输配电及其用电工程自动化运行研究

国网冀北电力有限公司张家口供电公司 段晓磊

1 引言

随着科技的不断进步，自动化技术在电力系统中的应用越来越广泛，为电力行业的发展提供比较坚实的基础。自动化技术的应用不仅可以提高输配电及用电工程的运行效率和安全性，还可以减少人力和物力的浪费，降低成本[1]。自动化技术的应用还可以提高电力系统的可靠性和稳定性，增强其抗干扰能力，从而有效应对突发事件和灾害。因此，研究输配电及其用电工程的自动化运行技术对于电力行业的发展至关重要。

2 输配电及其用电工程自动化的含义及其运行功能

2.1 输配电及其用电工程自动化的含义

输配电及其用电工程自动化是一种现代化技术，其采用电力电子学和自动控制原理，对电力系统进行远程监控、自动化操作和控制[2]。通过数据统计和分析，可以有效预测未来的用电需求，并对用电设备进行优化配置，从而实现节能减排和可持续发展。自动化技术应用于电力行业，可以提高能源的利用效率，降低成本，提高竞争力。

2.2 输配电及其用电工程自动化运行功能

2.2.1 DA 功能

DA（Distribution Automation）功能是指利用计算机与通信技术，通过将电网的每一项信息集成为自动化系统，实现电网运行的自动化管控[3]。其中最为主要的一个目的是可以提高管理水平，为用户提供出良好的服务。结合对线路的负荷及运行状态进行科学的监测，DA 功能可以快速发现故障，并精确定位故障区域，及时隔离故障点，避免因故障导致的停电。

DA 系统具备以下故障处理特点。

一是可以对存在的永久故障问题和瞬时故障作出合理的识别，例如，对于相间故障或单相接地故障等进行判断。二是对一些终端存在的故障信息内容进行及时的反馈，对故障所在区域进行定位，结合特定颜色在接线图上显示出来。三是对不同的拓扑结构进行了解，分析其故障的应对措施，避免运行中受到不良因素带来的影响。四是需要对一些各种短路的故障问题采取合理措施进行处置，同时还能够在一定程度上处理同一线路上出现的各种故障。五是对多重故障综合处理进行全面的支持，能够按照线路的重要程度和受影响范围进行优先处理。六是在对故障进行处理的过程中，需要对闭锁条件进行合理的设置，通过合理的设置能够降低人为因素带来的不良影响。七是对于相关的检查和定位工作而言，在制定执行计划的过程中，是需要保证具有良好的故障隔离方案，同时方案执行也是可以采取自动化的方式进行控制。八是对于非故障的供电方案而言，需要满足于自动化设计，进而避免在恢复供电的过程中对其他的一些线路带来不良影响，通过采取这种方式能够降低存在的负荷问题。如果备用电源数量十分充足的情况下，可以拆分为恢复区域供电。九是故障处理过程中的相关一系列信息都要将其有效的存储在系统历史数据库中，方便进行故障分析和处理工作。

2.2.2 数据的交互

自动化系统可以与多个系统进行双向数据传输，包括MIS 系统、自动成图、设施管理、地理信息等系统，以及自动化计量和负荷管理系统等。例如，对于自动化系统而言，不仅能向MIS 系统提供科学合理的历史数据，同时还能够提供出各种统计计算数据，并将馈线模型上报给其他系统[4]。并通过主站的开关等设备实现实时信息的获取，能够与自动化调度系统内的相关数据进行有效的交互。

2.2.3 监视控制和数据采集

自动化监视控制和数据采集系统主要通过计算机、馈线终端单元（FTU）和远程终端单元（RTU）实现。能够对现场设备进行实时监控、数据磁极以及参数的有效调整等。在硬件方面，可以通过与服务器进行通信实现数据处理和运算；通过互联网上可以实现远程实时监控；通过PLC 点对点或总线连接，要求RS232串口点对点连接、RS485串口和Ethernet 系统总线连接。在软件方面，现监视控制和数据采集任务主要由多个特定功能完成的。服务器主要负责数据采集和处理，包括滤波处理、报警调查、事件的记录以及用户脚本等方面的执行。

3 输配电及其用电工程自动化运行

3.1 智能监测与控制

利用智能传感器、通信技术和数据分析算法，实时监测电网状态、负荷需求和设备运行情况，并采取相应的控制策略来优化电力系统的运行。包括自动化的供电调度、电力负荷管理和故障检测与定位等。

3.2 自动化装置与设备

研究开发适用于输配电系统的自动化装置与设备，例如，智能电表、智能断路器、自动切换设备等。这些设备可以实现对电力设备和线路的远程监控、自动操作和故障诊断，提高运行效率和可靠性。

3.3 数据分析与决策支持

利用大数据分析技术和人工智能方法，分析电力系统历史数据的基础上，还要对数据实时监测分析，提取有用的信息和规律，并为运维人员提供决策支持。这包括故障预测、负荷预测、优化调度等。

3.4 安全与保护

利用自动化技术来提高电力系统的安全性和保护能力，包括电网安全监控、故障自愈、防止黑客攻击等方面的研究。

3.5 新能源接入与管理

随着可再生能源的快速发展，能够有效地接入和管理大规模的分布式能源资源，例如，太阳能、风能等，使其与传统的输配电网络协调运行。对于输配电及其用电工程自动化运行研究而言，其主要的目标就是对电力系统的智能化以及高效化和可持续发展进行实现，为社会经济发展提供可靠的电力供应。

4 对输配电机用电工程自动化存在的问题进行分析

4.1 系统的运行效率较低

当前，对于输配电及其用电工程而言，一般情况下都已经使用自动化技术，但仍存在一些技术方面的不足，从而影响输配电系统的运行效率，增加电能消耗并浪费资源。虽然已经在一定程度上部分实现了自动化功能，但无法满足城镇化发展的目标。例如，在某个电力企业的输电自动化系统中，因为系统的数据采集模块的误差较大，导致系统在进行数据处理时出现大量的重复计算和错误的判断，造成系统运行效率低下，对计算机和网络资源的消耗也比较大。此外，还可能会出现自动化系统与设备的兼容性问题，导致系统无法正常运行。例如，在某个变电站的自动化系统中，由于系统和设备之间的通信协议不匹配，导致变电站的开关无法远程控制，需要人工进行操作，从而降低了运行效率。

4.2 相关技术有待提升

在采集、传输、处理和应用电气信息的技术方面，与先进水平相比还有一些差距。我国在该技术方面起步相对比较晚，技术人才储备也相对不足，这也是制约技术发展的主要因素之一。自动化技术的应用需要相应的标准和规范进行指导和约束，但是目前我国在输配电自动化技术标准方面还有空间。

4.3 自然环境不尽相同，影响设备可靠性

对于输配电和用电工程而言，在自动化运行的时候，环境因素对于电力系统会带来不同程度的影响，导致设备损坏，并影响运行质量。如果输配电运行不能适应环境的变化，将会妨碍自动化运行。对于我国的输配电设备而言，一般情况下，需要结合相关规定要求合理地进行制造，或通过分析当地的环境合理地选择材料，但是在实际工作中，大气压力和温度等方面存在着不同，特别是在湿度和温度方面对于设备的运行有着较大的影响，同时，其海拔和经纬度也存在不同，导致其环境质量存在较大差异，在此情况下会导致一些设备长期在环境恶劣的情况下运行，导致其使用寿命出现缩短。

5 分析优化措施

5.1 改善电能损耗问题

在输配电及用电工程中要想对其自动化效率进行不断的提高，需要对其电能损耗问题进行优化处理，通过引入完善的奖惩制度，充分调动工作人员的积极性，提高使用电能的合理性，更新设备并采用先进技术来降低电能损耗。例如采用智能监控系统和数据分析的技术等，实时监测电网状态，预测电能变化趋势，提前预警并处理潜在问题，从而尽可能地降低电能损耗。另外，也是需要提高对设备的维护和保养力度，及时发现和处理设备故障，避免设备失效对电能流的影响。

5.2 提高技术的开发

对于输配电和用电工程而言，在其问题解决的过程中，强化科技发展是最为有效的途径之一。现如今随着相关政策的出台，进一步提高了对电力企业技术研发的资金帮助，加强电力系统的发展和进步。在此过程中，需要注重整合科技资源，并且在实际工作中也还需要提高和其他领域人员的交流及学习，保证技术的质量及可行性。同时在优化电力系统技术的基础上，保证相关技术创新和优化，为电力系统的长期稳定发展提供出良好的帮助。

5.3 优化环境

对于输配电及自动化技术而言，在实际应用的过程中，能够为电网安全运行提供出良好的保障。而为了确保用电工程的稳定运行，必须提高电能对外部环境的适应能力，以免受到供电干扰的影响。假如输配电自动化在运转的过程中，无法可以满足外部环境变化，将会导致能源消耗过度、供电故障等问题。因此，必须及时有效地解决供电故障，以降低实际损害并保障供电系统的正常运转。

对于输配电而言，在运输中需要严格保证电力资源的质量，以确保运转的稳定性。如果发生突发状况，应及时处理，这样能够避免出现事故问题，为供电提供出良好的保障。因此只有对电力运转的可靠性给予保障，才能够提高自动化系统的安全性和高效性，为输配电及用电工程自动化发展提供出相应的保障。

5.4 引入智能电网技术

对于智能电网而言，通过对先进的通信和信息技术进行应用，实现电力系统的高效管理。通过智能电网，可以实现对电力供应的实时监测、故障定位和快速修复，提高供电可靠性和稳定性。

5.5 推广自动化设备

在运输配电和用电工程中，使用自动化设备可以提高工作效率和安全性。例如，自动化开关设备可以实现远程控制和故障检测，从而降低人工干预的影响，保证操作的准确性得到提升。

5.6 加强数据分析和预测

通过收集和分析大量的运输配电和用电数据，可以提前发现潜在的问题，并进行预测和优化。此外通过对机器学习和人工智能技术进行合理的应用，建立起完善的预测模型，帮助决策者做出更准确的决策，提高系统的效率和可靠性。

5.7 培训和提高员工技能

自动化技术的引入需要员工具备相应的技能和知识。为了确保系统的顺利运行，应该加强对员工的培训和提高，使其能够熟练操作自动化设备，并了解相关的技术和安全知识。

5.8 加强安全措施

自动化系统在运输配电和用电工程中较为重要，因此必须采取适当的安全措施来防止潜在的风险。其中也是包括了完善的安全管理制度和定期设备维护检查以及加密和保护关键数据等措施。

6 结语

社会发展的同时带动了我国电力行业的发展，而电力自动化技术为人们的日常生活和生产提供出更多的便利。所以在输配电和用电工程中，加强自动化技术的应用能够全面提高用电稳定性，与此同时也能够加强供电的整体质量，带动电力企业的快速发展。此外，在电力行业发展的过程中，还要提高人才培养，通过对岗位的实际需要，加强其工作人员专业能力培训，使其在日常工作中能够发挥出自身的作用。