电力系统中自动化技术的运用分析

张赛　杜海平　赵龙

摘 要 随着我国经济的持续快速发展，现有的配电网将会进行大规模的升级和改造，电力自动化系统将会不断地运用到配电网的运行和管理当中，所以，只有不断地加强电力自动系统在配电网络中功能建设，才能够节约电力系统大量的运行成本，及时、准确、有效地分析、判断和排除配电网故障。

关键词 电力系统 自动化技术 运用分析

中图分类号：TM764 文献标识码：A

1电力工程及其自动化的未来发展

1.1变电站自动化的发展

变电站自动化是将变电站的二次设备利用计算机技术和现代通信技术，经过功能组合和优化设计，对变电站实施自动监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。变电站自动化系统可以收集较为齐全的数据和信息，利用计算机的高速计算能力和判断功能，方便监视和控制变电站内各种设备的运行和操作。目前，我国的变电站自动化技术已经很成熟，并广泛地应用于高、中、低压变电站中，这大大提高了变电站的运行效率及可靠性。但与国外先进的变电站自动化系统相比，仍存在许多需要改进的地方。如国外无论是分层分布式的变电站自动化系统还是常规的RTU方式，均能可靠地实现变电站的无人值班监控，这对国内进行新、老变电站自动化系统的建设和改造很有启发。此外，变电站运行管理的方式对变电站自动化系统和后台功能的设计有较大影响。目前国内由于运行管理等多种因素的影响，导致现有的变电站自动化系统过多地强调了后台功能，系统庞大、结构复杂，给变电站的运行维护人员完成监控系统的日常维护和故障处理工作带来了一定的困难。有关部门应针对变电站不同的运行管理方式，对监控系统的功能和配置进行规范和优化。

1.2 电网调度自动化的发展

电网调度自动化是现代电力系统自动化的主要组成部分和核心内容，它是信息技术、计算机技术及自动控制技术在电力系统中的应用。经过近20年的发展，电网调度自动化系统在电力系统的安全经济运行中已经起着不可或缺的作用。电网调度自动化技术随着信息技术、计算机技术及自动控制技术的发展而日新月异，系统升级换代很快，当前电网调度自动化系统的发展面临着一些挑战。网络安全对于以实时运行为首要任务的电网调度自动化系统尤为重要，但随着互联网技术的发展和广泛使用，网络攻击和病毒侵害不断发生，对电网调度自动化系统的安全运行构成了威胁。一方面，从网络安全的角度出发，需要将调度自动化系统隔离运行；另一方面，随着自动化系统的规模日益扩大、应用复杂度的日益提高，各个控制中心之间以及各个自动化子系统之间的交互大大增强，需要进行信息的一体化整合与集成。因此，需要对调度自动化系统的安全集成技术进一步研究，使得系统的开放性、稳定性、可靠性、实用性，特别是安全性更强。

1.3 配电网自动化的发展

（1）智能配电系统在配电网发生故障时的作用在一段馈线发生故障时，判断故障区域、隔离故障区域，恢复受故障影响的健全区域供电，从而缩短停电时间、减小停电面积、提高供电可靠性。在配电网受到灾害性影响时（如主变电站失压、超高压尽先失压或10kV母线故障等并且在高压侧难以快速恢复时），利用人工智能生成负荷批量转移策略，在不威胁供电安全的前提下，通过一系列的遥控操作将受影响的负荷转移到非故障线路，避免大面积停电。

（2）智能配电系统在配电网正常运行时的作用 实际运行中配电网中的负荷分布是不均衡的，有时甚至是极不均衡的，这严重降低了配电线路和设备的利用率，同时也导致线损较高。利用人工智能可以寻求一种优化运行方式，将负荷从重负载甚至是过负载转移到轻负载馈线上，这种转移有效地提高了馈线的负荷率，增强了配电网的供电能力。智能配电系统还可以实时遥控配电网开关进行网络重构和电容器投切，在不显著增加投资的前提下可以达到改善电网运行方式和降低网损的目的。

2电气配电自动化的应用

2.1馈线自动化

馈线自动化是配电网自动化的重要组成部分。要实现馈线自动化，需要合理的配电网结构，具备环网供电的条件；各环网开关、负荷开关和街道配电站内开关的操作机构必须具有远方操作功能；环网开关柜内必须具备可靠的开关操作电源和供FTU、通信设备用的工作电源；具备可靠的、不受外界环境影响的通信系统。馈线自动化的实现原则是，故障后的网络重构应采用集中控制与分布控制相结合，优先采用分布式控制的原则，以提高反应速度；实现配电网的闭环运行，故障情况下，瞬时切断故障段并保持对非故障区的不间断供电；兼容开环运行模式。

2.2变电站自动化

变电站自动化指应用自动控制技术和信息处理与传输技术，通过计算机硬软件系统或自动装置代替人工对变电站进行监控、测量和运行操作的一种自动化系统。变电站自动化以信号数字化和计算机通信技术为标志，进入传统的变电站二次设备领域，使变电站运行和监控发生了巨大的变化，取得显著的效益。变电站自动化的基本功能有：数据采集、数据计算和处理、越限和状态监视、开关操作控制和闭锁、与继电保护交换信息、自动控制的协调和配合、与变电站其他自动化装置交换信息和与调度控制中心或集控中心通信等项功能。

2.3配电管理系统

配电管理系统（DMS）是指用现代计算机、信息处理及通信等技术和相关设备对配电网的运行进行监视、管理和控制。它是配电自动化系统的神经中枢，整个配电自动化系统的监视、控制和管理中心。主要功能有：数据采集和监控（SCADA）、配电网运行管理、用户管理和控制、自动绘图/设备管理/地理信息系统（AM/FM/GIS）等。

2.4需求侧管理

通过一系列经济政策和技术措施，由供需双方共同参与的供用电管理。包含负荷管理、用电管理及需方发电管理等。需求侧管理的几个内容涉及电力供需双方，甚至与电力管理体制有关，必须通过立法和制订相应的规则，并最终由电力市场来调节。可以看到，电力的供需双方不仅仅是一种电力买卖关系，也是以双方利益为纽带的合作伙伴关系，在电力市场环境下，需求侧管理必将被重视。

3未来技术发展

（1）逐渐提高电能的质量。当前，在工业生产中大量大功率的电子设备数据增多，随之而来的是对电能质量要求的不断提高。当前，很多电力工作者都在探索提高电能质量的新课题。DSP对于提高电能质量起到了重要的作用。通过高速数字信号处理器可以使系统提高其可靠性与灵活性。同时可以通过算法的改进，达到提高电能质量的目标。

（2）实施配电网系统保护。馈线自动化把通信作为基础，实施配电网全局性的数据控制及采集，进而使配电高级应用―PAS与配电SCADA得以实现；还把地理信息系统―GIS作为平台，确保了配电网的设备管理的实现；同时PAS、SCADA与GIS的一体化就促进配电网自动化成为配电网管理与配电监控及保护的全方位自动化运行管理系统，此方案已经成为当前配电网自动化的主要方案。

（3）分布式小电流接地保护方案。未来，完全分布的FTU将会在探索小电流接地保护方案发面绽露头角。完全分布的FTU具有很高准确度、较大的承载量，运用此技术可以很容易获得配电网的整个电流负序分量分布状况，能够运用负序电流的突变量与小波分析技术，以使识别的可靠性及灵敏度有效提高。此种基于配电自动化的小电流接地保护方案有着优越的性能，其具有喜人的发展前景。

4结语

将配电网自动化应用在电力系统中，能有效地减少电力系统的故障停电时间和停电范围，提高电力系统的供电质量，同时还能提高服务质量，配电网自动化系统能极大地缩短检修人员的故障处理时间，提高电力系统的运行安全。在经济快速发展的今天，社会各个行业对电力资源的需求量越来越大，同时对供电质量的可靠性要求也越来越高，配电网自动化系统的应用能为电力企业的快速发展提供保障。

作者简介：张赛（1986-），女，河南许昌人，本科，主要研究领域为电气控制技术、职业教育。