电力工程中配电网自动化技术分析

周洪磊

（青岛金莱热电有限公司，山东 青岛 266600）

0 引 言

电力项目建设中，采用针对性技术方法将电能配送至各变电站，并由变电站重新输配送电能，以此构成整个配电网。随着计算机网络技术日益成熟，电力行业逐步实现智能化和自动化管控配电，明显提升配电系统技术水平，也提高配电网运行效率。

1 配电系统自动化技术的作用

1.1 远距离监测

电力系统中引用配电系统自动化技术，并依靠网络计算机及时监管每个电网运转。远距离监测有利于保证电网稳定运行，经监测掌握当下系统问题，从而保持系统可靠运转。

1.2 采集和处理信息

配电网智能化技术可以收集和处理信息。一般在配电系统供电过程，将收集的电流、电压信息以共享和交流等形式处理，保证配电网稳定运转。

1.3 馈线提醒

采取监测技术掌握配电系统运转状态，如果配电网中产生问题，馈线提醒会产生反应，告知维修者解决故障，提升维护效率的同时保障电网运转。

1.4 停电控制

停电控制功能的体现，一般是采集、整理与归纳信息，对于配电系统中出现的问题能够掌握其原因，进而确定停电区域。

2 电力项目内配电网智能化技术的运用

2.1 总线智能化管理技术

电力项目内配电网智能化技术的使用要采用许多智能化设备或是装置，将这类智能化设备或是装置和配电网与智能化控制程序相结合，从而智能化管控配电网[1]。总线技术主要应用于配电网智能化模式中，且技术原理比较简单，操作方便、运行效率高，因此已普遍用在电力项目中。

配电系统智能化技术的构成主要包括配电系统控制中心、配电系统站控终端和供电终端，能够共同监测、管理电力系统内配电系统运转情况。

2.2 配电系统馈线智能化规划

馈线是电力系统配电网可靠运转的核心构成部分，有利于管控电力系统内各种度量设备。配电系统高速运转过程中，受环网和负荷作用，配电系统馈线将出现改变，馈线线路异常检测效果和精度下降。因此，要全面规划配电网馈线智能化。

通过配电系统馈线智能化有效覆盖率可以体现配电系统馈线智能化建设程度和质量的指标，其运算公式为

式中：Q表示配电系统馈线智能化有效覆盖率；Ra表示配电系统馈线内已设置智能化开关的公用电路总数；R表示配电系统馈线公用电路总数。

计量配电系统馈线智能化有效覆盖率之后，能够实时收集、统计配电系统馈线电路中的负荷变动，再按照负荷变动结果，预测电力项目所处地方附近客户用电需求，优化配电系统馈线发布。

2.3 智能化通信模式

基智能化通信模式的规划要遵守配电网通信逻辑原则，既可以增加配电系统应用时间，还可以节约配电网智能化建设支出[2-3]。在配电系统遥控终端，应增添光纤虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN）作用，采取无线传送形式，绑定电力项目配电系统的网际互连协议（Internet Protocol，IP）地址，令配电系统通信网络的信息沟通专门化。配电系统智能化通信模式示意如图1 所示。

图1 配电智能化通信模式示意图

由图1 得知，在配电系统智能化主站和通用分组无线业务（General Packet Radio Service，GPRS）公网中，能够采用虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN）通信形式创建连接；电力系统配电网的客户智能化分界开关、智能化异常指示模块、配电系统监测终端盒客户智能化通信模块能够实时传递配电网信息变化至GPRS 公网，再由GPRS 公网将信息传送配电智能化主站，取得高效、便利的智能化通信。

2.4 配电系统遥控终端系统

配电系统遥控终端内涉及带电控结构和开关辅助节点的开关站，其工作状态和效果直接影响配电系统智能化发展[4]。因此，要采取自动化系统整体规划配电系统遥控终端。

2.5 采用GIS 系统诊断配电系统异常

地理信息系统（Geographic Information System，GIS）诊断的重点是可以精准定位远程故障部位，GIS系统采取拓扑结构，能够判断立体化点位，当配电系统线路上开关状态变化时，便会触动配电系统内的监控器，凭借GIS 系统内的SCADA 软件传送数据信号，由GIS 系统内的全球移动通信系统（Global System for Mobile communications，GMS）模块接收数据，并操控配电网内的开关[5]。GIS 系统的重点是为每个配电网内的线路和开关节点构建了相关的精准模型，模型内的每条线路与节点均和实际情况中的电路规划一样，从3D 实际场景转变成了2D 拓扑结构。每条线路与节点对应的信息不一样，以便于故障诊断。

2.6 采用遗传算法完善配电系统多目标权重

配电系统自动化运转期间，遗传算法属于常用算法，经采用遗传算法能够智能化分配和完善设置配电系统内多目标权重。其算式比较烦琐，通常在确定了算法算式后，将其输入计算机，从而依靠计算机计算出精准信息。

2.7 配电系统潮流运算与问题确定

配电系统潮流算法的使用能够定位问题，配电网智能化技术运用中，潮流算法的形式很多，可以精准化运算的方式包括前推回代法。该方法依靠配电系统层次结构发挥作用，明确初始化节点电压，按照配电系统树状框架层次，由最后一层节点完成前推运算，求出每个节点的负荷电压值，从而计算出相关电压修正数据。常用公式为

式中：∆Vi(1)表示配电系统内i节点的电压调整信息；Vi(1)表示配电系统内i节点的迭代电压新参数；Vi(0)表示配电系统内i节点的电压初始值。

判定收敛条件的表达式为

式中：ε表示功率损耗。

判定完成后能够输出最后结果，以确定异常情况和获得相关的维修调整计划。

3 实验检验

为验证智能化技术的可操作性，进行实验检验工作。以某地方的A 电力项目为例，电力项目配电系统调度口径的最大用电负荷大概是5.15×106kW，营业户数大概有106.9 万户，整个项目施工规模很大。A 电力项目的配电线路具体参数如表1 所示。

表1 A 电力项目的配网线路数据

由表1得知，A电力项目内总共涉及6个配网种类，其相应的配网电路长度都不一样。该电力项目配电网包含100 个变电站，每个变电站都超过35 kV，变电容量大概是8.104×106kVA；整体配电系统的输电线路很长，大概是2 416.9 km；用电营业户数有125 万户。A 电力项目配电系统内，以110 kV 变电站用作主配电站，以220 kV 变电站用作配电系统的主网架，实验选择110 kV/10 kV 变压器衔接2 段母线，确保每段母线上存在3 条支路，各支路上涉及架空线路和电缆线路。基于此，将文章规划的配电网智能化技术用于A 电力项目。

检测配电网开闭站的自动化功能是否有效，按照电力工程建设的实际情况和具体特征判断开闭站能否按照实际情况规避电压的转换操作。从开闭站的子站层面入手，结合附近子站和变电站的通信线路，确定连接接口检测开闭站的数据和信息是否能够自动上传到主站，同时对主站发出的有关指令自动做出回应。按照电力工程的基本需求，选择匹配程度极高的变压器类型，精准地收集配电网的直流设备信息和其他转换设备信息。用配电系统智能化遥控准确率为实验的监测指标，目标值取90%。智能化遥控准确率的运算公式为

式中：P表示配电网智能化遥控准确率；Mt表示配电网开关正确遥控隔离异常区段的次数；Mq表示配电系统开关所处区段产生问题的频率。

文章中设计的配电网自动化技术的配电系统智能化遥控准确率数据如表2 所示。

表2 配电系统智能化遥控准确率数据统计

由表2 数据可知，文章设计技术的智能化遥控准确率均高于90%，即高于目标值，能够按照电力工程实际情况精准地监督遥控配电网变化，能够满足遥控需求。由此表明，在电力工程应中用配电网智能技术能够控制电力系统的运行，促使电力工程顺利建设。

4 结 论

在电力工程不带有配电变压器的开闭站中，应用配电网智能技术，安装自动测控装置，能够精准地收集各项数据信息，按照监控配电网通信设备的运行情况获取监测指标的具体变化状态。同时，电力系统中配电系统自动化技术的运用减轻大部分劳动力，尤其是削减室外配电系统巡查者的任务量和难度，在配电中心可以精准定位配电网问题位置和成因，还能远距离解除问题，大幅度提升配电项目效率。未来，配电网智能化技术会与国际化道路接轨，进而深度完善电力项目中配电系统运转与管护。