淺談電力系統(tǒng)中配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)

摘 要：配電網(wǎng)自動(dòng)化是運(yùn)用自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)和高性能的配電設(shè)備等技術(shù)手段，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行在線與離線的智能化監(jiān)控管理，使配電網(wǎng)在可靠、安全、高效和良好的狀態(tài)下一直保持穩(wěn)定的運(yùn)行。配網(wǎng)自動(dòng)化大大提高了供電質(zhì)量，使供電能力也得以躍升，促進(jìn)了配電網(wǎng)良好運(yùn)行，是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵。筆者通過對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀的分析，指出了當(dāng)前存在的問題與不足，并對(duì)未來(lái)配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向作了闡述。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；配網(wǎng)自動(dòng)化；通信技術(shù)

1 我國(guó)配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀

在我國(guó)配電自動(dòng)化的發(fā)展過程中，經(jīng)歷了幾個(gè)不同時(shí)期。首先是自動(dòng)化時(shí)期，采用不同的自動(dòng)化開關(guān)設(shè)備相互支持原理；其次是計(jì)算機(jī)廣泛使用時(shí)期，相關(guān)的配網(wǎng)問題經(jīng)過計(jì)算機(jī)云計(jì)算處理；然后是在現(xiàn)代控制理論支持下的現(xiàn)代自動(dòng)化時(shí)期。

在配網(wǎng)自動(dòng)化的第一個(gè)時(shí)期里，當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，通過斷路器等二次繼保設(shè)備之間的相互配合，迅速將故障排除，是采用二次物理設(shè)備。在這個(gè)時(shí)期，顯然自動(dòng)化程度還相當(dāng)?shù)?。因?yàn)樵谙到y(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，不能對(duì)運(yùn)行狀態(tài)做到實(shí)時(shí)偵測(cè)；一旦系統(tǒng)的運(yùn)行方式發(fā)生改變，還靠人工計(jì)算處理，恢復(fù)供電無(wú)法做到自動(dòng)處理。該方法目前在我國(guó)一些內(nèi)陸地區(qū)仍在使用。

進(jìn)入第二個(gè)時(shí)期，是在運(yùn)用大規(guī)模云計(jì)算的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)。此階段主要通過了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)和通信技術(shù)，對(duì)在正常運(yùn)行狀態(tài)下的配電網(wǎng)也能監(jiān)視，從而實(shí)現(xiàn)了遙控、遙測(cè)、遙信和遙調(diào)功能。一旦故障產(chǎn)生，能夠由監(jiān)控設(shè)備將問題及早發(fā)現(xiàn)，并由工作人員對(duì)遠(yuǎn)方設(shè)備進(jìn)行遙控，將故障立即排除。

而現(xiàn)代配電自動(dòng)化階段具有自動(dòng)控制功能，是配電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展的第三個(gè)時(shí)期，此時(shí)在計(jì)算機(jī)技術(shù)得到普遍而廣泛應(yīng)用的情況下，從而使配電網(wǎng)自動(dòng)控制功能得以實(shí)現(xiàn)。該功能集成了配電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)、配電地理信息系統(tǒng)、變電站自動(dòng)化、饋線自動(dòng)化、故障呼叫服務(wù)系統(tǒng)、調(diào)度員仿真調(diào)度、需求側(cè)管理和工作管理等一體化的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

近幾年來(lái)，我國(guó)電力企業(yè)為了服務(wù)于國(guó)家的現(xiàn)代化建設(shè)，電力事業(yè)取得了很大的發(fā)展。我們積極借鑒歐美等國(guó)家和地區(qū)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)理論，并結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況進(jìn)行自主創(chuàng)新。以特高壓為骨干網(wǎng)架作為建設(shè)目標(biāo)，以自動(dòng)化、信息化、互動(dòng)化為特征的配電網(wǎng)建設(shè)作為發(fā)展方向，極大的加快了智能電網(wǎng)建設(shè)的步伐。

我國(guó)配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)存在的問題與不足

在例行檢測(cè)時(shí)配電網(wǎng)停電，這是現(xiàn)階段影響供電可靠性的主要因素。這一階段停電時(shí)間太久，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過因配電網(wǎng)故障引起的的停電時(shí)間。如何使配網(wǎng)管理水平進(jìn)一步得到提高，將例行檢測(cè)的停電次數(shù)和時(shí)間減少，是搞好配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。

目前，在我國(guó)不同的電力企業(yè)里，各種資源有效整合是一個(gè)難題，很多單位存在各自為政的狀況。不能做到信息共享資源共享，甚至企業(yè)內(nèi)部都是如此。由于信息難以交流，從而導(dǎo)致了配電網(wǎng)管理紊亂，分析數(shù)據(jù)出現(xiàn)紛繁復(fù)雜的情況。

我國(guó)電力企業(yè)在系統(tǒng)設(shè)備有效整合方面也存在不足，當(dāng)配電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，往往出現(xiàn)主控方與受控方的信息不一致，網(wǎng)絡(luò)傳輸能力差，新老設(shè)備不匹配的現(xiàn)象。特別是當(dāng)二次設(shè)備和一次設(shè)備新舊結(jié)合時(shí)，經(jīng)常造成系統(tǒng)發(fā)生問題，不能夠正常工作。

在管理體制上，我國(guó)電力企業(yè)也存在著某些弊端。傳統(tǒng)管理方式強(qiáng)調(diào)垂直專業(yè)管理，沒有條塊結(jié)合分工協(xié)作的保證措施。而且在功能設(shè)計(jì)過程中，輕客戶、重系統(tǒng)，輕實(shí)效、重形式，導(dǎo)致出現(xiàn)管理漏洞和技術(shù)缺失，在無(wú)法滿足電力系統(tǒng)要求的情況下，讓配電自動(dòng)化技術(shù)得到充分合理的利用。

配電自動(dòng)化技術(shù)涉及面是很廣的，投入的資金又比較多，既要考慮企業(yè)未來(lái)發(fā)展需要，又要將現(xiàn)有系統(tǒng)充分地利用起來(lái)。因此，電力企業(yè)無(wú)論是從技術(shù)上，還是管理上都要雙管直下采取措施，為配電自動(dòng)化系統(tǒng)擴(kuò)容并完善其功能做好所有工作。在實(shí)際工作中，應(yīng)該利用和開發(fā)可擴(kuò)展的管理系統(tǒng)模塊以及擴(kuò)展性功能強(qiáng)的先進(jìn)設(shè)備，要有超前的規(guī)劃和理念，做到未雨綢繆；而在整個(gè)日常管理工作過程中，更要擯棄傳統(tǒng)的只注重當(dāng)前利益而忽視長(zhǎng)遠(yuǎn)利益的做法，做好可持續(xù)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃。

3 未來(lái)配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向

配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)是高技術(shù)的集成，日益朝著配電系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化，信息化和互動(dòng)化的方向加快邁進(jìn)?？萍嫉娜招略庐惡蜕鐣?huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，使得配電自動(dòng)化技術(shù)在不遠(yuǎn)的將來(lái)一定會(huì)朝著以下幾個(gè)方面去發(fā)展。

首先，新型綜合受控端是在高速SCADA系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)信息實(shí)現(xiàn)快速采集，并對(duì)其信號(hào)進(jìn)行綜合處理，這就使受控端的數(shù)量大大減少，從而使系統(tǒng)的規(guī)模更加簡(jiǎn)單化。這種受控端不僅具有以往終端所具備的各種功能，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電壓情況、潮流分布、頻率是否滿足要求、系統(tǒng)是否產(chǎn)生震蕩等，而且可以使主控方接收這些信息后，能進(jìn)一步分析使用。同時(shí)，這些受控端之間還可以進(jìn)行相互通信，使數(shù)據(jù)的精確程度得到進(jìn)一步的提高。

在10kV及以下的配電系統(tǒng)里，因受控端數(shù)目比較多，從而顯著提高了對(duì)通信的要求。因此，想要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)潮流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和頻率控制等需求，就必須要有穩(wěn)定的大容量的高速載波通信系統(tǒng)。配電線路載波通信技術(shù)和基于因特網(wǎng)的IP通信技術(shù)不僅可以滿足這些需求，甚至還可以為百姓提供一些生活服務(wù)。另外，光纖通信因可靠性好、傳輸速度快、容量又大，已經(jīng)成為通信系統(tǒng)的最主流選擇。將來(lái)還會(huì)因使用成本越來(lái)越低，主干通信網(wǎng)會(huì)首選光纖通信的用戶也會(huì)越來(lái)越多。

定制電力技術(shù)是柔性配電系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，它將云計(jì)算技術(shù)、智能電網(wǎng)技術(shù)、柔性送電技術(shù)等高科技技術(shù)在中低壓配電網(wǎng)中運(yùn)用，來(lái)消除諧波，防止電壓閃變，使各相對(duì)稱，提高供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性。若在配網(wǎng)自動(dòng)化中讓該技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，就可以使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)優(yōu)化，從而對(duì)不同層次的用戶滿足其需求。

其次，新型FA系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)分布式電源，也就是根據(jù)負(fù)荷的不同來(lái)就地提供合適的電源，讓線路傳輸減少損耗，使能量利用率得以提高。如果將來(lái)在國(guó)內(nèi)能夠把輸配電系統(tǒng)相互分開，并把電網(wǎng)提供者的信息設(shè)在用戶端，那么各位用戶可以任意選擇自己所中意的供電企業(yè)和中意的電價(jià)，不會(huì)受到電力企業(yè)壟斷經(jīng)營(yíng)的影響。

最后，配電網(wǎng)絡(luò)的信息一體化。配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要的組成部分。在未來(lái)的發(fā)展中，配電網(wǎng)絡(luò)要更多的服務(wù)于電力系統(tǒng)這個(gè)整體，而不是僅僅只關(guān)注配電網(wǎng)區(qū)域的本身。信息一體化的配電網(wǎng)系統(tǒng)需要做到信息實(shí)時(shí)搜索，而且要建立信息實(shí)時(shí)搜索機(jī)制，與公共信息模型等國(guó)際電工信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)是互相兼容和互相支持的，從而實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的智能化，完全滿足電力設(shè)備的二次網(wǎng)絡(luò)安全方案。

總之，未來(lái)的配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)更尖端、更科學(xué)、更安全、更高效、更人性化，集電力行業(yè)最新科技于一體，為人類社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步帶來(lái)深刻的變化。

作者簡(jiǎn)介：郭火煉（1974，7-），男，籍貫：福建南安，本科學(xué)歷， 畢業(yè)于上海電力學(xué)院，研究方向：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化。