配电自动化设备在电力调度自动化系统中的应用

杜文辉

【摘 要】随着我国用电量的快速增长和对电能质量要求的日益严格，自动化、信息化、智能化设备在电力调度中的应用已成为一种趋势。本文利用数值数据分析了配电自动化和电力调度自动化的发展现状，总结分析了配电自动化的几种应用功能和常用系统。选取具有代表性的FDU配电自动化终端，分析其对供配电电能质量、设备利用率、经济性和安全性的影响。

【关键词】配电自动化；電力调度；应用

中图分类号： TM76 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）34-0028-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.34.010

0 前言

要想更有效地发挥电力系统的功能，就必须要对用户侧用电设备、通信装置、网络管理软件、输电网络、测控系统等多个模块进行合理调度。2011年以来，中国大力建设第二批配电自动化项目，为配电网调度自动化系统的发展注入了新的活力。当今的综合智能配电网设备可以通过对电网数据的智能测量、分析和自动动作来提高供电质量和供电稳定性。

1 配网调度自动化系统的发展现状

智能电网是实现我国电力发电量、供配稳定性、供电质量进一步提升的最佳途径，由下表便可见智能化发展在国家电力十三五规划中所占投资比重之大。成熟的智能配电自动化设备是实现供配电自动化和智能化的载体和核心，是我国电力部门研究和发展的关键目标。智能配电自动化设备的集成化是当今中国的发展目标和趋势，所谓电气一体化可以分为以下几个方面：中国将抽象的地理数据转换为信息语言，为覆盖全国的输配电网提供卫星定位，使工作人员能够准确锁定和检测运行平台上各地的配电设备工作状态；调度自动化系统中的子自动化系统的信息可以交互，不同子系统可以协调与合作，而不会干扰它们各自任务的完成；由于采用了分布式和开放性原则，配电系统在环境包容性、兼容性上有显著提升；配电网的网络模式从单一模式转变为双网甚至多网机制，顺应了未来网络适配需要并提升了传输速率；能够支持多种操作系统，让设备在多种系统背景下都能稳定运行；采用更加先进的软件平台，能够通过二端口准确而快速地接受外部信息；利用先进的远程操控系统和诊断技术，为最终实现一体化保驾护航。

2 配网调度自动化系统的应用

2.1 智能的配网自动化终端设备

配网自动化终端设备的类别可划分为变电站终端、馈线终端、输配变终端，其中配电网络终端的具体构成部分包括遥控测试模块、电源模块、核心控制CPU模块以及网络故障指示装置。配电网自动化终端设备的工作原理是通过检查柱上开关和互感器状态，跟踪测量环形输配电网、变电站和配电控制室的工作电压及其他电气状态信息，配合光纤传输技术，将获得的数据信息和终端的二次信号采集通道相衔接以完成数据的传输和录入，最后再利用机械装置实现开关通断、电压调节、发出警报等一系列智能化动作。

2.2 基于新型智能FTU的自动化设备

自动化保护设备运用在传统的架空配电线路故障中时，变电站馈线断路器保护动作出口经常跳闸，要利用人工故障诊断恢复供电。这样，维修人员多、停电时间长、供电可靠性低。现有的配电网自动化一般是基于电压-时间FTU自动设备，不依赖通信。当故障发生时，仍受变电站馈线出口断路器保护跳闸，不能依靠主馈线自动化和智能分布式馈线自动化终端内部之间的数据交换实现故障精确定位和跳闸。如果发生永久性故障，且故障发生在末端，将对配电网和用户设备造成多次短路冲击，恢复时间长，供电可靠性低。然而，新型的智能分布式馈线自动化设备具有突出优势，其不需要主站与馈线自动化终端之间的数据交换，只要通过FTU之间的时间协作，就可以通过连续重合实现故障的自动恢复，保证准确定位故障点并隔离后段线路故障或单个用电负荷，缩少停电影响的供电范围，最大限度提高供电可靠性和稳定性。

3 配电自动化设备的使用给电力调度带来的优势

3.1 供配电质量的提升

配电自动化设备将电压状态监测范围从以往的局限在母线上转变为沿线路均可实时测控，让检修人员可以及时发现较偏远地区的供配电和用电情况，快速找到故障线路并通过远程操作系统进行维修和调控。配电自动化设备在提升电能质量方面的优势可归纳为：将频率偏差控制在我国规定的±0.2HZ（容量较大或特殊情况可以放宽到±0.5HZ）以内；当三相电压失衡或线路平均承压超过平均值规定时采取动作；当系统内发生振荡，产生电压波动或是危害性极大的二次谐波甚至多次谐波时能有效抑制或抵消。现在的配电网自动化系统中常用到UPS（Uninterruptible Power System）——自动供电设备，这是为了在系统出现欠电压、过电压、电压上升和下降以及断电等故障的时候能自动做出反应。配电系统与配电自动化设备相互配合，充分发挥配电网与配电设备的自动化、智能化特点，帮助配电网为用户提供更可靠、更优质的电力供应。

3.2 设备效率及经济效益的提升

当系统中出现对称输电线路承压不均、变压器供电侧与用户侧轻重载失调、设备容量疏于规划或过渡规划导致设备过负荷或欠负荷等情况时，配电网中的设备、线路乃至整个系统的利用率都会大幅下降，对经济利益的影响也是不言而喻的。配电自动化设备一方面能发出预警并在监测屏幕上推送自己利用网络数据库得出的推荐解决方案，提示相关工作人员及时诊断和调控故障区域。另一方面能根据设定先做一些自动动作处理，如紧急跳闸、切断断路器或是调压等，避免停电范围扩大和故障危害加深。目前，支柱负载开关广泛应用于10kV配电网。当它与配电自动化设备配合使用相应的原理和结构时，不仅能够有效地控制电网中停电次数，缩小每次停电的范围，保证电力公司的经济效益，而且在大多数情况下，自动化设备还能通过智能调节和控制开关动作，基本实现免维护、非手动操作。

3.3 通过SA、SE保证电力调度中的安全性

SA是Security Analysis——安全分析的缩写，SE是State Estimation——状态估计的缩写。在电气工程领域，SA有静态和动态之分，但不论是静态安全分析还是动态安全分析，主旨都是通过分析电力线路或配电网由于系统内部、外界自然因素以及人为操作不当等原因引起的线路故障，利用计算机预先计算出现这些故障的可能性，然后检查现有系统中的安全储备数据是否足够并实时自动匹配解决策略。电力输配电网络是一个复杂的系统，很多具体运行状态无法直接被测得或直观地显示出来，很多信息数据在转化为人类能理解的表现形式的过程中，需要经过大量的计算和换算，只靠人力无法满足准确度和速度方面的要求。这时候就要通过SE来记录并转化测得的数据，估算出系统运行状态并和稳定时的标准数据进行比较，以此来得出准确的判断，使故障能被及时有效地处理。另外，SE、SA在配电自动化设备中往往和防火墙等防护软件配合，保证不同任务的数据能独立运行和完成，不会干扰到其他系统和网络，避免交叉混乱导致事故发生。可见，目前配电自动化设备通过添加SA、SE等先进的应用软件，为电力系统的安全稳定运行提供了保障。

4 结语

配电自动化设备的智能应用是实现合理、经济电力调度过程中必须克服的技术难题；电力调度的自动化和智能化是建设智能电网的前提。今天的配电网自动化设备包括AGG、EDC、CMS等调节系统，结合SA、SE、UPS等自动供电设备，在10KV及以下线路和负载开关已逐渐普及并相当有效应用。我国建成集可靠性、安全性、经济性、包容性、科学性于一体的综合配电网调度自动化系统已指日可待。

【参考文献】

[1]潘彬.关于电力调度自动化设备的检修与管理的思考[J].山东工业技术，2018（23）：205.

[2]王颖杰.电气自动化技术在供配电系统中的应用分析[J].内蒙古科技与经济，2018（15）：95+98.