王智勇

（國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司 平?jīng)龉╇姽?，甘肅 平?jīng)?744000）

0 引 言

智能電網(wǎng)建設(shè)是國(guó)內(nèi)電力行業(yè)為提升供配電質(zhì)量和發(fā)電量而開(kāi)展的重要舉措。國(guó)家在電力規(guī)劃過(guò)程中針對(duì)智能電網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展投入了數(shù)百億元資金，在眾多資金技術(shù)的支持下，配電自動(dòng)化設(shè)備與電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)深度融合，為電力調(diào)度智能化方向發(fā)展提供更多助力，有效解決傳統(tǒng)調(diào)度模式下因人員誤操作等問(wèn)題帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于提升電力調(diào)度質(zhì)量和效率具有積極意義。

1 配電自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀

配電自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)了電氣設(shè)備與自動(dòng)化、智能化技術(shù)的高度融合，在不改變配電設(shè)備既有功能的情況下，新增配置了自動(dòng)化監(jiān)控相關(guān)功能，有效解決了傳統(tǒng)電力設(shè)備調(diào)度管理過(guò)程中存在的人力資源消耗大的問(wèn)題，能夠結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備的自動(dòng)控制，在故障隔離、遙測(cè)、遙信等方面具有較好的應(yīng)用效果，同時(shí)也可以進(jìn)一步降低人為操作對(duì)設(shè)備使用壽命的影響，對(duì)于供電質(zhì)量的提升具有積極意義[1]。配電自動(dòng)化終端是配電自動(dòng)化設(shè)備的關(guān)鍵部分，能夠滿足電力調(diào)度對(duì)現(xiàn)場(chǎng)配電設(shè)備的遠(yuǎn)程遙控要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電設(shè)備運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與故障報(bào)警，在故障應(yīng)急、故障排查等方面的應(yīng)用效果良好。電網(wǎng)公司近幾年在配電自動(dòng)化終端方面的使用率逐年提升，如表1所示，由2017年的47%增長(zhǎng)至2020年的90%以上，傳統(tǒng)終端設(shè)備中的FLD與站所終端（Distributionn Terminal Unit，DTU）已具有較大的滲透率，因此在年采購(gòu)數(shù)量方面逐年降低，而新型的配電變壓器監(jiān)測(cè)終端（distribution Transfomer supervisong Teminal Unit，TTU）設(shè)備使用需求則逐年提升，充分表明了電力企業(yè)對(duì)于配電自動(dòng)化終端設(shè)備推廣應(yīng)用與優(yōu)化升級(jí)等相關(guān)工作的重視，配電自動(dòng)化設(shè)備在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中發(fā)揮的作用也將逐步提升。

表1 電網(wǎng)公司配電自動(dòng)化終端使用情況

2 配電自動(dòng)化設(shè)備結(jié)構(gòu)組成及功能特性

配電自動(dòng)化設(shè)備主要包括人機(jī)接口、中心監(jiān)控、通信終端等相關(guān)組成部分。配電自動(dòng)化設(shè)備對(duì)電力系統(tǒng)各設(shè)備功率、電壓、電流等相關(guān)參數(shù)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果需要借助人機(jī)接口顯示給電力調(diào)度工作人員，同時(shí)也是各設(shè)備配置與維護(hù)的重要窗口。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，工作人員可以借助人機(jī)接口掌握配電自動(dòng)化終端相關(guān)設(shè)備狀態(tài)，也可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，是發(fā)揮配電自動(dòng)化設(shè)備功能的重要組成部分。

監(jiān)控模塊主要是為工作人員提供監(jiān)測(cè)和控制配電系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的功能，能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中的故障隱患進(jìn)行快速監(jiān)測(cè)，也能夠更好地發(fā)揮配電自動(dòng)化設(shè)備的遠(yuǎn)程通信功能。該模塊主要包括故障檢測(cè)、模擬量輸入、遠(yuǎn)程通信以及功率參數(shù)計(jì)算相關(guān)功能。

通信終端用于建立配電自動(dòng)化設(shè)備之間的通信聯(lián)系，主要具有無(wú)線通信、光纖通信以及載波通信等多種形式，對(duì)于滿足配電自動(dòng)化設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障隔離、故障診斷等功能需求具有重要作用[5]。

3 配電自動(dòng)化設(shè)備在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1 改善供配電質(zhì)量

配電自動(dòng)化設(shè)備能夠輔助電力調(diào)度實(shí)現(xiàn)對(duì)配電線路的全面測(cè)控，有效解決偏遠(yuǎn)區(qū)域供配電狀態(tài)的監(jiān)測(cè)難題，在滿足設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)記錄分析需求的基礎(chǔ)上，能夠在故障時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)故障點(diǎn)位的快速定位，并借助遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)完成相關(guān)調(diào)控與維修處理操作[2]。在對(duì)供配電質(zhì)量?jī)?yōu)化過(guò)程中，配電自動(dòng)化設(shè)備能夠輔助電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)將頻率偏差控制在0.5 Hz乃至0.2 Hz范圍內(nèi)，在電壓參數(shù)超出規(guī)定范圍時(shí)完成自動(dòng)化動(dòng)作，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行期間產(chǎn)生的多次諧波、電壓波動(dòng)等異常情況進(jìn)行抑制乃至消除。如在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，如果出現(xiàn)過(guò)壓、欠壓、斷電等異常情況時(shí)，不間斷電源系統(tǒng)（Uninterruptible Power Supply，UPS）等配電自動(dòng)化設(shè)備能夠滿足系統(tǒng)的短時(shí)供配電質(zhì)量調(diào)整需求，為故障應(yīng)急處理預(yù)留充足時(shí)間。

3.2 改善電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行效率

配電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)過(guò)負(fù)荷、欠負(fù)荷等運(yùn)行效率低下的問(wèn)題，這與設(shè)備容量的規(guī)劃調(diào)整不到位存在關(guān)聯(lián)，也存在輸電線路承壓不均勻等異常情況。針對(duì)影響配電設(shè)備運(yùn)行效率的各類問(wèn)題，配電自動(dòng)化設(shè)備能夠?qū)ο嚓P(guān)電力參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中發(fā)出相關(guān)預(yù)警信息，同時(shí)也可以結(jié)合智能化應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析應(yīng)用，為調(diào)度工作人員提供可靠的處理措施，甚至能夠自動(dòng)完成斷路器切除、調(diào)壓等相關(guān)操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障影響的進(jìn)一步控制。在10 kV配電網(wǎng)中，電力企業(yè)常用的設(shè)備之一為支柱負(fù)載開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)設(shè)備與配電自動(dòng)化設(shè)備聯(lián)合應(yīng)用，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)停電范圍進(jìn)行有效控制，大幅度緩解了故障危害，對(duì)于維護(hù)電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。此外，配電自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用能夠完成對(duì)電力設(shè)備的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制與智能化調(diào)節(jié)，對(duì)于設(shè)備狀態(tài)檢修的推行具有積極意義，避免耗費(fèi)較多人力資源進(jìn)行設(shè)備維護(hù)或操作[3]。

3.3 故障預(yù)測(cè)以提升電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性

電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，能夠依靠SA與SE等功能應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估分析，通過(guò)提前預(yù)測(cè)故障的方式提升電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。SA即為安全分析，具有動(dòng)態(tài)分析與靜態(tài)分析2種形式，旨在通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)相關(guān)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的分析，同時(shí)依靠人為、外界影響以及系統(tǒng)內(nèi)部等各類故障數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)故障情況的有效預(yù)測(cè)，并依靠數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的同類故障處理措施匹配出適宜的故障解決策略[4，5]。由于輸配電系統(tǒng)涉及的設(shè)備數(shù)量多、運(yùn)行參數(shù)復(fù)雜多樣，在故障預(yù)測(cè)過(guò)程中無(wú)法單純依靠最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)將故障情況有效地展示出來(lái)，最終用于故障判斷的數(shù)據(jù)結(jié)果需要依靠大量的計(jì)算工作來(lái)獲取，此時(shí)則需要借助SE進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸配電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估分析。當(dāng)前配電自動(dòng)化設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中通常選擇配置SE與SA等專業(yè)軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的有效提升。

4 電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中配電自動(dòng)化設(shè)備的具體應(yīng)用

配電自動(dòng)化設(shè)備主要的功能是故障隔離、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、設(shè)備通信等，能夠從安全、效率等方面為電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)提供幫助。配電自動(dòng)化設(shè)備的具體應(yīng)用如下文所述。

4.1 設(shè)備通信

配電自動(dòng)化系統(tǒng)依靠獨(dú)立配電子站實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的采集與發(fā)送相關(guān)工作，子站不僅能夠?qū)λ犜O(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，也能夠與周邊配電自動(dòng)化終端建立通信聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，為自動(dòng)控制提供通信基礎(chǔ)。隨著通信技術(shù)發(fā)展，配電自動(dòng)化系統(tǒng)子站能夠借助光纖網(wǎng)絡(luò)、數(shù)值同步相關(guān)技術(shù)建立具有更高傳輸效率的穩(wěn)定傳輸通道，用于配電主站與子站之間的通信連接。傳統(tǒng)通信技術(shù)在傳輸距離遠(yuǎn)、分布范圍廣的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)通信過(guò)程中缺乏實(shí)用性，在新技術(shù)的支持下，電力企業(yè)能夠徹底解決電壓狀態(tài)監(jiān)測(cè)范圍方面的限制，滿足電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)輸配電線路狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程控制需求。

4.2 狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障報(bào)警

為提升電力系統(tǒng)的運(yùn)維管理可靠性，電力企業(yè)通常選擇為系統(tǒng)設(shè)備裝設(shè)故障監(jiān)測(cè)與報(bào)警相關(guān)功能，避免因故障長(zhǎng)時(shí)間未被發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)影響。在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中，配電自動(dòng)化設(shè)備在狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障報(bào)警方面的常見(jiàn)應(yīng)用類型為單向接地故障或相間短路故障監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)對(duì)2類故障的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)需要借助配電自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行傳輸，配電自動(dòng)化主站能夠根據(jù)子站提供的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障狀態(tài)和故障位置的精準(zhǔn)判斷，在為調(diào)度工作人員發(fā)出報(bào)警信息的同時(shí)，還可以借助專家系統(tǒng)等智能化應(yīng)用提供故障解決策略。

故障指示器是電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中常用的配電自動(dòng)化設(shè)備之一，能夠滿足系統(tǒng)對(duì)線路故障的監(jiān)測(cè)與定位需求，常用于電力電纜、開(kāi)關(guān)柜、架空線路等設(shè)備中。在故障指示器應(yīng)用時(shí)需要基于區(qū)域內(nèi)線路供電情況進(jìn)行綜合分析，借助通信終端、故障定位主站以及故障指示器對(duì)線路故障進(jìn)行精準(zhǔn)定位。常用的處理模式包括故障指示器模式、故障指示器與通信終端聯(lián)合應(yīng)用模式以及通信終端、定位主站與故障指示器聯(lián)合應(yīng)用模式。第1種模式需要人員現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡視和查看；第2種模式能夠借助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程查看故障信息；第3種模式能夠直接完成故障線路電流相關(guān)信息的遙測(cè)與分析，為工作人員提供故障處理策略。

4.3 故障隔離

輸配電線路短路等故障發(fā)生后，電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)將故障線路切除，避免對(duì)非故障現(xiàn)場(chǎng)造成影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障影響范圍的有效控制。故障隔離是配電自動(dòng)化設(shè)備的重要應(yīng)用形式之一，配電自動(dòng)化設(shè)備能夠?qū)斉潆娋€路、斷路器相關(guān)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制，在故障發(fā)生后能夠快速切除相關(guān)斷路器，保障非故障線路正常供電的同時(shí)為故障線路的處理預(yù)留更多時(shí)間。

FTU饋線終端主要用于解決傳統(tǒng)架空線路故障時(shí)處理效率低下、人力資源需求等問(wèn)題。傳統(tǒng)FTU終端設(shè)備為電壓-時(shí)間相關(guān)聯(lián)的自動(dòng)化設(shè)備，在故障發(fā)生后需要借助主站實(shí)現(xiàn)對(duì)各終端設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，進(jìn)而完成線路故障點(diǎn)位判斷，最終需要耗費(fèi)的時(shí)間相對(duì)較多。在智能分布式饋線自動(dòng)化設(shè)備的支持下，各FTU之間能夠直接建立聯(lián)系，通過(guò)連續(xù)重合的方式將故障區(qū)段隔離，以更高的效率恢復(fù)供電。

饋線自動(dòng)化開(kāi)關(guān)作為配電自動(dòng)化設(shè)備的重要類型，對(duì)于隔離故障線路、提升設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性具有重要意義。例如，智能柱上斷路器內(nèi)部設(shè)有保護(hù)模塊與自動(dòng)控制模塊，能夠在配網(wǎng)故障情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)零序電流、負(fù)荷電流或短路電流的自動(dòng)切除，更高效地完成自動(dòng)重合閘、斷路器保護(hù)等相關(guān)工作，通常裝設(shè)于饋線干線或支線區(qū)域，并采取保護(hù)邏輯規(guī)避誤動(dòng)問(wèn)題；智能柱上負(fù)荷開(kāi)關(guān)具備無(wú)壓延時(shí)或有壓延時(shí)等自動(dòng)合閘控制功能，具有電壓型與電流型等多種形式，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)零序或負(fù)荷電流的自動(dòng)切除以及故障點(diǎn)的自動(dòng)隔離，常用于饋線主線或支線；饋線智能控制器則能夠連接負(fù)荷開(kāi)關(guān)、重合器以及斷路器等設(shè)備，有效提升配網(wǎng)故障處理效率。

5 結(jié) 論

在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用配電自動(dòng)化設(shè)備對(duì)于改善電力系統(tǒng)供電質(zhì)量、提升設(shè)備運(yùn)行效率與運(yùn)行穩(wěn)定性具有重要作用，相關(guān)電力企業(yè)需要持續(xù)加強(qiáng)對(duì)配電自動(dòng)化設(shè)備通信技術(shù)、故障隔離技術(shù)、故障監(jiān)測(cè)分析技術(shù)的研究應(yīng)用，持續(xù)提升電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化水平，確保電力系統(tǒng)的平穩(wěn)可靠運(yùn)行。