论文部分内容阅读
摘要：当前，随着信息技术的不断发展，网络技术不断更新，通信技术逐渐发达，在这些高科技技术不断发展的前提下，电力系统电网控制自动化应用已经越来越广。自动化控制的电力系统配电网可以增强系统的稳定性、可靠性，同时又可以提高经济效益。我国电力工作者也逐渐重视电力系统的动动化控制程度，当前电力系统配电网自动化程度正在逐步提高。配电网自动化技术就是结合信息技术、网络技术、电子技术、计算机技术、通信技术，由系统进行统一管理，控制系统中的电力设备，使其在最优模式下工作，即能充分满足客户的需求，又能取得最大的经济效益。文章研究了当前电力系统配电网自动化实现的关键技术，并分析了未来技术发展趋势。
关键词：配电网自动化;自动化;电力系统;实现技术
1 配电网自动化系统
配网自动化系统是一项系统工程，具有高度的灵活性，它分为配网自动化主站系统、配网自动化子站系统以及配网自动化终端三个子系统。
1.1 配电网自动化主站系统
配电网自动化主站系统是整个系统的最高层，由三个子系统组成，即配电SCADA 主站系统、配电AM/ FM / GIS 应用子系统DMS、配电故障诊断恢复和配网应用软件子系统DAS。为了保证配网自动化系统投入运营后能满足相关技术要求，必须对配网故障诊断恢复和配网应用软件子系统DAS 进行联调测试。配电主站系统中的AM/ FM / GIS是获取、存储、检索、分析和显示电力设备的空间定位资料和属性资料而建立的计算机化的数据库管理系统。
1.2 配电网自动化子站系统
配网自动化子站系统（SUB-STATION），是为分布主站功能、清晰系统结构层次、优化信息传输、方便通信系统组网而设置的中间层，主要管理柱上开关、配电站端监控设备，完成数据采集、当地监控、馈线监控及馈线重合闸的功能，并将实时数据传送至配电主站通信处理器。该系统既节约了主干通道，又使得输电网自动化的成熟成果得以继承。
1.3 配电网自动化终端系统
配网自动化终端系统是用于中低压电网的各种远方监测、控制单元的总称，其主要功能是对辖区范围内的柱上开关、开闭所、环网柜、配电变压器等进行监控，实现TTU、FTU 等三遥功能以及对故障的识别和控制功能，为配电网自动化主站系统奠定良好的配合基础，也为子站实现配网运行中的网络重构、工况检测、优化运行以及配网故障时的故障隔离和非故障区域的恢复创造了良好的技术环境。
2 配电网自动化的目的
目前，我国配电网的供电方式受到电源位置、负荷分布的限制，以及经济和地理条件等因素的影响，大体上可分为环网式、放射式和网格式三大类，这几种供电方式难以满足国家《电力法》要求供电可靠性达到99.96%的要求，实现配电网自动化成为了顺应发展趋势之举。具体来说，配电网自动化的目的主要有以下几点：
2.1 降低运行成本
过去，为保证重要用户的供电可靠性，多采用由变电站直接向用户双路或多路供电、互为备用的做法。这种方法因需要的线路较多而增加了运行成本，投资较大，且设备利用率低，常会出现线路空闲的状况。实现配电网自动化，一方面可以合理地安排网络结构，保证用户供电线路发生故障后，能及时由其它的健康线路继续供电，充分发挥设备潜力，显著节省设备投资;另一方面，配电网自动化系统还可以监视配电线路及相关设备的运行状态，为及时确定线路故障点及原因、缩短故障修复时间、降低检修费用等创造了条件。
2.2 改善供电质量
配电网自动化的实现，还可以提高运行管理水平和改善供电质量。具体来说，首先是可以优化无功潮流，减少线损，防止因过负荷产生的供电质量下降;其次，可以减少供电和维修工作中所需的人工参与;最后，还可以对配电网的负荷状态进行实时监控，为电网的规划提供第一手资料。另外，配电网自动化的实现还可以有效防止窃电等不文明现象的滋生。
2.3 推动电力商业化运行
配电网自动化的实现还可以为电力商业化的运行提供现代化工具，即可以提高与用户发生商业性行为的手续办理效率，增加透明度。具体来说，首先配电网的自动化可以对用户计量设备实施远程遥控，进行诸如：调整用电需求量、控制负荷、在更改用户或改变电价时冻结用户用电量数据等的工作;其次，配电网的自动化可以实现从用户电能表自动抄表到计收电费的全过程自动化;最后，可以为新结构电价的实施和电费催缴奠定基础。
3 电力系统配电网自动化实现技术
3.1 面向对向的设计技术
配电网是按照变电站、馈线、开关或者变压器以及负荷分层分布。一个区域当中包括
各个馈线子网，每个馈线子网即一个变电站，每个馈线子网又包括各个节点。每个节点归属于一个管理节点，并由联络节点进行联络管理。通常各个变电站之间的节点是不能进行通信的，因为只有归属于同一馈线子网上的节点才有通信的必要。但是当遇到特殊情况时，如网络重构时，节点需要沟通其当馈线子网中的节点时，就需要通知联络节点，当、当联络节点允许其通信时，不同变电站的节点才可以进行通信。网络管理节点在馈线子网上的第一个子站，该节点记录着馈线子网上子节点的信息，此种设计是面向对向的设计技术，有利于网络的不断扩展。理论上全网中的每一节点都有可能与网中其它节点通信。在自动配电系统当中，每一节点都对应着其所在馈线中的一个管理节点，与管理节点进行通信。如果某一节点 A 不能够与其管理节点进行通信，则网络会自动自检节点，此时会发现节点为丢失状态。系统会改变中继，由管理节点去搜索该节点。当管理节点也不能搜索到该节点时，会报告给馈线子网的联络节点，即完成漫游申请。此漫游申请经将汇报给侧变电站的通信息管理节点，由此管理节点对漫游的新节点进行重新注册。注册成功后会发通知给配调中心，由配调中心通知相关变电站，从而实现节点的全网漫游。 3.2 自动设置中继技术
在软件设计当中对 NDLC 中继节点设置了转发、接收信息的功能模块，使其即能够成为一般结点，又能够实现信息的转发与接收功能。设计中对于 NDLC 中继节点采用了数字信号，信号可以在网络中不失真传输，并且由于传输的信息小、频率低，因此对于网上通信不会造成太大压力。整个网络节点中任意两个相临节点间若能实现通信，则整个网络中的任节点都可以相互通信。通过自动设置中继技术，在满足这一条件的基础上可以解决通信距离问题。
4 未来技术发展
未来，电力系统配电网自动化将有以下几种发展趋势。
首先是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。
第二，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。
第三，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。
参考文献：
[1]白茂楠.论电力系统配电网自动化的应用优先出版[J].电子制作，2014（03）.
[2]张鲲.对电力系统配电网自动化发展与实现技术的探讨[J].科技资讯，2011（11）.
[3]苏海勇，孙凯，孙奉杰.浅析县城电力系统配电网自动化模式方案[J].神州，2012（07）.
[4]张雷.李大伟.电力系统配电网自动化的应用现状及展望[J].职业技术，2008（07）.
[5]黄建良.电力系统配电网自动化的应用探讨[J].湖北电力，2003（12）.
[6]黄秋瑜.浅谈电力系统配电网自动化技术的应用[J].机电信息，2009.
[7]朱海燕.电力系统配电网自动化研究[J].科技与企业，2013（07）.
[8]叶敏.电力系统配电网自动化的应用[J].科技传播，2013（12）.
关键词：配电网自动化;自动化;电力系统;实现技术
1 配电网自动化系统
配网自动化系统是一项系统工程，具有高度的灵活性，它分为配网自动化主站系统、配网自动化子站系统以及配网自动化终端三个子系统。
1.1 配电网自动化主站系统
配电网自动化主站系统是整个系统的最高层，由三个子系统组成，即配电SCADA 主站系统、配电AM/ FM / GIS 应用子系统DMS、配电故障诊断恢复和配网应用软件子系统DAS。为了保证配网自动化系统投入运营后能满足相关技术要求，必须对配网故障诊断恢复和配网应用软件子系统DAS 进行联调测试。配电主站系统中的AM/ FM / GIS是获取、存储、检索、分析和显示电力设备的空间定位资料和属性资料而建立的计算机化的数据库管理系统。
1.2 配电网自动化子站系统
配网自动化子站系统（SUB-STATION），是为分布主站功能、清晰系统结构层次、优化信息传输、方便通信系统组网而设置的中间层，主要管理柱上开关、配电站端监控设备，完成数据采集、当地监控、馈线监控及馈线重合闸的功能，并将实时数据传送至配电主站通信处理器。该系统既节约了主干通道，又使得输电网自动化的成熟成果得以继承。
1.3 配电网自动化终端系统
配网自动化终端系统是用于中低压电网的各种远方监测、控制单元的总称，其主要功能是对辖区范围内的柱上开关、开闭所、环网柜、配电变压器等进行监控，实现TTU、FTU 等三遥功能以及对故障的识别和控制功能，为配电网自动化主站系统奠定良好的配合基础，也为子站实现配网运行中的网络重构、工况检测、优化运行以及配网故障时的故障隔离和非故障区域的恢复创造了良好的技术环境。
2 配电网自动化的目的
目前，我国配电网的供电方式受到电源位置、负荷分布的限制，以及经济和地理条件等因素的影响，大体上可分为环网式、放射式和网格式三大类，这几种供电方式难以满足国家《电力法》要求供电可靠性达到99.96%的要求，实现配电网自动化成为了顺应发展趋势之举。具体来说，配电网自动化的目的主要有以下几点：
2.1 降低运行成本
过去，为保证重要用户的供电可靠性，多采用由变电站直接向用户双路或多路供电、互为备用的做法。这种方法因需要的线路较多而增加了运行成本，投资较大，且设备利用率低，常会出现线路空闲的状况。实现配电网自动化，一方面可以合理地安排网络结构，保证用户供电线路发生故障后，能及时由其它的健康线路继续供电，充分发挥设备潜力，显著节省设备投资;另一方面，配电网自动化系统还可以监视配电线路及相关设备的运行状态，为及时确定线路故障点及原因、缩短故障修复时间、降低检修费用等创造了条件。
2.2 改善供电质量
配电网自动化的实现，还可以提高运行管理水平和改善供电质量。具体来说，首先是可以优化无功潮流，减少线损，防止因过负荷产生的供电质量下降;其次，可以减少供电和维修工作中所需的人工参与;最后，还可以对配电网的负荷状态进行实时监控，为电网的规划提供第一手资料。另外，配电网自动化的实现还可以有效防止窃电等不文明现象的滋生。
2.3 推动电力商业化运行
配电网自动化的实现还可以为电力商业化的运行提供现代化工具，即可以提高与用户发生商业性行为的手续办理效率，增加透明度。具体来说，首先配电网的自动化可以对用户计量设备实施远程遥控，进行诸如：调整用电需求量、控制负荷、在更改用户或改变电价时冻结用户用电量数据等的工作;其次，配电网的自动化可以实现从用户电能表自动抄表到计收电费的全过程自动化;最后，可以为新结构电价的实施和电费催缴奠定基础。
3 电力系统配电网自动化实现技术
3.1 面向对向的设计技术
配电网是按照变电站、馈线、开关或者变压器以及负荷分层分布。一个区域当中包括
各个馈线子网，每个馈线子网即一个变电站，每个馈线子网又包括各个节点。每个节点归属于一个管理节点，并由联络节点进行联络管理。通常各个变电站之间的节点是不能进行通信的，因为只有归属于同一馈线子网上的节点才有通信的必要。但是当遇到特殊情况时，如网络重构时，节点需要沟通其当馈线子网中的节点时，就需要通知联络节点，当、当联络节点允许其通信时，不同变电站的节点才可以进行通信。网络管理节点在馈线子网上的第一个子站，该节点记录着馈线子网上子节点的信息，此种设计是面向对向的设计技术，有利于网络的不断扩展。理论上全网中的每一节点都有可能与网中其它节点通信。在自动配电系统当中，每一节点都对应着其所在馈线中的一个管理节点，与管理节点进行通信。如果某一节点 A 不能够与其管理节点进行通信，则网络会自动自检节点，此时会发现节点为丢失状态。系统会改变中继，由管理节点去搜索该节点。当管理节点也不能搜索到该节点时，会报告给馈线子网的联络节点，即完成漫游申请。此漫游申请经将汇报给侧变电站的通信息管理节点，由此管理节点对漫游的新节点进行重新注册。注册成功后会发通知给配调中心，由配调中心通知相关变电站，从而实现节点的全网漫游。 3.2 自动设置中继技术
在软件设计当中对 NDLC 中继节点设置了转发、接收信息的功能模块，使其即能够成为一般结点，又能够实现信息的转发与接收功能。设计中对于 NDLC 中继节点采用了数字信号，信号可以在网络中不失真传输，并且由于传输的信息小、频率低，因此对于网上通信不会造成太大压力。整个网络节点中任意两个相临节点间若能实现通信，则整个网络中的任节点都可以相互通信。通过自动设置中继技术，在满足这一条件的基础上可以解决通信距离问题。
4 未来技术发展
未来，电力系统配电网自动化将有以下几种发展趋势。
首先是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。
第二，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。
第三，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。
参考文献：
[1]白茂楠.论电力系统配电网自动化的应用优先出版[J].电子制作，2014（03）.
[2]张鲲.对电力系统配电网自动化发展与实现技术的探讨[J].科技资讯，2011（11）.
[3]苏海勇，孙凯，孙奉杰.浅析县城电力系统配电网自动化模式方案[J].神州，2012（07）.
[4]张雷.李大伟.电力系统配电网自动化的应用现状及展望[J].职业技术，2008（07）.
[5]黄建良.电力系统配电网自动化的应用探讨[J].湖北电力，2003（12）.
[6]黄秋瑜.浅谈电力系统配电网自动化技术的应用[J].机电信息，2009.
[7]朱海燕.电力系统配电网自动化研究[J].科技与企业，2013（07）.
[8]叶敏.电力系统配电网自动化的应用[J].科技传播，2013（12）.