电力调度自动化系统中配电自动化设备的应用分析

王智勇

（国网甘肃省电力公司 平凉供电公司，甘肃 平凉 744000）

0 引 言

智能电网建设是国内电力行业为提升供配电质量和发电量而开展的重要举措。国家在电力规划过程中针对智能电网领域的发展投入了数百亿元资金，在众多资金技术的支持下，配电自动化设备与电力调度自动化系统深度融合，为电力调度智能化方向发展提供更多助力，有效解决传统调度模式下因人员误操作等问题带来的安全风险，对于提升电力调度质量和效率具有积极意义。

1 配电自动化设备的应用现状

配电自动化设备实现了电气设备与自动化、智能化技术的高度融合，在不改变配电设备既有功能的情况下，新增配置了自动化监控相关功能，有效解决了传统电力设备调度管理过程中存在的人力资源消耗大的问题，能够结合监测数据结果实现对电力设备的自动控制，在故障隔离、遥测、遥信等方面具有较好的应用效果，同时也可以进一步降低人为操作对设备使用寿命的影响，对于供电质量的提升具有积极意义[1]。配电自动化终端是配电自动化设备的关键部分，能够满足电力调度对现场配电设备的远程遥控要求，实现对配电设备运行情况的实时监测与故障报警，在故障应急、故障排查等方面的应用效果良好。电网公司近几年在配电自动化终端方面的使用率逐年提升，如表1所示，由2017年的47%增长至2020年的90%以上，传统终端设备中的FLD与站所终端（Distributionn Terminal Unit，DTU）已具有较大的渗透率，因此在年采购数量方面逐年降低，而新型的配电变压器监测终端（distribution Transfomer supervisong Teminal Unit，TTU）设备使用需求则逐年提升，充分表明了电力企业对于配电自动化终端设备推广应用与优化升级等相关工作的重视，配电自动化设备在电力调度自动化系统中发挥的作用也将逐步提升。

表1 电网公司配电自动化终端使用情况

2 配电自动化设备结构组成及功能特性

配电自动化设备主要包括人机接口、中心监控、通信终端等相关组成部分。配电自动化设备对电力系统各设备功率、电压、电流等相关参数的监测数据结果需要借助人机接口显示给电力调度工作人员，同时也是各设备配置与维护的重要窗口。在实际应用过程中，工作人员可以借助人机接口掌握配电自动化终端相关设备状态，也可以对设备进行优化设计，是发挥配电自动化设备功能的重要组成部分。

监控模块主要是为工作人员提供监测和控制配电系统相关设备的功能，能够对配电网运行过程中的故障隐患进行快速监测，也能够更好地发挥配电自动化设备的远程通信功能。该模块主要包括故障检测、模拟量输入、远程通信以及功率参数计算相关功能。

通信终端用于建立配电自动化设备之间的通信联系，主要具有无线通信、光纤通信以及载波通信等多种形式，对于满足配电自动化设备远程监控、故障隔离、故障诊断等功能需求具有重要作用[5]。

3 配电自动化设备在电力调度自动化系统中的应用优势

3.1 改善供配电质量

配电自动化设备能够辅助电力调度实现对配电线路的全面测控，有效解决偏远区域供配电状态的监测难题，在满足设备运行状态实时记录分析需求的基础上，能够在故障时实现对故障点位的快速定位，并借助远程控制系统完成相关调控与维修处理操作[2]。在对供配电质量优化过程中，配电自动化设备能够辅助电力调度自动化系统将频率偏差控制在0.5 Hz乃至0.2 Hz范围内，在电压参数超出规定范围时完成自动化动作，对电力系统运行期间产生的多次谐波、电压波动等异常情况进行抑制乃至消除。如在电力系统运行过程中，如果出现过压、欠压、断电等异常情况时，不间断电源系统（Uninterruptible Power Supply，UPS）等配电自动化设备能够满足系统的短时供配电质量调整需求，为故障应急处理预留充足时间。

3.2 改善电力系统设备运行效率

配电网设备运行过程中常见过负荷、欠负荷等运行效率低下的问题，这与设备容量的规划调整不到位存在关联，也存在输电线路承压不均匀等异常情况。针对影响配电设备运行效率的各类问题，配电自动化设备能够对相关电力参数进行监测，并在电力调度自动化系统中发出相关预警信息，同时也可以结合智能化应用对数据进行分析应用，为调度工作人员提供可靠的处理措施，甚至能够自动完成断路器切除、调压等相关操作，实现对故障影响的进一步控制。在10 kV配电网中，电力企业常用的设备之一为支柱负载开关，该开关设备与配电自动化设备联合应用，能够对电网停电范围进行有效控制，大幅度缓解了故障危害，对于维护电力企业经济效益具有重要意义。此外，配电自动化设备的应用能够完成对电力设备的远程自动控制与智能化调节，对于设备状态检修的推行具有积极意义，避免耗费较多人力资源进行设备维护或操作[3]。

3.3 故障预测以提升电力系统运行稳定性

电力调度自动化系统运行过程中，能够依靠SA与SE等功能应用实现对电力设备运行状态的评估分析，通过提前预测故障的方式提升电力系统的运行稳定性。SA即为安全分析，具有动态分析与静态分析2种形式，旨在通过对配电网相关设备运行参数的分析，同时依靠人为、外界影响以及系统内部等各类故障数据实现对故障情况的有效预测，并依靠数据库中存储的同类故障处理措施匹配出适宜的故障解决策略[4，5]。由于输配电系统涉及的设备数量多、运行参数复杂多样，在故障预测过程中无法单纯依靠最基础的数据将故障情况有效地展示出来，最终用于故障判断的数据结果需要依靠大量的计算工作来获取，此时则需要借助SE进行数据处理，实现对输配电系统运行状态的评估分析。当前配电自动化设备在实际应用过程中通常选择配置SE与SA等专业软件，实现了对电力系统运行稳定性的有效提升。

4 电力调度自动化系统中配电自动化设备的具体应用

配电自动化设备主要的功能是故障隔离、状态监测、设备通信等，能够从安全、效率等方面为电力调度自动化系统提供帮助。配电自动化设备的具体应用如下文所述。

4.1 设备通信

配电自动化系统依靠独立配电子站实现对现场设备状态参数的采集与发送相关工作，子站不仅能够对所辖设备数据进行处理，也能够与周边配电自动化终端建立通信联系，实现对相关数据的发送与接收，为自动控制提供通信基础。随着通信技术发展，配电自动化系统子站能够借助光纤网络、数值同步相关技术建立具有更高传输效率的稳定传输通道，用于配电主站与子站之间的通信连接。传统通信技术在传输距离远、分布范围广的配电网数据通信过程中缺乏实用性，在新技术的支持下，电力企业能够彻底解决电压状态监测范围方面的限制，满足电力调度自动化系统对输配电线路状态的监测与远程控制需求。

4.2 状态监测与故障报警

为提升电力系统的运维管理可靠性，电力企业通常选择为系统设备装设故障监测与报警相关功能，避免因故障长时间未被发现导致严重的经济、社会影响。在电力调度自动化系统中，配电自动化设备在状态监测与故障报警方面的常见应用类型为单向接地故障或相间短路故障监测，系统对2类故障的监测数据需要借助配电自动化设备进行传输，配电自动化主站能够根据子站提供的数据信息进行对比分析，实现对故障状态和故障位置的精准判断，在为调度工作人员发出报警信息的同时，还可以借助专家系统等智能化应用提供故障解决策略。

故障指示器是电力调度自动化系统中常用的配电自动化设备之一，能够满足系统对线路故障的监测与定位需求，常用于电力电缆、开关柜、架空线路等设备中。在故障指示器应用时需要基于区域内线路供电情况进行综合分析，借助通信终端、故障定位主站以及故障指示器对线路故障进行精准定位。常用的处理模式包括故障指示器模式、故障指示器与通信终端联合应用模式以及通信终端、定位主站与故障指示器联合应用模式。第1种模式需要人员现场进行巡视和查看；第2种模式能够借助无线网络远程查看故障信息；第3种模式能够直接完成故障线路电流相关信息的遥测与分析，为工作人员提供故障处理策略。

4.3 故障隔离

输配电线路短路等故障发生后，电力调度自动化系统应及时将故障线路切除，避免对非故障现场造成影响，实现对故障影响范围的有效控制。故障隔离是配电自动化设备的重要应用形式之一，配电自动化设备能够对输配电线路、断路器相关设备状态进行监测和自动控制，在故障发生后能够快速切除相关断路器，保障非故障线路正常供电的同时为故障线路的处理预留更多时间。

FTU馈线终端主要用于解决传统架空线路故障时处理效率低下、人力资源需求等问题。传统FTU终端设备为电压-时间相关联的自动化设备，在故障发生后需要借助主站实现对各终端设备的数据交换，进而完成线路故障点位判断，最终需要耗费的时间相对较多。在智能分布式馈线自动化设备的支持下，各FTU之间能够直接建立联系，通过连续重合的方式将故障区段隔离，以更高的效率恢复供电。

馈线自动化开关作为配电自动化设备的重要类型，对于隔离故障线路、提升设备运行稳定性具有重要意义。例如，智能柱上断路器内部设有保护模块与自动控制模块，能够在配网故障情况下实现对零序电流、负荷电流或短路电流的自动切除，更高效地完成自动重合闸、断路器保护等相关工作，通常装设于馈线干线或支线区域，并采取保护逻辑规避误动问题；智能柱上负荷开关具备无压延时或有压延时等自动合闸控制功能，具有电压型与电流型等多种形式，能够实现对零序或负荷电流的自动切除以及故障点的自动隔离，常用于馈线主线或支线；馈线智能控制器则能够连接负荷开关、重合器以及断路器等设备，有效提升配网故障处理效率。

5 结 论

在电力调度自动化系统中应用配电自动化设备对于改善电力系统供电质量、提升设备运行效率与运行稳定性具有重要作用，相关电力企业需要持续加强对配电自动化设备通信技术、故障隔离技术、故障监测分析技术的研究应用，持续提升电力调度自动化系统的智能化水平，确保电力系统的平稳可靠运行。