电力系统中的智能配网设计探析

吴文庆

（东莞电力设计院有限公司，广东 东莞 523000）

0 引 言

电力是人们生活中不可或缺的能源之一，各电力企业应不断完善和优化电力系统，以提高居民的生活质量。配电网是电力系统中极其关键的一部分，是将用户与电力系统连接起来的桥梁。虽然近年来我国配电网的性能得到了很大的改善，但还是有一些地区的配电网功能比较薄弱，导致配电的安全性和节能性较差。因此，各电力企业应加强对智能配电网的设计与应用，进一步减少配电网引发的负面效应，在提高城市配电水平的同时，保证电力系统的安全运行[1]。

1 电力系统智能配网的主要内容

电力系统智能配网的主要内容包括电力系统智能配网数据的集中采集与监控、信息保护控制技术、高级配电自动化技术、电力客户的信息系统、分布式电源配电并网技术以及高级传感测量技术等。结合我国目前电力系统运行情况，传统的配电网中主要包括线路、开关、变电站以及用户端等设备。智能配网与传统的配电网相比，功能性明显增加。智能配网主要是通过高级自动化技术收集数据和分配电力，只需通过一些应用软件就可实现。智能配电网在电力系统中的应用是多项高级系统的集成。这主要体现在配电网的自动化管理和自动化运行两个方面。配网自动化管理是指采用自动化技术全面地实时监控和维护配电系统中的各电力设备。配网自动化运行是指采用自动化技术采集电网中的各项数据，同时自动处理一些突发的状况，进一步保证电力系统运行的稳定性。

2 电力系统中智能配网的设计方案

2.1 智能配网设计的目标

电力系统的智能配网设计需要实现配电监测终端的相关功能。因此，设计人员设计智能配网时，要考虑利用智能化的监测系统自动化监测配电系统的运行情况，通过自动化监测系统采集电力系统运行中的各项技术参数数据，然后将采集到的数据传送给主站，由主站分析数据，进而准确地判断智能配网的运行状态。当智能配网发现电力系统中出现故障时，智能配网能够在第一时间发出警报信号。另外，智能配网中的监测系统要具备自愈功能，不但能够实时监控配网的运行状态，还要能够自我处理及修复配网中发现的故障问题。智能配网配电监测终端模块直接影响整个智能配网和电力系统运行的安全性。因此，智能配网设计人员一定要把握好总体设计目标，设计出一种高效化的智能配网监测系统。

2.2 智能配网的设计分析

分析我国大多数电力企业所使用的电力系统后发现，要想设计出一种高效的智能配网系统，就要保证智能配网系统具备如下6项功能。第一，精确的数据采集功能和数据监测功能。智能配网中，数据信息的精确性和有效性是非常重要的。智能配网中主站的主要功能就是记录、分析以及对比接收到的信息，进而判断智能配网的运行状态。另外，智能配网系统还要实时监测电力系统中的电流、电压以及功率等，并采集监测到的数据，将分析结果与采集到的信息共同发送给主站。为了保证这一过程的有效性和智能配网的稳定运行，就需要智能配网具备精确的数据采集功能和监测功能。第二，开关控制的灵敏性。智能配网运行过程中，如果电力系统线路中某一个开关状态发生变化，智能配网的监测终端会在最短的时间内接收到开关状态变化的相关信息，并采集、记录以及分析此信息。另外，智能电网监测终端还要能够监测到外部电表开关状态的变化情况，以提高配电系统的智能性。第三，报表等信息的存储功能。智能配网所具备的日报表和月报表的数据统计存储功能为技术人员提供了重要的研究和参考依据，但是由于整个系统的存储空间有限，报表数据的存储时间不长。第四，数据传输功能。数据传输功能要能够监控、采集以及存储外部智能设备中的数据信息，从而形成一个数据库。数据传输功能还可以与通信功能、远程数据参数功能等结合使用，以保证整个电力系统的兼容性与稳定性。第五，自动检测功能。智能配网中的自动检测功能主要是自动检测变压器的输出数据，并将检测到的数据与标准范围内的数据值进行对比。如果发现检测数据超出标准范围，则自动检测系统能够在第一时间内找到存在的故障问题，然后告知主站，由主站发出报警信号。但是，这一过程一定要在短时间内完成，才能将对电力系统造成的影响降到最低，这要求智能配网自动检测设备需要具备较高的灵敏性和精确性。第六，故障诊断及自愈功能。电力系统运行过程中，智能配网系统所具备的记忆功能会自动修复发生过的故障。如果是初次发生的故障，系统会及时将故障信息传递给技术人员，为电力系统的维修工作带来了极大的便利。

3 智能配网架构的设计

3.1 智能配网自动化的功能

智能配网系统被广泛应用到了信息监测、远程遥控以及设备保护等应用中。智能配网系统检测的内容不但包括开关与线路，还包括整个电力系统中的电流、电压以及功率等运行值。远程遥控能够远程调整保护设置和开关开合等操作，实现远程控制电力网络的功能。设备保护装置能够有效地保护电力系统中的各电力设备。如果电力系统中的某条线路出现跳闸和短路等异常情况时，设备保护装置能够快速地跳开线路开关，保证恢复供电的同时，也保证了各电力设备不受影响。智能配网自动化的功能应包括如下8点。第一，能够精密地监测、记录以及分析数据，将记录到的数据与分析结果反馈给主站。第二，需要完善数据的存储功能，定期核查和统计存储信息。第三，能够通过GPRS网络智能化地读取电表中的数据，实现智能电表远程无线通信功能。第四，如果电力系统中的电压和电流等超出了正常运行的范围，智能配网要能够及时发出报警信号。第五，具备一定的自愈能力。对于系统中出现的一些小型的故障问题，智能配网要能够自行恢复。第六，应该在其主站与配电设备之间建立有效的联络线路，进一步保证主站对配电终端信息的采集、处理以及上传等工作的稳定性。第七，智能电网应连接调度系统与智能配网系统，保证各信息的准确对接，促进配电站自动化系统功能的完善。第八，智能配网应具备对故障问题的测距功能。当电力系统线路中发生故障时，测距功能要能够准确地定位故障点，为技术人员提供相应的故障信息，使其能够在最短的时间内找到故障点，并进行有效的处理，进一步保证电力系统运行的稳定性。因此，电力企业要加强对智能配网设计的管理，在保证智能配网各功能充分发挥的同时，提高电力资源的利用率，为客户提供优质的电能服务。

3.2 智能配网主站的设计

电力系统中智能配网主站的设计，需要高性能的硬件设备作为支持。硬件设备的质量直接关系着智能配网的运行效率。设计人员要结合企业实际情况，选择兼容性好、功能性强以及使用性能较高的硬件设备。一般智能配网主站系统中需要用到的硬件设备包括数据的采集设备、历史信息的存储设备以及安全功能装置等。智能配网的通信方式包括光纤通信和无线通信两种通信方式[2]。为了保证通信系统的稳定运行，对于数据采集设备，最好在主机的基础上再准备一台备用机。通信系统运行过程中，如果主机出现故障，备用机能够立即投入使用。历史信息的存储设备主要是存储和备份历史信息，避免电力系统出现故障时发生信息丢失的情况。主站中安装的主机和备用机等都要具备安全功能装置。系统出现故障时，该装置不仅需要及时向技术人员发出警报信号，使故障尽快得到处理，还需能够自行处理一些比较小的故障问题。智能配网主站需要全面地掌握各设备的运行状态，能够远程遥控和解决一些远程线路问题。智能配网中的主站还应配置足够的安全功能，通过设置防火墙和密码锁等进一步保证各项信息的安全性。

3.3 数据的传输

智能配网主要通过光纤通信实现各项数据的传输，其稳定运行需要多个系统共同作用。因此，只有各系统之间实现数据信息共享，才能做好智能配网中各信息的协调及配合工作。设计人员要结合具体情况，建立一个统一的数据模型，根据各系统设定相应的接口，然后采用智能配网中的GIS系统准确地录入各个设备的地理位置信息，通过光纤通信通道系统促进各数据之间的交互。当智能配网主站系统接收到GIS系统发出的数据信息后，要及时与主站中数据模型中的数据进行对比分析，如果发现错误信息，一定要及时校对，保证信息的准确性[3]。

4 智能配网设计的具体实例

某城市某区域智能配网进行了如下方式的建设：第一，构建了智能配电系统的大体架构，其主站为核心部分主要包括硬件层、应用层以及数据信息支撑平台层。第二，采用了IEC 61968设计主站系统的架构，满足了调控一体化的需求。第三，在GIM技术的基础上，采用了满足智能配网系统运行的语义和语法，设计了主站系统，更好地实现了数据交换功能。第四，基于SOA设计了信息交互总线的架构。第五，主站服务器采用Unix，工作站服务器采用Linux。第六，终端设计时，设计了通信汇型子站，然后在网络终端服务和子站的基础上实现了终端与主站的连接。第七，数据的采集和筛选等工作主要由子站部分负责，提高了信息数据的通信速率。第八，选择嵌入式计算机作为硬件平台，通过设计各种功能的模块，促进了各模块功能的充分发挥。第九，选择了潜入式Linux作为操作系统。第十，以上部分的设计完成以后，后台集成和整合得到的信息，完成了系统总线的构建。第十一，通过GIS修通系统和PI系统，实现了PMS、GIS系统的集成。第十二，设计了停电管理系统，实现了各应用层的功能。第十三，通过构建完整的信息通信平台，保证了智能配网的高效运行，构建了无线专用试点，如一些具有示范性的站点和环网单元等，通过无线网络促进了通信系统与主站系统之间的信息通信。

5 结 论

智能配网的设计效果直接影响电力系统的运行，甚至影响供电的稳定性和电力行业的未来发展。各电力企业要优化智能配网设计方案，将一些高科技技术应用在电网中，实现智能电网的标准化和智能化，以保证智能配网的安全稳定运行，促进我国电力行业的稳步发展。