智能配电网建设中配电自动化技术运用分析

山东博瑞电气科技有限公司 郭广辉

配电自动化技术随着现代科技的进步而不断完善，现已逐渐被应用到电力行业各个领域中，且成为建设智能配电网的核心技术体系。在新时代背景下，各产业领域均趋向智能化、自动化发展，电力行业也不例外，配电网建设期间积极引进各类配电自动化技术，力图打造可靠完整的智能配电网运行体系。尤其在“十四五”背景下，国家对智能配电网建设不断强调，在该视域下，以配电自动化为技术核心的智能配电网持续建设。

1 电力行业基于配电自动化技术建设智能配电网的时代背景

电力现已成为社会产业建设及居民日常生活不可或缺的能源类型，据国家统计局数据显示，我国近年来用电量逐年上升，为满足电力需求，发电量稳步提升，用电量与发电量的逐年提升给电力行业配网建设造成一定难度，电力供给配送难度增大，在该情况下，电力行业将重点转向智能配电网建设，并强调配电自动化技术在智能配电网建设中的作用。

步入“十四五”阶段后，各地方均基于“十四五”规划指导文件而完善自身电力行业建设规划，基于现代能源体系框架而不断加快智能微电网、智能电网设施的建设，将智能调节、互补互济、源网荷储衔接、清洁能源消纳、清洁能源存储、边远电力输送等方面作为现代配电网建设核心，并积极引入配电自动化技术，坚持以网架为平台进行多元互动，在保障电力安全供应配给的同时，全面提升配电网运营的智能化、智慧化程度[1]。由此可见，无论是逐年提升的发电量、用电量数据，还是“十四五”规划文件的指导要求，均驱动着电力行业趋向智能化发展，在该形势下，智能配电网建设已成为电力行业发展的大趋势。

2 基于某智能配电网建设实例的配电自动化技术应用分析

2.1 智能配电网建设实例概况

笔者所处电网企业属于当地关键性配电网输配企业，运行是否稳定可直接决定当地输配电实效，步入“十四五”规划阶段后，本公司顺应政府号召及地方倡议，结合当地实际情况而积极探索智能配电网建设体系。当地供电区域覆盖面积4.98km2，涉及两座变电站（110kV），在长期发展中已建成2条配网专线、6个配电环网（10kV），14回总干线馈线以及开关站26座，配电网规模体系完整，已具备智能配电网建设基础。本公司将智能配电网建设作为现阶段重要发展内容，并积极引进前沿技术手段构建配电自动化技术体系，以配电自动化技术为支撑强化智能配电网建设效果。

2.2 智能配电网总体架构框架

本公司在建设智能配电网过程中，充分整合配电自动化技术，此时应注意，配电自动化技术并非为固定单一的技术类型，而是指用于配电网建设运营的多元化自动化技术，属于技术集成体，而本公司为促进智能配电网建设目标的实现，从多个角度出发完善总体架构框架，确保各配电自动化技术能够切实提升配电网的智能化、自动化、智慧化程度，并借助多层级总体架构框架而助力智能配电网的建设工作，以便智能配电网的建设与实现。

本公司所构建的智能配电网总体架构框架主要包括3个层级，分别为主站层（位于本公司配电网调度控制中心，该层级具备数据采集处理、电力智能调度、故障隔离恢复等功能，可在智能配电网体系中实现“总体规划控制”，且可为多层级分布实施智能配电控制措施奠定基础。主站层由B/S结构组成，可配合配电自动化技术实现多种功能）、通讯层（可在所有变电站中实现连接，实现变电站配电数据的整合共享，可为配电自动化集中管控提供助力）、终端层（主要涉及线路监控终端、配变监测终端、配电所监控终端、开闭所监控终端等，可实现对柱上开关、配变、开关站、配电站、环网柜的电力运行数据的实时采集。当终端层完成数据采集后，则由通讯层将实时采集数据传输至主站层，以此实现配电网统一调配与管控）。

在3个层次的相互协同作用下，使配电自动化技术良好融入智能配电网体系中，为多元化智能管控功能的实现奠定了良好框架结构基础。完整的智能配电网总体架构框架是发挥配电自动化技术功能的基础，对智能配电网的建设具有显著促进作用，是本公司智能配电网建设体系的重要一环。

2.3 故障识别及快速定位算法

配电网运行过程中可能会发生各类故障问题，直接影响配电网运行稳定性，本公司在构建智能配电网过程中，借助配电自动化技术设计了故障识别及快速定位算法，在上述所构建的智能配电网框架程序内录入故障信息，分别将1、0设定为“故障出现时所对应的故障状态”“无故障时的最小配电区域状态”，借助1、0而简单直观地了解与确认故障区域。以本公司D1～D7配电区域线路为例，其结构如图1所示。

图1 D1～D7配电区域线路模型

结合图1所示，本公司D1～D7配电区域线路积极衔接配电自动化技术，并基于配电自动化技术设计故障识别与快速定位算法，如下所示：

式中：S（Di）分别是指1～4个配电区域的运行状态，K1与K2表示线路两侧出现开关合位，即断路装置，S1至S6则为馈线终端。在该线路结构中，若经fi（如fk1-fs1等）为故障识别判断算法，经判定后则得出各个馈线区域所对应的故障信息，若电流流经故障线路，则会判定为“1”，此时有fi=1，即故障状态，若无故障则表示为fi=0，将算法程序进一步演算，则会得出S（Di）=1，此时可直接完成故障点的定位。

本公司某阶段的多条线路故障识别判定结果见表1，该配电自动化故障识别与快速定位算法极大提高了本公司配电网运行的智能化程度，可使技术人员在较短时间内完成线路故障的识别与定位，为技术人员解决故障问题提供依据，在一定程度上缩减了故障响应时间，保障了故障处理效率，由此可见，以配电自动化技术为核心的故障识别及快速定位算法对智能配电网的稳定运行具有良好促进作用。

表1 本公司某阶段的多条线路故障识别判定结果

2.4 无线传感器安全态势感知

智能配电网建设过程中，不仅提升了传统配电网结构的智能化程度，还在一定程度上增大了配电网结构的复杂程度，本公司考虑到这一情况，为最大限度保障智能配电网运行安全性，在配电自动化技术运用过程中引入了无线传感器装置，合理选取智能配电指标，对电网线路负载、电网态势电压进行运算，以配电自动化技术运算而完成安全态势的感知，并进一步分析智能配电网的风险等级[2]。

本公司借助无线传感器感知智能配电网安全态势时，综合考虑接入电阻、电信号传感指标、电信号负荷指标等关键参数，选取线路复杂能力、态势分布水平作为判断智能配电网运行安全性的指标，通过配电指标明确安全态势。本公司将指标相对应的无线传感器装置安装配置结束后进行运行，采集指标数据，获得不同运行时间状态下线路负载电压及态势电压数据，并计算出相应的差值，具体结果见表2。

表2 本公司智能配电网不同运行时间状态下线路负载电压及态势电压数据

结合表4数据可见，本公司在不同运行时间状态下的线路负载电压与态势电压均处于规范状态，且差值稳定，并未对智能配电网的稳定运行造成负面影响。结合本公司实践运行情况来看，通过无线传感器这一自动化装置，而切实发挥出了配电自动化技术在本公司智能配电网中的作用，帮助本公司精细化感知了解智能配电网的安全态势水平，为智能配电网在当地区域内的稳定运行创造了良好条件。

2.5 智能配电网实时仿真系统

基于“十四五”规划及当地用电态势构建智能配电网过程中，本公司以配电自动化技术为基础搭建了实施仿真系统，该仿真系统可实现预处理仿真及配电网运行仿真模拟，此外，该实时仿真系统还与公司内部智能配电网人工智能专家库相连接，可调取专家库内历史故障处理数据等相关信息，可为智能配电网故障快速解决提供依据。在实际运行期间，本公司借助该实时仿真系统而了解智能配电网未来阶段的运行状态，若发现潜在风险隐患，则可提前处理应对。

除此之外，本公司还将实时仿真系统运用到了智能配电网故障预处理阶段中，借助前文所述算法程序而完成故障识别与快速定位后，对接智能配电网人工智能专家库，结合故障表现调取相应的历史故障处理案例信息，自动化拟定故障解决方案后，则输入实时仿真系统内，借助实时仿真系统模拟故障解决方案的运用过程，提前了解故障处理情况[3]。

本公司在构建实时仿真系统期间，以CIM为基础搭建了智能配电网模型，引入配电自动化技术中图模转换软件，提取CIM模型数据信息，将其转化为智能配电网初始RTDS数据。在此基础上将RTDS数据上传至CIM智能配电网模型内，对模型细节信息进行调整后，则可获得符合公司实际情况的智能配电网仿真模型。在智能配电网仿真模型内，同样具备全文所属框架的仿真结构，在建模运用期间，则结合终端层、通讯层及主站层的结构特征对初始智能配电网仿真模型进行细化，并加以拓扑分析，经系统配置调节后，所获得的智能配电网模型能够具备完整的仿真功能。完成智能配电网仿真模型构建后，还保障仿真模型数据获取效果，在智能配电网主站、配电终端、RTDS之间搭建通畅的数据关联共享渠道，为模型仿真模拟过程提供保障。

本公司完成实时仿真系统的模拟构建后，主要将该仿真系统用于智能配电网开关状态的稳态运行监测中，本公司某线路的开关状态实时仿真数据见表3，其中K1～K7代表线路开关。“十四五”规划对电力行业配电网建设提出了智能化要求，本公司在配电网建设期间充分响应号召，结合配电自动化技术而搭建了智能配电网实时仿真系统，主要对电网内部各线路开关的运行状态进行监控与检测，若发现某开关状态不符合运行要求，则可直接借助主站内的智能管控平台进行自动化调节，继而确保本公司智能配电网开关设施可时刻处于规范状态下。

综上所述，智能配电网是现代电力产业未来阶段的发展核心，在实际发展建设过程中，本公司积极响应“十四五”规划，结合当地电力结构体系实际情况而构建了符合需求的智能配电网体系，在此期间，在明确智能配电网总体规划框架基础上，充分运用配电自动化技术，如设计故障识别及快速定位算法、无线传感器安全态势感知、实时仿真系统智能管控等，在各类配电自动化技术的协同运用下，最大限度提高了本公司智能配电网建设质量，切实发挥出了配电自动化技术的功能优势。