计算机控制背景下，其故障处理模块具有容错性。

3）在编制、生成故障处理策略时，处理模块能够很好地将故障检修、保电措施等内容纳入考虑范围。

1.3 提高电网运行可靠性

在供配电自动化系统运行过程中，电网很容易受到外界信息的干扰，在系统中加入计算机通信技术能够显著提升电能运输的抗干扰能力，即使受到了干扰，也能够在很短的时间内进行故障识别、自行调度，有效改善数据通信环节的安全性与可靠性，提升电力工程的应用价值[2]。

2 计算机控制技术及其可靠性分析

2.1 计算机控制系统简介

应用于供配电自动化系统的计算机控制系统主要包括主控机、显示器、键盘、打印机、备用电源、抗干扰电源、报警设备等。在此基础上，还包括执行具体操作的操作台，操作台上的设备包括各种开关、按钮、指示灯显示器、信息显示板等。传感器信号通过总线到达控制主机，对电量进行遥测、遥信、遥控，在供配电现场，实现信号采集、控制的设备为ICU。

在实际运行过程中，现场的传感器收集信号，通过电流变送器、电压变送器将信号传递到ICU 中，通过RTU、ZTK 相连，实现信号的双向传送，ICU 通过设定在配电系统中的接触器实现对电源的有效控制，为了保证信号采集的一致性，可以在每个单体建筑内部装设电力监控系统[3]。

2.2 计算机控制系统选择

在实践中，计算机控制系统主要分为集中控制系统（CCS）、分布控制系统（DCS）两个基本种类，其中，集中控制系统的主要特点为，由单一的计算机完成控制系统的所有功能，主要包括数据的输入输出、回路闭环控制、实时数据库管理、历史数据管理、人机交互、系统监督管理等内容。但是，此类型的控制系统在实践中主要存在以下运行效率较小、可靠性下降、可扩展性不足、计算机失效可能性大等缺陷，需要与分布控制系统（DCS）进行有机结合才能发挥更加出色的应用价值。图2 为分布分散式结构示意图。

图2 分布分散式结构

3 计算机控制技术在供配电自动化系统中的应用

3.1 对变压器设备实施在线监控

我国土地广袤、地域辽阔，为了实现全民用电，电网的规模、供配电自动化系统的容量不得不向大规模、大体量方向发展，较大的规模导致供配电系统的管理难度同样相对较大。将计算机控制系统应用于变压器设备上，能够实现设备功能、状态的时刻监测，在此基础上，工作人员能够对电力设备有着更加准确地了解，预测其工作状态与参数变化，极大增强变压器设备维护与维修工作开展的灵活性与科学性[4]。

3.2 对供配电自动化系统微机的实时保护

在信息化技术背景下，供配电自动化系统微机保护系统能够嵌入计算机实时操作中，提升了人与机器的互动性，同时提高了通信能力。该保护系统能够在一定程度上保证电网系统运行的稳定性，防止其瞬间面临危险而遭受损害，该系统还能够对数据进行保护，实现数据的实时分析与处理。最后，该系统在实践中还具有较强的拓展性以及模块化特征，在实践中一旦出现问题，只需要对模块进行更换即可实现问题的有效解决。

3.3 对断路器进行控制

断路器是发电厂正常运行所需要依靠的重要元件，也是供配电环节的核心材料，其正常运行对于保障发电安全性与稳定性具有十分重要的价值与意义。但是从实际结构来看，断路器内部存在相当多的电磁元件，接线以及检修具有相当强的复杂性特征。在实践中，将计算机控制系统应用于其中，能够有效提升电流输入、输出的控制质量，进而降低接线难度，这主要是由于，技术人员能够通过计算机控制系统中信号灯的变化情况掌握供配电系统当中设备的运行情况，进而降低检修难度。其次，闭环控制系统是电气自动化控制系统的最基本单元，利用计算机控制系统能够形成有效的闭环控制装置，进而对调节器的测量速度进行有效控制，根据实际运行时间、状态实现自动化启动与关闭，进而完成整个系统的操作。最后，该系统还能对线路温度、压力的变化情况进行动态监控，进而保证系统的长期、稳定、高质量运行[5]。

3.4 应用GPS 等智能控制技术

在当前技术背景下，很多供配电系统都已经能够将GPS、EMS 等检测工具有效应用于智能远程控制系统中，在距离供配电现场较为遥远的地方能够实现对系统运行情况的动态关注与数据收集。计算机能够在短时间内分析冗余数据，并对其进行同步定位与动态流量测量，进而提升供配电自动化系统的应用价值。

3.5 强化对传感器设备的应用

传感器设备在自动化控制系统中具有相当重要的价值与意义，其主要类型分为转换元件、敏感元件。其中，敏感元件是直接获取信息的设备，技术人员能够通过该设备获取大量有效信息，再通过转换元件对信息进行处理之后，能够实现对数据信息的有效传输。

在整个供配电系统中，需要监控的数据信息数量是非常多的，因此，传感器需求数量也很多。随着计算机控制技术的不断发展，传感器的类别、数量、先进性必将不断增加，需要加强对于传感器技术的重视程度[6]。

3.6 渗透可编程控制器到系统各环节

可编程控制器属于计算机控制技术在供配电自动化系统中应用的重点之一。首先，可编程控制器需要渗透到供配电自动化系统工作的各个环节当中，其介入能够显著降低工作人员的工作量，同时节省一定人工成本。其次，在可编程控制器应用背景下，其会自动对设备、工作环节进行检查与监测，不需要工作人员进行实时查看，只需要根据计算机控制系统反馈数据就能够查看到问题所在，并根据问题的具体情况对其进行针对性处理即可。最后，可编程控制器还能为供配电自动化控制提供多方位的功能技术支持，实际功耗也相对较低，能够有效保障操作系统、体系之间相互协调配合。

4 计算机控制技术在供配电自动化系统中的应用前景

4.1 配电功能分层式布置

随着科学技术的不断发展，配电功能分层式布置将逐渐落实。具体而言，近年来，供配电自动化系统计算机控制技术正在不断发展，其以DPS 为载体，在数字信号的基础上，通过实时译码功能替代传统技术背景下的点对点通信技术，能够促进配电功能分层布置顺利实现，不仅能够在一定程度上提升配电系统的工作效率，同时还能优化其功能结构，持续强化其性能。图3 为配电系统。

图3 配电系统

4.2 配电网自我保护功能增强

配电网自我保护功能增强是科学技术发展背景下的主要发展方向之一。在技术发展的背景下，配电网系统中必然会不断引进现代通讯技术，包括但不限于SCADA、PAS 应用、GIS 地理信息系统等，这些系统能够显著提升配电网系统的质量。其中，配电网自动化的核心是SCADA 综合平台，该平台不仅能够实现平台功能、完成横纵向任务，还能拓展相关任务，并实现对配电系统的远程监控系统保护。同时，该系统具有远程监控、定向修复等功能，能够通过对相关故障信息的收集与处理，更好地保证配电网的安全性[7]。

4.3 电能质量显著提升

电能质量显著提升是计算机控制技术在供配电自动化系统中应用的必然结果。具体而言，随着现代信息化技术的持续发展，DSP 处理器的信号处理能力必将不断增强，当前配电系统中的模拟信号处理技术将会被更加先进的技术所取代。传感器、控制方法、算法等内容均会得到不断优化，提升供配电自动化系统计算机控制技术的灵活性与可靠性，削弱配电系统对于线路调整以及温度环境的依赖，综合优化系统性能。

5 结语

在当前技术背景下，我国供配电自动化系统仍旧处在不断发展的过程中，其安全运行是保证电力系统运行安全、电力经济蓬勃健康发展的前提条件。本文结合相关科学理论知识，提出了计算机控制技术在供配电自动化系统中的应用思路，明确了供配电系统自动化、智能化建设的重要意义。相关单位在实践中可以充分结合实际情况，不断引入新技术、新理念，不断完善相关管理体系，就一定能够在一定程度上提升自身的供配电技术水平。同时，从整体发展角度看，国家正高度重视供配电网络的发展，供配电及其自动化研究正处在探索、发展、进步的关键时期，这既是机遇也是挑战，希望能够有效提升电能传输效率与质量。