智能电网配电自动化运维技术与管理策略研究

罗航 许湛扬 邢雅萍

近年来，随着我国社会经济的高速发展，电力产业也随之蓬勃发展，取得了不错的成绩，受到人们的广泛关注。在科学技术日新月异的当下，配电网系统不断地完善，但仍然有部分地区受到限制，致使我国配电网系统建设工作存在不均衡性。在自动化技术、智能技术的支持下，智能电网配电自动化系统运行效率有所提升，但需要高效的运维技术来加以维护。智能电网配电自动化运维并不是一项简单的工作，其涉及多方面内容，投入成本相对来说较高，应当转变传统的运维模式，不断地创新配电自动化运维技术，实施有效的运维管理措施，从而实现智能电网配电自动化运维工作效益最大化，保障运维工作质量。

一、配电网自动化系统

配电网自动化系统中主要包括了以下几个部分：一是主站层。这部分最主要的作用就是收集系统数据，其中几乎包含了系统运行中的每一项数据，然后对其进行分类整合。主站层在接收到系统传送的相关数据之后，对其进行科学分析，各部门可接收到相关的反馈信息，确保各部门之间的协调沟通，使配电网自动化系统保持稳定状态，做好整个系统的运行维护工作。

二是子站层。子站层分布于配电网系统各个部位中，其能够对各部位进行有效的管理，功能强大，内容详细，随时都能检测各项仪器设备，并根据需求来调整相关参数，采集好数据，全面把控各分支系统的实际运行状况。子站层汇总数据信息之后传送给主站层，主站层做出计算分析后，把信息反馈回来。

三是终端控制设备层。该部分中需要使用多种类型的传感器，用于实时监测系统重要设备的运行状态，并采集相关数据进行汇报和反馈，可及时发现其故障[1]。

配电自动化系统运行维护的特点主要有以下几点：一是在进行系统运行维护的时候，一方面要重视对系统中硬件设备、软件设备的维护，严格按照相关操作来执行作业，另一方面则要重视对维护人员的培育，强化维护人员的综合素质和能力；二是不同厂家的设备，在操作和维护方法方面有所不同，当设备出现故障的时候，需要根据不同厂家设备的维修要求来针对性解决，做到具体问题具体分析；三是配电自动化系统运行涉及多个部门，子系统较多，如主站系统、通信网络系统和终端系统等。如若只有单一部门进行维护和管理，无法保证整个系统的正常运转，需建立专门的维护部门来予以负责。

二、配电自动化运维关键技术

（一）配电终端失效规律分析技术

配电网系统受诸多因素的影响，使用时容易出现系统故障，影响系统的正常运行，常见的因素有电力设备老化、外界环境影响、人为因素等。为提高配电网系统运行效率，保持系统的稳定性，应当加强对终端设备的管理，既要了解其实际运行情况，又要科学分析终端设备的失效规律，为配电自动化系统运维工作奠定扎实基础。低压电气设备主要有两种，一种是可修复的电气设备，另一种是不可修复的电气设备。不同的电气设备在指标上有所不同，各项参数的要求不同。常见的配电终端失效类型主要分为以下几种：一是指数分布；二是对数正态分布；三是威布尔分布；四是正态分布[2]。配电终端中包含了多个模块，电气元件是其主要构成部分，要通过失效分布拟合来进行数据检测，并进行科学分析，以明确失效分布类型，然后进行有效的可靠性指标计算。应当优化整个计算过程，首先对于模块失效数据进行初步拟合，根据实际情况来编制经验分布函数，利用适宜的方式来进行数学推导，求得失效数据，以便于了解终端的实际运行情况，掌握其实际效率。

（二）FTU优化配置技术

馈线自动化系统元件数量非常多，无法进行较为集中的安装。在配电自动化系统运行过程中，使用馈线开关监控终端，有利于在保障系统正常运行的前提下，降低系统建设成本，而且馈线开关监控终端直接关系着馈线自动化系统的运行效果。因此，需优化配置FTU，遵循相关制度，根据电网工程的实际情况，结合负荷分布状况，合理配置终端设备，在经济条件允许的情况下，保障用户的用电质量，为其提供优质的电力服务。通常来说，综合考虑经济因素、可靠性因素之后，还需要从终端附近负荷量的实际情况来进行考虑，要确定负荷类型。对于不同类型的用户，采取的优先级有所不同，居民类用户所占比例相对来说较小一些，商业用电比例相对来说较大一些，还有一些特殊用电占比也非常大，需计算廓线开关附近的负荷优先级。在计算的时候，应当结合各类型用户的实际负荷情况，来合理布设FTU设置点，确定三遥数量、二遥数量[3]。

（三）配电故障定位技术

在智能电网配电自动化系统中，配电系统故障定位技术十分重要，能够及时在电网发生故障后找到其位置，准确进行故障定位，有利于提高相关人员的故障维修效率。配电故障定位技术类型较多，比如说以RS-IA数据挖掘模型为基础，通过RS来采集相关数据，输入、输出矢量。根据实际情况来建立健全的故障挖掘数据库，结合故障特征，确定对应的条件、决策属性，生成RS决策表，然后再来进行分析和计算，从而找到具体的故障位置。

配电故障定位技术的故障定位模型如下：在实际配电网结构类型基础上，基于相关理论要求，根据故障情况制作原始决策表，在IA理论指导下使复杂的决策表逐步简化，留出重要的决策项目，确定适宜的规则，再通过科学对比，找到最终的故障位置。

三、智能电网背景下基于互联网的运维技术应用

（一）信息采集技术应用

由于我国当前配电网发展中存在着不均衡现象，部分配电线路受地貌条件、气候条件的影响较大，容易出现信息孤岛。一旦这些区域的配电网出现故障，仅依赖于传统的运维方式，进行人工巡检，难以快速找到故障，造成长时间停电，不仅会造成资源的消耗，也影响了用户的用电质量。基于此，应当充分发挥现代计算机信息技术，在互联网的支持下利用电力故障检测终端，实时采集相关数据。在智能电网配电自动化系统建设过程中，应当实现电力设备之间的互联网化，以便于业务也能互联网化。基于用电、储能和发电设备，来合理部署各类数据采集控制单元，科学布设环境传感器，安置好能效检测终端，进行有效的视频监控，以便于全面采集配电自动化系统运行中的各项数据，全面了解其真实的运行状态。需基于互联网创建智能配电网运维平台，将其作为电力调度管理中心，终端用户作为神经末梢，以便于集中管理各项资源和设备[4]。

基于此，在开展智能电网配电自动化运维工作的时候，要全面采集配电网运行的各项数据，与设备出厂数据进行对比。一方面，掌握设备出厂数据有利于了解设备的基本属性和功能；另一方面，获得配电网的实际运行数据，则能够掌握配电网的实时运行状态，数据包括电流、电压互感器中的数据等。通过对比分析定值和运行过程中的实际数值之后，能够得到配电网运行中的实际电压值、电流值，可以此为依据来判断配电网的故障类型，利用无线传输技术将故障信息发送至运维人员手中。运维人员在开展维修工作的时候，可将这些信息数据与原始数据进行对比，发现参数间的差异，帮助运维人员实施针对性的维修措施，有利于提高运维人员的工作效率。

（二）故障判定技术应用

智能配电网在运行过程中，频率通常在五十赫兹，正弦波二十毫秒，根据相关要求采集一个正弦波形需要有八十个点，一个离散点要两百五十微秒，启动定时器后会定时中断，并且能够自动采集相关信息，并且和AD转换芯片进行通讯，聚集离散点的数据。

在获取离散数据之后，计算其相关参数最大值，可将其数据对比定值，如若在正常范围内可启动发送程序，利用无线传输来发送数据；如若偏离了正常范围，则需要进行故障判断，确定故障类型[5]。

可利用无线技术来发送故障相关信息，做好评估工作，看其是否能够继续运行，制作科学的评估报告，需注重两方面内容：一方面是配电网是否需要进行维修；另一方面是预估维修所需要花费的成本，综合考虑维修效果和经济成本后，选择最佳的维修方案，并对方案的可行性进行研究评估。对比原始数据和故障数据之后，进行分析判断，了解电力设备当前的运行情况，预判实际维修过程中可能出现的问题。

（三）数据共享技术应用

在互联网技术支持下，智能电网配电自动化运维平台的建设，能够有效提高运维技术水平，方便相关维修人员的协同合作，需进一步创建数据共享平台，实现信息数据之间的共享。对于一线运维人员来说，客户在上传各类故障类型之后，其需要及时进行处理，检测电力设备，进行故障诊断，判断故障原因，找到故障位置，然后进行针对性维修，并记录好维修过程和相关数据，整理维修档案。一线运维人员在执行工作的时候，要与其他相关专业人员密切沟通，听从指导，根据现场数据反映的情况做出相应的判断，解决用户的电力故障问题，维护配电网自动化系统的正常运行。与此同时，对于技术指导人员来说，其需要通过对比各项数据信息，来发现配电网自动化系统运行过程中的疑难问题，并进行科学分析和判断，对配电网当前的运行状态进行有效评估，基于此，要对一线运维人员实施高效的培训工作，使之在实际工作中能够依据更多的技术知识储备以克服困难。同时，一线运维人员可将难以处理的问题上传到平台中，技术人员对此进行研究讨论，运维专家也可以在平台中分享维修经验，展开远程故障诊断工作，不断地创新运维技术[6]。除此之外，在运维过程中，还应当利用先进的APP、社交平台等，来进行数据共享。比如说，利用微信公众平台来采集用户的实际运用情况，及时处理用户用电中的问题，定期向用户推送有关故障维修技术相关信息等。

四、现阶段配电网运维过程中存在的问题

现阶段，配电网运维过程中存在的不足在于：一是配电网的载荷存在不均衡性。基层低压电网在实际运行过程中，受技术因素、历史因素的影响较大，致使载荷方面分布不够均衡，这给配电网运维工作的开展带来了一定的挑战。为满足电网线路分布的高要求，相关技术人员应当不断地提升配电网运维水平，但是实际运维工作中还有所不足，以至于配电网长期处于超负荷运行中，线损情况较为严重，存在着安全隐患；二是配电网系统的部分设备较为落后。受经济条件的影响，部分区域的智能配电网建设还不够完善，所使用的设备较为落后，并不能满足人们的实际用电需求。在配电网络布局方面不够合理，以至于电力输送中存在浪费情况，不利于提升配电网运维技术水平[7]；三是部分运维人员的技术能力和素质有待于进一步提升。新时期下，对配电网运维技术人员的业务能力要求更高，其不仅要掌握扎实的专业电网维修知识和技能，还要具备良好的信息技术技能。但目前部分运维技术人员还缺乏学习意识，所采用的运维方式较为落后。

五、提高智能电网配电自动化运维管理水平的有效措施

为提高智能电网配电自动化运维管理水平，应当从以下几个方面着手：一是以管理层为出发点，提升配电网运维技术水平。应当由专人来负责设计配电网，做好配电网自动化系统的更新、升级工作。可根据当地的电网建设实际情况，来制定适宜的运维管理方案。设计人员应当具有前瞻性，要基于发展现状，从长远考虑来完善配电网建设，满足电力运行需求，充分发挥计算机信息技术，保障配电网运维工作质量。

二是要加大对配电网运维工作的投入，不断创新配电网运维技术，对一些线路进行智能化改造，降低运维人员的工作压力，提升运维效率。

三是要重视对运维人员的培训，不断地提升人员的职业道德素质，使之掌握扎实的运行维修专业知识，做到与时俱进，充分利用现代科学技术，及时解决配电网运行中的故障，维护配电网的稳定运行。

四是在互联网技术的支持下，创建配电网运维平台，改变传统的配电网模式，使之变得智能化、自动化，并能够进行有效维护。虽然智能电网系统发展时间并不长，但有效引入互联网技术，能够进一步推动智能配电网的发展，突破瓶颈。完善智能配电网运维平台的功能，可提高电网系统运行安全系数，做好预警工作，及时而准确地发现配电网运行过程中出现的问题，做出相应的反馈，采取有效措施来加以解决，有利于促进智能配电网供电效率、质量的提升，保障智能配电网系统的正常运行。在进行智能配电网运维平台建设的时候，要从以下五部分着手：第一，构建信息采集中心。该部分的作用在于通过安装信息采集设备，来全面采集智能配电网运维工作中的各项问题，科学整理相关数据，做好存档工作；第二、构建配电网运维专家中心。该部分涵盖了全球范围内的专家，可提供彼此间良好的交流，分享各自经验，具有在线聊天、视频会议等功能，加强了各智能配电网运维专家之间的沟通与联系；第三，构建配电网运维诊断中心。该部分需要充分发挥现代科学技术，如故障地位技术、人工神经网络诊断技术等，旨在准确识别智能配电网运行过程中出现的故障，进行故障定位；第四，构建过往案例库。该部分用于采集以往发生的相关事例中的故障数据、检测数据，以便于详细分析故障发生原因；第五，应用服务交互技术。可利用新媒体平台来为大众提供维修服务，发布相关基本常识，方便大众自行解决基本故障，并进行跟踪处理。

五是要重视对配电主站、配电自动化终端设备的有效维护。一方面要加强对硬件系统和系统软件的维护，另一方面要重视数据维护和异常维护。

结束语

总而言之，应当积极开展配电网运维工作，完善自动化运维技术，充分发挥现代科学技术的优势，针对实际故障进行有效处理，从而保障配电网自动化系统的正常运行。重视对运维人员的培育，为配电网运维工作提供重要的人才保障。与此同时，还应当充分发挥现代科学技术作用，基于“互联网+”构建完善的智能配电网运维平台，科学规划和设计各个模块的功能，优化智能配电网配电自动化系统运维手段，提高配电网运维技术，实现运维管理效益最大化，满足人们的用电需求。