配電自動化終端設(shè)備在電力配網(wǎng)中的運(yùn)用

梁文超 張文明

國網(wǎng)黑龍江五常市電業(yè)局有限公司 黑龍江五常 150200

社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高對供電可靠性提出了更高的要求。配電自動化可以快速實(shí)現(xiàn)故障定位與隔離，從而及時恢復(fù)非故障區(qū)域的供電，是提高供電可靠性的重要手段。作為配電自動化系統(tǒng)的基本組成單元和關(guān)鍵設(shè)備，配電終端的使用可以提高配電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性。如何對配電終端的安裝位置和類型進(jìn)行合理配置，達(dá)到系統(tǒng)可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間的平衡，將是配電自動化建設(shè)面臨的重要課題。

1 配網(wǎng)自動化中配電自動化終端設(shè)備概述

配電自動化主要指利用通信技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)，將離線信息、配電網(wǎng)實(shí)時信息、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、用戶信息、地理信息等進(jìn)行集成，建設(shè)成完整的自動化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)及事故狀態(tài)下監(jiān)測、保護(hù)、管控。而配電自動化終端設(shè)備主要是安裝在中壓配電網(wǎng)的不同類型控制單元、遠(yuǎn)距離監(jiān)測單元的統(tǒng)稱，具有數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)控制等多方面功能[1]?，F(xiàn)有配網(wǎng)自動化終端設(shè)備主要包括饋線終端、站所終端幾種，其中饋線終端主要指安裝在配電網(wǎng)架空線路桿塔等位置的終端，以開關(guān)為監(jiān)控對象，具有遙控、遙測、遙信、饋線自動化等功能；站所終端主要安裝在配電網(wǎng)饋線回路的適當(dāng)位置，如箱式變電站、配電室、開關(guān)站、環(huán)網(wǎng)柜等，以開關(guān)為監(jiān)控對象，具有饋線自動化、遙控、遙測、遙信等功能。

2 配電自動化終端設(shè)備在電力配網(wǎng)中的應(yīng)用

2.1 故障檢測技術(shù)

在自動化配電網(wǎng)系統(tǒng)中，配電自動化終端最重要的應(yīng)用就是故障檢測技術(shù)。在配電網(wǎng)實(shí)際工作過程中，會有多種因素影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致設(shè)備故障。配電系統(tǒng)故障較多，且很多故障會對系統(tǒng)運(yùn)行造成巨大影響，所以需要不斷更新檢測技術(shù)，提高故障檢測質(zhì)量和效率。如系統(tǒng)中出現(xiàn)短路故障時，如果不能及時發(fā)現(xiàn)處理，系統(tǒng)電流會增大，對設(shè)備運(yùn)行造成巨大影響，嚴(yán)重情況還會造成設(shè)備損壞。在配電自動化終端中，中央監(jiān)控單元可對系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并且根據(jù)系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)判斷設(shè)備是否出現(xiàn)故障，繼而幫助工作人員排除設(shè)備故障[2]。工作人員應(yīng)用配電自動化終端可對系統(tǒng)故障進(jìn)行在線檢測和故障隔離，將故障信息通過通信通道傳輸?shù)饺藱C(jī)接口電路中，讓工作人員能夠快速了解系統(tǒng)故障原因，及時派遣工作人員維修。如系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，維修人員應(yīng)該對電路檢測形式進(jìn)行優(yōu)化，并用先進(jìn)的檢測技術(shù)對數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)測、實(shí)時分析，爭取利用最短的時間找到系統(tǒng)故障，并對其及時處理，恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)營。

2.2 模型融合

考慮到饋線終端設(shè)備FTU中終端設(shè)備地層數(shù)據(jù)占比較大，與配電自動化主站調(diào)度運(yùn)行需求不相符，因此，可在主站模型中將從饋線終端設(shè)備FTU結(jié)構(gòu)模型中映射而來的與設(shè)備相關(guān)聯(lián)的保護(hù)包數(shù)據(jù)、量測包數(shù)據(jù)融合。具體融合時，可以利用數(shù)據(jù)模型的文檔格式，構(gòu)建以CIM模型的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)內(nèi)容、數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn)的中間轉(zhuǎn)換模型[3]。隨后將饋線終端設(shè)備FTU相關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)映射至中間轉(zhuǎn)換模型節(jié)點(diǎn)中，獲得具備遙信、遙信、遙控功能的自適應(yīng)信息點(diǎn)表模板（含自生成遙測、遙信、遙控名稱及相應(yīng)點(diǎn)號，所連接前置機(jī)量測系數(shù)、通道信息、網(wǎng)絡(luò)描述數(shù)據(jù)）。整個映射過程可經(jīng)過中間轉(zhuǎn)換模型將饋線終端設(shè)備FTU采集數(shù)據(jù)寫入配電自動化主站數(shù)據(jù)庫完成信息傳輸。

2.3 大數(shù)據(jù)平臺里面的配電自動化

從大數(shù)據(jù)平臺的角度看，其配電自動化結(jié)構(gòu)具備許多優(yōu)勢和許多基礎(chǔ)部件。比如說，HBase、Hive、HDFS、Redis一類的儲存部件，Spark、SparkStreaming等具備數(shù)據(jù)處理功能的構(gòu)件及名為SparkMLlib且集數(shù)據(jù)分析、開發(fā)、引擎等功能為一體的部件。此外，一般用Hive采集和儲存配電網(wǎng)模型、終端設(shè)備信息、告警信息等數(shù)據(jù)，用Redis緩存實(shí)時數(shù)據(jù)，用HBase儲存量測歷史數(shù)據(jù)。

2.4 配電自動化終端狀態(tài)評估

通常，人們習(xí)慣于利用大數(shù)據(jù)分析法來化解配電終端出現(xiàn)的故障問題，而這一過程中需要運(yùn)用的參考信息有很多，比如終端的日常運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)作時間、中途離線掉線次數(shù)等等，且此類信息越多越全最好，這樣一來，能夠快速總結(jié)出信息之間的關(guān)聯(lián)度和變化規(guī)律，也能快速創(chuàng)建新的終端狀態(tài)評估模型和缺陷漏洞預(yù)估模型[4]。便能根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)可以將其分為不同等級，數(shù)值在0-100之間表示基本正常狀態(tài)；在85-100之間表示沒有異常情況，運(yùn)作良好；70-85之間表示沒有異常情況，運(yùn)作正常；50-70之間表示雖然存在問題，但對系統(tǒng)的影響并不大，需要提起重視；40-55表示存在警報信息或頻繁離線掉線等現(xiàn)象，運(yùn)作異常；40以下則表示系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)故障。

3 結(jié)語

未來發(fā)展中，必須合理利用自動化終端里的運(yùn)維管理系統(tǒng)，確保提升工作效果的同時增強(qiáng)穩(wěn)定性。此外，隨著國內(nèi)應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，配電網(wǎng)終端一定會更加智能化、板塊化、簡捷化。系統(tǒng)研究工作者應(yīng)該進(jìn)一步精煉系統(tǒng)評價算法以及風(fēng)險故障的預(yù)見性，從根本上形成完整的遠(yuǎn)程運(yùn)維體系，進(jìn)而提升自動化終端設(shè)備的運(yùn)維質(zhì)量。