國網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司 段曉磊

1 引言

隨著科技的不斷進步，自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，為電力行業(yè)的發(fā)展提供比較堅實的基礎(chǔ)。自動化技術(shù)的應(yīng)用不僅可以提高輸配電及用電工程的運行效率和安全性，還可以減少人力和物力的浪費，降低成本[1]。自動化技術(shù)的應(yīng)用還可以提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，增強其抗干擾能力，從而有效應(yīng)對突發(fā)事件和災(zāi)害。因此，研究輸配電及其用電工程的自動化運行技術(shù)對于電力行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。

2 輸配電及其用電工程自動化的含義及其運行功能

2.1 輸配電及其用電工程自動化的含義

輸配電及其用電工程自動化是一種現(xiàn)代化技術(shù)，其采用電力電子學(xué)和自動控制原理，對電力系統(tǒng)進行遠程監(jiān)控、自動化操作和控制[2]。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，可以有效預(yù)測未來的用電需求，并對用電設(shè)備進行優(yōu)化配置，從而實現(xiàn)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展。自動化技術(shù)應(yīng)用于電力行業(yè)，可以提高能源的利用效率，降低成本，提高競爭力。

2.2 輸配電及其用電工程自動化運行功能

2.2.1 DA 功能

DA（Distribution Automation）功能是指利用計算機與通信技術(shù)，通過將電網(wǎng)的每一項信息集成為自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)電網(wǎng)運行的自動化管控[3]。其中最為主要的一個目的是可以提高管理水平，為用戶提供出良好的服務(wù)。結(jié)合對線路的負(fù)荷及運行狀態(tài)進行科學(xué)的監(jiān)測，DA 功能可以快速發(fā)現(xiàn)故障，并精確定位故障區(qū)域，及時隔離故障點，避免因故障導(dǎo)致的停電。

DA 系統(tǒng)具備以下故障處理特點。

一是可以對存在的永久故障問題和瞬時故障作出合理的識別，例如，對于相間故障或單相接地故障等進行判斷。二是對一些終端存在的故障信息內(nèi)容進行及時的反饋，對故障所在區(qū)域進行定位，結(jié)合特定顏色在接線圖上顯示出來。三是對不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進行了解，分析其故障的應(yīng)對措施，避免運行中受到不良因素帶來的影響。四是需要對一些各種短路的故障問題采取合理措施進行處置，同時還能夠在一定程度上處理同一線路上出現(xiàn)的各種故障。五是對多重故障綜合處理進行全面的支持，能夠按照線路的重要程度和受影響范圍進行優(yōu)先處理。六是在對故障進行處理的過程中，需要對閉鎖條件進行合理的設(shè)置，通過合理的設(shè)置能夠降低人為因素帶來的不良影響。七是對于相關(guān)的檢查和定位工作而言，在制定執(zhí)行計劃的過程中，是需要保證具有良好的故障隔離方案，同時方案執(zhí)行也是可以采取自動化的方式進行控制。八是對于非故障的供電方案而言，需要滿足于自動化設(shè)計，進而避免在恢復(fù)供電的過程中對其他的一些線路帶來不良影響，通過采取這種方式能夠降低存在的負(fù)荷問題。如果備用電源數(shù)量十分充足的情況下，可以拆分為恢復(fù)區(qū)域供電。九是故障處理過程中的相關(guān)一系列信息都要將其有效的存儲在系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)庫中，方便進行故障分析和處理工作。

2.2.2 數(shù)據(jù)的交互

自動化系統(tǒng)可以與多個系統(tǒng)進行雙向數(shù)據(jù)傳輸，包括MIS 系統(tǒng)、自動成圖、設(shè)施管理、地理信息等系統(tǒng)，以及自動化計量和負(fù)荷管理系統(tǒng)等。例如，對于自動化系統(tǒng)而言，不僅能向MIS 系統(tǒng)提供科學(xué)合理的歷史數(shù)據(jù)，同時還能夠提供出各種統(tǒng)計計算數(shù)據(jù)，并將饋線模型上報給其他系統(tǒng)[4]。并通過主站的開關(guān)等設(shè)備實現(xiàn)實時信息的獲取，能夠與自動化調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)進行有效的交互。

2.2.3 監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集

自動化監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要通過計算機、饋線終端單元（FTU）和遠程終端單元（RTU）實現(xiàn)。能夠?qū)ΜF(xiàn)場設(shè)備進行實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)磁極以及參數(shù)的有效調(diào)整等。在硬件方面，可以通過與服務(wù)器進行通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和運算；通過互聯(lián)網(wǎng)上可以實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控；通過PLC 點對點或總線連接，要求RS232串口點對點連接、RS485串口和Ethernet 系統(tǒng)總線連接。在軟件方面，現(xiàn)監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集任務(wù)主要由多個特定功能完成的。服務(wù)器主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和處理，包括濾波處理、報警調(diào)查、事件的記錄以及用戶腳本等方面的執(zhí)行。

3 輸配電及其用電工程自動化運行

3.1 智能監(jiān)測與控制

利用智能傳感器、通信技術(shù)和數(shù)據(jù)分析算法，實時監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài)、負(fù)荷需求和設(shè)備運行情況，并采取相應(yīng)的控制策略來優(yōu)化電力系統(tǒng)的運行。包括自動化的供電調(diào)度、電力負(fù)荷管理和故障檢測與定位等。

3.2 自動化裝置與設(shè)備

研究開發(fā)適用于輸配電系統(tǒng)的自動化裝置與設(shè)備，例如，智能電表、智能斷路器、自動切換設(shè)備等。這些設(shè)備可以實現(xiàn)對電力設(shè)備和線路的遠程監(jiān)控、自動操作和故障診斷，提高運行效率和可靠性。

3.3 數(shù)據(jù)分析與決策支持

利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和人工智能方法，分析電力系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，還要對數(shù)據(jù)實時監(jiān)測分析，提取有用的信息和規(guī)律，并為運維人員提供決策支持。這包括故障預(yù)測、負(fù)荷預(yù)測、優(yōu)化調(diào)度等。

3.4 安全與保護

利用自動化技術(shù)來提高電力系統(tǒng)的安全性和保護能力，包括電網(wǎng)安全監(jiān)控、故障自愈、防止黑客攻擊等方面的研究。

3.5 新能源接入與管理

隨著可再生能源的快速發(fā)展，能夠有效地接入和管理大規(guī)模的分布式能源資源，例如，太陽能、風(fēng)能等，使其與傳統(tǒng)的輸配電網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)運行。對于輸配電及其用電工程自動化運行研究而言，其主要的目標(biāo)就是對電力系統(tǒng)的智能化以及高效化和可持續(xù)發(fā)展進行實現(xiàn)，為社會經(jīng)濟發(fā)展提供可靠的電力供應(yīng)。

4 對輸配電機用電工程自動化存在的問題進行分析

4.1 系統(tǒng)的運行效率較低

當(dāng)前，對于輸配電及其用電工程而言，一般情況下都已經(jīng)使用自動化技術(shù)，但仍存在一些技術(shù)方面的不足，從而影響輸配電系統(tǒng)的運行效率，增加電能消耗并浪費資源。雖然已經(jīng)在一定程度上部分實現(xiàn)了自動化功能，但無法滿足城鎮(zhèn)化發(fā)展的目標(biāo)。例如，在某個電力企業(yè)的輸電自動化系統(tǒng)中，因為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊的誤差較大，導(dǎo)致系統(tǒng)在進行數(shù)據(jù)處理時出現(xiàn)大量的重復(fù)計算和錯誤的判斷，造成系統(tǒng)運行效率低下，對計算機和網(wǎng)絡(luò)資源的消耗也比較大。此外，還可能會出現(xiàn)自動化系統(tǒng)與設(shè)備的兼容性問題，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運行。例如，在某個變電站的自動化系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)和設(shè)備之間的通信協(xié)議不匹配，導(dǎo)致變電站的開關(guān)無法遠程控制，需要人工進行操作，從而降低了運行效率。

4.2 相關(guān)技術(shù)有待提升

在采集、傳輸、處理和應(yīng)用電氣信息的技術(shù)方面，與先進水平相比還有一些差距。我國在該技術(shù)方面起步相對比較晚，技術(shù)人才儲備也相對不足，這也是制約技術(shù)發(fā)展的主要因素之一。自動化技術(shù)的應(yīng)用需要相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進行指導(dǎo)和約束，但是目前我國在輸配電自動化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面還有空間。

4.3 自然環(huán)境不盡相同，影響設(shè)備可靠性

對于輸配電和用電工程而言，在自動化運行的時候，環(huán)境因素對于電力系統(tǒng)會帶來不同程度的影響，導(dǎo)致設(shè)備損壞，并影響運行質(zhì)量。如果輸配電運行不能適應(yīng)環(huán)境的變化，將會妨礙自動化運行。對于我國的輸配電設(shè)備而言，一般情況下，需要結(jié)合相關(guān)規(guī)定要求合理地進行制造，或通過分析當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境合理地選擇材料，但是在實際工作中，大氣壓力和溫度等方面存在著不同，特別是在濕度和溫度方面對于設(shè)備的運行有著較大的影響，同時，其海拔和經(jīng)緯度也存在不同，導(dǎo)致其環(huán)境質(zhì)量存在較大差異，在此情況下會導(dǎo)致一些設(shè)備長期在環(huán)境惡劣的情況下運行，導(dǎo)致其使用壽命出現(xiàn)縮短。

5 分析優(yōu)化措施

5.1 改善電能損耗問題

在輸配電及用電工程中要想對其自動化效率進行不斷的提高，需要對其電能損耗問題進行優(yōu)化處理，通過引入完善的獎懲制度，充分調(diào)動工作人員的積極性，提高使用電能的合理性，更新設(shè)備并采用先進技術(shù)來降低電能損耗。例如采用智能監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析的技術(shù)等，實時監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài)，預(yù)測電能變化趨勢，提前預(yù)警并處理潛在問題，從而盡可能地降低電能損耗。另外，也是需要提高對設(shè)備的維護和保養(yǎng)力度，及時發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備故障，避免設(shè)備失效對電能流的影響。

5.2 提高技術(shù)的開發(fā)

對于輸配電和用電工程而言，在其問題解決的過程中，強化科技發(fā)展是最為有效的途徑之一?，F(xiàn)如今隨著相關(guān)政策的出臺，進一步提高了對電力企業(yè)技術(shù)研發(fā)的資金幫助，加強電力系統(tǒng)的發(fā)展和進步。在此過程中，需要注重整合科技資源，并且在實際工作中也還需要提高和其他領(lǐng)域人員的交流及學(xué)習(xí)，保證技術(shù)的質(zhì)量及可行性。同時在優(yōu)化電力系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，保證相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化，為電力系統(tǒng)的長期穩(wěn)定發(fā)展提供出良好的幫助。

5.3 優(yōu)化環(huán)境

對于輸配電及自動化技術(shù)而言，在實際應(yīng)用的過程中，能夠為電網(wǎng)安全運行提供出良好的保障。而為了確保用電工程的穩(wěn)定運行，必須提高電能對外部環(huán)境的適應(yīng)能力，以免受到供電干擾的影響。假如輸配電自動化在運轉(zhuǎn)的過程中，無法可以滿足外部環(huán)境變化，將會導(dǎo)致能源消耗過度、供電故障等問題。因此，必須及時有效地解決供電故障，以降低實際損害并保障供電系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。

對于輸配電而言，在運輸中需要嚴(yán)格保證電力資源的質(zhì)量，以確保運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。如果發(fā)生突發(fā)狀況，應(yīng)及時處理，這樣能夠避免出現(xiàn)事故問題，為供電提供出良好的保障。因此只有對電力運轉(zhuǎn)的可靠性給予保障，才能夠提高自動化系統(tǒng)的安全性和高效性，為輸配電及用電工程自動化發(fā)展提供出相應(yīng)的保障。

5.4 引入智能電網(wǎng)技術(shù)

對于智能電網(wǎng)而言，通過對先進的通信和信息技術(shù)進行應(yīng)用，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的高效管理。通過智能電網(wǎng)，可以實現(xiàn)對電力供應(yīng)的實時監(jiān)測、故障定位和快速修復(fù)，提高供電可靠性和穩(wěn)定性。

5.5 推廣自動化設(shè)備

在運輸配電和用電工程中，使用自動化設(shè)備可以提高工作效率和安全性。例如，自動化開關(guān)設(shè)備可以實現(xiàn)遠程控制和故障檢測，從而降低人工干預(yù)的影響，保證操作的準(zhǔn)確性得到提升。

5.6 加強數(shù)據(jù)分析和預(yù)測

通過收集和分析大量的運輸配電和用電數(shù)據(jù)，可以提前發(fā)現(xiàn)潛在的問題，并進行預(yù)測和優(yōu)化。此外通過對機器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)進行合理的應(yīng)用，建立起完善的預(yù)測模型，幫助決策者做出更準(zhǔn)確的決策，提高系統(tǒng)的效率和可靠性。

5.7 培訓(xùn)和提高員工技能

自動化技術(shù)的引入需要員工具備相應(yīng)的技能和知識。為了確保系統(tǒng)的順利運行，應(yīng)該加強對員工的培訓(xùn)和提高，使其能夠熟練操作自動化設(shè)備，并了解相關(guān)的技術(shù)和安全知識。

5.8 加強安全措施

自動化系統(tǒng)在運輸配電和用電工程中較為重要，因此必須采取適當(dāng)?shù)陌踩胧﹣矸乐節(jié)撛诘娘L(fēng)險。其中也是包括了完善的安全管理制度和定期設(shè)備維護檢查以及加密和保護關(guān)鍵數(shù)據(jù)等措施。

6 結(jié)語

社會發(fā)展的同時帶動了我國電力行業(yè)的發(fā)展，而電力自動化技術(shù)為人們的日常生活和生產(chǎn)提供出更多的便利。所以在輸配電和用電工程中，加強自動化技術(shù)的應(yīng)用能夠全面提高用電穩(wěn)定性，與此同時也能夠加強供電的整體質(zhì)量，帶動電力企業(yè)的快速發(fā)展。此外，在電力行業(yè)發(fā)展的過程中，還要提高人才培養(yǎng)，通過對崗位的實際需要，加強其工作人員專業(yè)能力培訓(xùn)，使其在日常工作中能夠發(fā)揮出自身的作用。