配网自动化设备层智能技术的研究

张发斌

（重庆樱花电气开关有限公司 重庆 400000）

配网自动化设备层智能技术的研究

张发斌

（重庆樱花电气开关有限公司 重庆 400000）

在科学技术日新月异、快速发展的时代，电力系统的发展也取得了飞跃式的进步，电力系统配网自动化中智能技术所具备的高效性、安全性及可靠性而越来越受到重视。本文探讨了电力系统配网自动化系统中智能技术的应用方法，以供参考。

电力系统；配网自动化；智能控制技术

1 引言

目前，我国的电力系统的发展随的城市化进程的快速发展而得到了极大地推动，另一方面，集成电路的成本也正在快速地降低，为了确保电力系统的社会效益和经济效益，对一种合理、高可靠的控制技术加以探寻具有重要的现实意义。而此时配网自动化中的智能化技术便应运而生了。

2 电力系统配网自动化设备与智能技术

2.1 配网自动化主站

智能配电管理系统作为设备层数据集成装置，解决智能电网建设中配网末端设备智能化问题，将每个回路的数据、信号采集集中到配电房管理系统中，由配电房智能管理系统就地进行数据采集，并根据故障类型分类给出控制决策并送指令到相应执行机构，同时给配网自动化上级子站主动发送数据、被动接受主站通过子站的访问、执行主站通过子站下达的指令，传送到终端设备，由终端设备执行。

2.2 电力系统自动化及其终端设备

配网自动化是指对电力设备和电力系统在传输、分配、使用电能的过程中的自动控制、调度和监视，它是电力系统二次系统的重要组成部分。配网自动化实现了对局部和区域范围内电力系统以及其中的各个元件的远程或者就地的自动协调、控制与监视，它使用了具备复杂功能自动决策模型、先进的检测材料或工艺、智能控制算法的设备，以及高可靠数据传输通道及加密/解密算法和信号系统等技术，使配网系统实现了高效运行（见图1）。

图1 配网系统图

配电自动化终端设备主要包括：馈线终端FTU、站终端DTU，二者均为用于连接通信网自动化系统主站和设备，以实现在配网过程中数据采集及远程控制的功能。除此之外，还包含：①人机接口电路主要用于维护设备相关配置，实现人机交互，如将测量的电压、电流及功率等数据以友好的方式显示，对设备故障进行定值整定；②中心监控单元是整个配网自动化终端设备的核心组成单元，其功能包括：故障区域和类型检测、有功功率参数计算、输入及输出、远程通讯等功能；③通信终端能够有效连接控制单元的通信介质、进行通信，包括载波终端、光纤终端及无线终端，保证数据的安全可靠的传输；④电源回路是用于对控制回路、设备终端及通信设备提供不间断电源，防止线路停电后，设备失效的情况；同时需要处理不同模块之间的共模干扰对数据采集的影响，对电磁干扰的要求较高，电源技术直接管理到设备的性能。

2.3 智能技术

所谓智能技术，是指在计算机控制与支持下，结合传感器等设备所实现的智能化管理，包含相关系统数学模型的建立、算法的实现和程序在不同平台的移植技术。其中，智能技术包括了模糊控制、线性最优控制、专家系统控制、神经网络控制以及综合智能控制等算法，得到了电力行业的大力应用。智能技术的应用改善了传统控制手段中存在的不足，能够对系统中出现的错误进行反馈机制及自学习功能，并能够对出现的问题进行有效解决，提高了电力系统的工作效率。事实上，智能技术主要是通过智能传感器对检测变量进行感知，对信息进行有效的获取，以此实现提高对设备的控制效果，增强对感知信息的控制，具有很强的适应性和多样性。

3 电力系统自动化中的智能技术

目前，电力系统自动化智能技术是基于过去的自动控制技术基础上来进行智能控制。这项技术旨在使电力系统运行更加高效，并且安全可靠，是对物理电力系统进行资源优化配置，主要运用了控制、计算机、软件、信息、通信、传感器等技术。我国电力系统当前采用的配网自动化模式主要包括以下两种：

3.1 智能集中模式

在智能集中的模式下，系统会将断路器所采集的故障信息，发送至主站计算机，然后由主站进行分析定位，并根据定位结果发布隔离指令。在此基础上，还需要结合综合负荷、无功潮流、网损等因素的影响，由主站计算并制定合理的恢复方案，断路器负责执行。该模式的优势在于具有较强的适用性，能够满足各种机构配电网的实际需求。

具体有以下几个特点：①在系统出现故障时，可及时依据人工指令、预设方案等，采取合理的运行方式，确保调度工作的灵活与高效性；②主站、控制中心主要负责整个电网的远程控制，以及各级断路器电流、电压计开关量等相关数据的汇总，然后实现向上、向下的传递；③系统自身具备切除故障、判断故障的功能，可以通过继电保护器重合闸、备自投等的相互配合，在最大程度上降低故障影响；④主站负荷重，对主站的软硬件要求高。

3.2 分布智能模式

所谓的分布式系统（distributed system）与上面的智能集中模式而言，即分散了主站的控制功能，由各个子站或DTU等设备根据所在配网的位置，自行配置相应的功能和参数，保证电网系统正常的工作；每个智能设备可以离线独立运行，也可以在线运行，当网络具备的条件下支持主动上传和召唤方式向主站提供数据（见图2）。

分布智能模式的建立与运用，可以不需要主站的参与，而只需要由现场的智能化DTU或FTU等，即可实现网络的重构以及自动判断故障功能。该系统的组成部分包括DTU、FTU和重合闸开关，具备自动控制功能，内部智能算法，可以独立运行，结构相对简单，因而应用广泛。

终端设备处于在线模式下，可通过网络进行远程的管理和配置，实现在线的参数整定合配置，配置完成后下载相关参数后可以离线运行，所有功能均可独立运行，保证了系统响应的快速性。

图2 分布式配网系统示意图

一般来讲，分布智能模式适用范围更适合于农网系统，随着智能化程度的提高和技术的进步，分布式的智能系统会应用的更加广泛，分布式智能化的提高可以大大降低对主站系统的要求，控制功能下放，管理功能不变，避免了危险的集中，对通信功能的要求也大大的降低。

4 电力系统自动化中智能技术的应用

电力系统自动化是配电网建设的重要内容，它提高电力系统日常运行质量和效率，使电力资源得到良好的运用，提高用电质量，对我国经济的繁荣发展具有十分重要的作用。

4.1 专家系统控制

智能计算机系统的控制技术之一就是专家系统（见图3），此系统中包含了一些领域中专家知识如何有效地应对突发性问题的案例。在实际的使用期间，专家系统能够对电力系统是否处于警告运行状态或紧急运行状态等加以正确的判定，在此基础上，此系统还可以自行解决系统中存在的问题，从而使电力系统恢复正常的运行。此智能技术还具备切荷功能，能够根据电力系统运作的快慢加以相应的变换及解析，准确阻断故障点，合理判断静态系统运作安全性。

图3 专家控制系统结构示意图

4.2 人工神经网络控制（ANN）

人工神经网络控制技术是智能技术的一种全新应用，是在结合了人工神经系统的控制理论发展得来的，具有很强的非线性的特征，同时神经网络系统还具很强的自主学习能力以及并行处理能力。神经网络控制系统主要是通过大量的神经元相互连接形成的，在这一过程中将大量的数据信息隐藏在连接的权值之中，由于神经网络系统具有非线性的映射能力对信息进行反馈和调整。

神经网络控制技术在电力系统中主要应用表现为对自动化技术的控制管理以及对系统中的图像处理。其中包括了人工智能系统、计算机系统以及数学系统等，这些都为电力系统的发展提供了良好的发展前景。正确的应用神经网络控制技术有效的加强了对电力系统中数据的自动化分析，得到电力设备中存在的损耗和能量消耗等数据，便于整理和统计。

4.3 模糊控制（FUZZY）

在电力系统自动化操作过程中经常应用到模糊控制。通过模糊系统能够使控制系统动态模式更加精确性，对结构庞大、内容关系复杂的大型电力系统的控制调整起到加强作用。当前，模糊控制在电力系统中的应用已经有了一定的规模，它可以从根本上解决电力系统的变量复杂问题和难以掌握实时的系统动态等问题，将使电力系统自动化控制迈向新的高度。模糊系统控制原理是依照自身数据控制的完整性以及设置的控制规则，对电力系统中的数据进行模糊处理和分析。该方法的特点是具有高准确性和精确性，它可以一定程度上改善电力系统自动化控制可靠性。

4.4 综合智能系统的控制（IC）

恰当地整合现代的控制办法及现代的智能控制办法的一种控制手段就称之为综合的智能控制。譬如变结构的模糊控制、自适应性的神经网络、自组织或自适应的模糊控制以及变结构控制的神经网络等。其主要展现在各类控制方法之间的交互应用，在对电力系统进行探究时，时常需要将神经网络及模糊控制加以融合应用，同时还需要将模糊控制及专家系统加以融合应用，另外还需要交叉应用专家系统及神经网络，并交叉应用神经网络、模糊控制以及自适应控制等。

5 结语

自动化技术已经被广泛应用于电力系统中，电力系统正朝向智能化、免维护方向发展。为了加快电力企业技术革新，提升企业市场竞争力，必须对智能技术不断创新，并将其应用于实践中。

[1]钟清.智能电网关键技术研究[M].中国电力出版社，2011，8.

[2]秦立军，马其燕.智能配电网及其关键技术[M].中国电力出版社，2010，10.

[3]张晶晶.电力系统智能自动化发展及新技术的应用[J].数字技术与应用，2014（9）：18.

[4]卜峰.对电力系统智能调度的思考[J].电子世界，2014（22）：50～51.

TM76

A

1004-7344（2016）26-0107-02

2016-8-31

张发斌（1978-），男，工程师，硕士研究生，主要从事电力系统配网自动化，信息系统集成工作。