电子信息技术在配电网运行管理中的应用

经 鹏

（南京南瑞继保电气有限公司，江苏 南京 211111）

0 引 言

电子信息技术在配电网和电力体系中发挥的作用与日俱增。在掌握电子信息技术特性和原理的基础上，将其灵活运用于配电网的运行管理体系可以有效提升配电网和电力体系的运转效率。

1 解析信息技术基础及电力自动化系统

1.1 信息技术基础

信息技术在电力体系中的在线状态监测、设备故障响应以及维护管理等方面多有应用。电网中内置集控站、用电量统计以及SCADA等功能，同时实现对电力自动化信息系统的数据共享。应用软件在电网自动化的信息处理体系中占据重要地位，能够快速接收并处理大量电力信息，从信息数据层面保证配电网各项业务的正常处理，通过数据信息的获取还能够监测配电网的运行状态，深入分析监测平台反馈的监测数据，同时对配电网运行中出现的各类异常情况进行精准判断并提出解决方案，从而实现对配电网故障的快速响应和处理。建立完善的配电网运行维护机制。技术人员可以采用手动或自动方式完成对配电网的运行维护工作，在准确判断发生故障区间的基础上通过操作开关实现故障区间的隔离，同时保证未出现故障的区域处于正常供电状态，从根本上保证供电体系的运行性能和实际效益。

配网自动化系统结构如图1所示，能够实现下列功能。一是能够快速检测配电网中的故障并及时隔离恢复故障。二是内置强大的运算体系，通过对大量数据的快速运算处理建立最佳恢复供电方案，为系统恢复供电提供重要保证。三是能够快速响应配电网运行中的过载现象，通过合理调节负荷保证自动化系统中各部分的负荷平衡，同时有效配合配电网的日常运行维护工作。四是对配电网中的变电站和馈线工作状态进行监测。五是通过完善的数据处理体系能够记录并显示用户与设备的连接信息，同时生成并打印有关配电网运行的各类报表报告。六是模拟配电网的运行和维护，有助于技术人员的模拟训练工作。

图1 配网自动化系统结构图

1.2 电力自动化系统

电力自动化系统的出现与全社会对用电标准需求的提升相适应，在用电种类和场景日趋复杂的背景下，相对传统简易的电力体系已经无法满足社会需要，进而对电力企业形成强烈的倒逼机制[1]。电力企业需要结合市场需求和技术体系的革新成果通过应用自动化技术对传统电力运行体系进行升级优化，排除传统体系中不符合时代需要的部分，进而形成满足当前社会用电需要的电力自动化系统。

电力自动化系统是传统电力体系与自动化技术最新成果的结合，以提升电力系统自动响应处理能力为目标。其中大部分的分支设备均能完成对信号传输信息的自动接收和发送任务，同时将信号信息的传输发送结果反馈到监控技术部门处，方便技术人员及时掌握电力自动化系统中各类设备的工作状态和系统的整体工作状态。自动化技术的应用对于提升电力系统运行性能和技术人员的监控能力都是大有裨益的，通过提升电力系统的自动响应处理能力保证电网整体的工作效率与稳定性，在保证电能安全传输的同时尽最大可能体现配电网的应用价值[2]。电力系统与自动化技术的结合还能够有效降低技术人员的工作压力。监控人员通过电力自动化系统中软硬件反馈的数据即可快速掌握电力系统和配电网的工作状态，可以提升电网整体运行效率。

当前，自动化技术在电力系统中的应用已基本普及，标志着我国电力事业发展进入了新阶段。结合电力自动化系统的实际应用效果，其最突出优势在于提升电力系统的运行效率与稳定性，通过高效实时监测电力系统的运行情况，在提升监控效果的同时提升运维质量，并有效降低电力系统的正常维护开支，有利国家电力体系的健康发展。此外，自动化技术与电力系统的融合使电力用户能够获取更高质量的建立服务，对各行业的生产扩能同样意义深远[3]。

2 配电网运行自动化应用模式概况

配电网在现代化电力体系中的地位不言而喻，常见的配网体系中包括电缆、架空线路以及配电变压器等多种设备。在传统配电网体系中存在大量人工操作环节，电力部门通过人工管理方式完成对配电网的监控和维护工作。由于配电网自身的重要性及维护工作的特殊性，因此电力部门需要投入大量人力与物力服务于配电网的运维工作，导致运行维护体系开支较高且实际执行效果并不理想。此外，人力维护模式的主观性和经验性相对偏强，同时会造成维护操作规范度降低。若现场维护人员出现违规或失误操作，则容易导致配电网运行故障甚至是严重的生产事故，而且人力维护方式还会降低配电网的运行灵敏度，进而降低电力部门的供电质量。

自动化应用与配电网结合可以有效解决传统配电网运行体系中存在的诸多桎梏，在现有配电网运行体系中实现自动化效应，帮助技术人员实时监控配电网的整体运行状况，在提升监控效率的同时帮助技术人员快速制定解决配电网故障的方案，为配电网的运行维护工作节省宝贵时间。自动化的应用为工作人员监控配电网提供了多种解决问题的方案。技术人员可以根据实际情况选择在线或离线方式完成对配电网的监控工作，在提升管理自由度的同时保证了配电网的监控运维效率。在现行配电网监控体系中多采用分散式的监控控制系统，采用“总线控制-计算机分支”的布局，在开关柜中安装预防监测装置并实现配电网中网络回路的自动化控制。其中，总控计算机起到接收并传输控制信号与控制参数的作用，下属计算机分支根据总控计算机下发的指令和信息完成各自的监控管理任务，从而实现分散管理效果。

3 配电网运行管理中信息技术的应用

配电网运行管理体系是由主站系统、站端系统以及通信系统等多类子系统共同组成的一种电力自动化体系，体现了对拓展SCADA系统、通信网络以及监控终端等多种软硬件的应用。

3.1 拓展SCADA系统的应用

拓展SCADA系统的应用主要涉及到以下5点。一是功能投切。技术人员基于电网的实时运行状态建立对应可靠的控制方案，通过远程控制方式实现对电网状态的监控和操作。二是修改定值。技术人员能够对远程工作的计算机和专业设备的定值进行必要的修改处理。修改行为应结合电网的运行方式，在遥控操作SCADA系统时需要符合规定次序，避免因错误操作造成不利影响。三是网络拓扑着色。通过网络拓扑能够分析流动方向，技术人员在确定潮流方向的基础上采用动态箭头方式标注潮流方向，线路的动态着色体系实现了多种着色效果，因此技术人员可以网络拓扑中的电压等级、检修停电以及线路过压等诸多要素进行着色处理。四是故障分析。拓展SCADA系统的应用建立配电网系统的故障分析体系，技术人员分别计算并分析离线故障、在线故障、短路类故障以及断线故障等，还可以分析电网中相对复杂的故障。五是故障隔离与恢复。拓展SCADA系统能够处理电网系统中的多重故障，实现对故障的实时分析和纠正操作等。SCADA系统在获取实时信息的基础上分析判断全网故障因素，并精准判断发生故障的位置，在制定解决故障有效方案的同时保证配电网系统的安全。此外，SCADA系统具备完善的故障恢复体系能够平均分配负荷并确保供电质量。

3.2 通信网络

系统可靠性的提升通常对应管控能力的提升，同时意味着通信网络中使用相对较少端口设备。通信网络通常由多个子群组成，每个子群则由数十个监控终端共同组成。系统的整体控制通过所有子群实现，而对子群的管理通过通信控制器实现。由此可见，通信控制器在通信网络中起到关键作用，承担接收、转发后台指令、收集数据以及完成整个通信过程的职责。

对监控终端的质量状态的监视需要确定每个通信通道中的报错次数，并根据报错现象及时报警响应。当主通道达到报警次数的最大上限后，主通道的网络通信可以被自动切断，同时自动启动备份网络通道投入到信息传输。通信网络的工作要确保配电网系统各部分的正常信息传输，如配电网的监视报警业务需要通信网络的长期稳定工作作为支撑[4]。

3.3 检测及监控终端

配电网运行体系中的监控终端主要采用交流采集的方式，实现电压、功率以及频率等常用电路参数的采集效果。检测监控终端的工作与通信协议密切相关，通过多样性的通信协议完善功能体系并实现遥控效果。检测监控终端体系是由多种类型的终端实现的，如分段、出线、开闭所以及小区划边等。这些类型的监控终端作用于不同场合并共同组成完善的检测监控终端体系。灵活利用各类开关终端完成对信息的采集、通信以及处理任务，根据传输的遥控指令执行相应的任务。检测监控终端还能够以日志形式记录上报配电网的运行情况，同时具备一定的自我诊断与保护能力。监控终端结构如图2所示。

3.4 智能开关

智能开关具备检测、故障隔离以及恢复供电等功能，且上述功能无需连接通信系统即可实现。智能开关与通信系统的连接能够实现远程控制的效果，在遥控体系中应用到光纤、无线电以及DPLS等多种通信介质，基于既定的通信协议完成中心通信任务。在组建电网时注意通信方式的选择，例如在电路发生故障的场景中，断路器通过遥控效应实现对电路的保护效果，具体表现为使馈电开关跳闸，并在关键位置安装自动重合闸装置，从而保证供电的可靠性。智能开关结构如图3所示。

图2 监控终端结构图

图3 智能开关结构图

4 结 论

电子信息技术以其独到的优势，在配电网运行管理体系中发挥着重要的作用。电力部门在认识到电子信息技术特性的基础上，从智能开关和通信网络等角度灵活应用电力信息技术，从而为电力体系的正常运转贡献更多的力量。