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议新时期配网自动化建设常见问题的处理
【摘要】国民经济进入新发展阶段之后，电网工程建设成为了社会供电系统改造的焦点，建立“高效率、高质量、高安全”的配电网体系是极为关键的。对比传统配电网运行模式，推广网自动化建设是行业发展的必然趋势，也是提供优质用电服务的基本保障。鉴于此，本文分析了新时期配网自动化建设的必要性，提出详细的自动化改造措施。
【关键词】配网自动化；信号传输；二次设备；智能操控
配电网是通过配电设施从输电网或地区发电厂接受电能就地分配给各类用户。而配电网自动化是运用计算机技术、自动控制技术、电子技术、通信技术及新的高性能的配电设备等技术手段，对配电网进行离线与在线的智能化监控管理。新时期配网自动化建设需从电网安全、故障保护、智能操控、物资管理等多方面开展工作。
一、国内配电网工程建设面临的问题
配电网作为输电的最后一个环节，实现自动化与供用电的质量和可靠性密切相关。配电网的发展是随城市建设规模及用电负荷迅速增长和供电可靠性要求而提出的，但城市规划与电力的条块分割，形成了不相适应配电网结构，使配电网规划及发展不适应城市发展的需求，新时期配电网自动化建设常见的问题包括如下几点：
1、维护问题。我国配网自动化起步于90年代末，配网自动化认识不足，相关系统、设备管理和维护技术不成熟，导致网络结构基础比较薄弱，没有达到预期投资的效果。配电网建造期间维护工作不完善，对电网内部设备缺少必要的管理维护，阻碍了电网自动化建设的进程。以开关柜设备为例，因检修维护工作不到位，开关柜故障率偏高而阻碍了配网运行效率的提升。
2、信号问题。一些偏远地区无法正常接收到电厂发送出的电能，影响了用户的正常使用。发电厂产出电能后无法及时运输给配电站进行分配，部分地区因外界环境的影响，导致电力信号传输受到多方面干扰，无法正常发送或接收传输信号，误导了电网控制中心的配电操作[1]。如：配电网传输信号过程常面临电磁干扰问题，导致电网连接设备的误动作。
3、操控问题。受到电力技术条件的限制，现有配电网操控模式相对落后，部分电网还依赖于人工监测与控制。缺乏先进的控制系统为支撑，配网建设改造的质量水平无法提高。如：旧操控系统执行控制指令时，所连接用电设备不能准确地完成电能分配任务，约束了配网功能的正常发挥。另外，工作人员专业技能不足也限制了设备操控性能的正常发挥。
4、监测问题。监测系统是配网工程建设的重点内容，其能够实时监测配电网日常运行的状态，通过数据扫描检测到异常状况后及时发出告警信号。但是，过于追求配电网施工质量及作业进度，忽略了配网监测系统的设置，使得电网作业面临着潜在的安全隐患。如：二次设备是一次设备的辅助装置，配电网建设未对二次设备添加监测模块，降低了一次、二次设备的安全可靠性。
5、故障问题。供电不可靠因素增大，配电网缺乏完善的故障检测环节，设备老化和技术性能低劣，导致了供电事故频繁[2]。此外，尚未建立自动化调度系统，配电网设备运行故障的发生率偏高，随意性组建电网调度系统而约束了控制功能的正常发挥。这些潜在的故障隐患，不仅阻碍了电网供配电的畅通性，也容易引起其它安全故障，减小了整个系统工作的安全系数。
二、加强变电站开关柜故障的综合维护
开关柜过热易烧坏内部线路连接，导致设备对变电站失去了原有的保护控制功能。发热故障对高压开关柜设备及供电系统的运行危害甚大，处理不及时会烧坏系统连接的大小设备，以及线夹、导线等均会受损。从安全角度考虑，电力部门应加强高压开关柜发热故障的处理措施，建立全面性的防控措施以降低故障的危害。
1、设备改良。主要是高压开关柜设备设计制造上的改良，如：通风系统改善、柜内设备的选用、隔板材料选用等。经对几年来现场安装及调整过程的经验总结和进行各种电流、各种通风模式、各种涡流环境的温升模拟试验，整理出最佳的通风系统及最小涡流环境组合的专项解决措施。针对柜体涡流发热过高引起的开关柜过热事故，常用的处理方法：柜体停电，在主母线所产生的涡流区更换为最小涡流环境的材料组合，降低涡流，进而降低温升；柜体停电，柜体内部加装最佳的通风系统，进而降低温升；建议配电室内加装室内空调，减低系统工作环境温度，进而降低温升。
2、技术改造。实施技术改造的根本目的是方便开关柜的监测，添加在线监测装置以获取设备运行信息，监测到异常情况后发出告警信号，提醒检修人员尽快采取检修措施。“测温系统”是技术改造的一项重点内容，系统设备及参数值。低压开关柜常选择热电偶、半导体温度传感器等设备进行温度监测，监测信号要通过导线才能实现传输，难以维持其良好的绝缘性能[3]。高科技测温系统融入红外监测技术，综合运用了计算机技术、图像处理技术、集光电成像技术，把测温结果详细地显示在荧光屏上，检修人员可直观地判断发热故障情况，锁定开关柜的过热位置，实施针对性的检修处理。
三、解决配网信号传输干扰的有效措施
配网自动化建设需设置数据信号处理系统，以提高各种配电信号传输的稳定性。但数字信号处理系统由大量的电子器件组成，根据电磁干扰原理可知，电子器件均有可能成为电磁干扰的来源。利用电磁干扰滤波器建立抗干扰模型，能降低数字信号处理系统受危害的程度。本次从滤波器模型的硬件模块、软件模块等两方面分析语音信号抗干扰的措施。
1、硬件模块
硬件是滤波器应用模型的重要部分，可直接运用于系统的操作控制，完成了信号的输入、处理、传输、接收等主要工作。语音信号处理系统抗干扰处理需增强硬件模块的改进，根据详细地硬件结构采用滤波器加以防范。具体抗干扰技术：①线路干扰。电缆线路是传输信号的载体，总线与支线之间的有效连接才能保证信号处理系统的稳定性。一般情况下，总线结构可选择三态门形式进行连接，防止设备在高压或高电流条件下发生悬空，配合使用缓冲器可增强抗干扰能力。②过滤处理。根据硬件模块需要选择电磁干扰滤波器，对电源、线路、元件等干扰现象及时进行抑制。
2、软件模块
不同行业领域对电磁干扰的定义略有不同，但其根本理论判断结果是一致的，即“所有能够中断、阻碍、减弱、限制电气、电子设备有效运行的异常干扰。”电磁干扰的具体定义：船舶工程将电磁干扰确定为无用电磁信号对有用电磁信号造成的不利作用，尤其是信号发送、接收等环节的干扰；电力或通信工程把电磁干扰判断为“电磁骚扰”，主要对象是信号设备、传输通道、通信系统等。近代计算机与信息技术的普及应用，使数字信号成为了信息传递的先进载体，大大改善了语言信号控制的传输效率[4]。电磁干扰滤波器的数字化设计可采用多种方法完成，如：程序判断滤波法、中位值滤波法、算术平均滤波法、递推平均滤波法等。参照本次研究的要求，采用程序判断滤波法完成软件模块的设置。
四、智能操控系统应用于配网的操控
科学技术推动了电网生产模式的创新，配电设施开始朝着智能化方向发展。“智能操控”是配网自动化建设的重点内容，其意味着配电站内操作的“人性化”，人机工程学是智能操控系统建立的理论指导。人机系统控制了人、机器、环境等三个要素的协调运行，对配电设备结构进行改良设计提升了人机系统的应用价值。除了上述设计措施外，还应重视操控装置、显示装置、人机界面的改良设计，均有助于改善配电设施设备的综合性能。
1、显示装置。坚持配网建设的自动化改革，促进了产业结构的优化升级，使得配网分配电能、调控电能等指标均有改善，带动了产业收益水平的提升。显示装置是智能操控系统的另一个重要结构，通过显示设备能够及时反馈配电信息，为配电人员的生产提供指导。显示装置通过可视化的数值、文字、符号、标志、图形等人体可感知的刺激信号向“人”传递“机”的各种运行信息；视觉显示装置要根据人体相关测量参数，确定操作者与显示装置间的观察距离。
2、人机界面。智能系统的人机界面是人员和设备之间相互作用的区域，人机界面设计不合理将导致操作失误。新型配电设施设备融入了计算机技术，建立人机自动化的操作系统；再帮助配电人员分析电网的相关数据，提供一套完整的配电方案。人机界面的设计应能够保证系统运行的安全性，实际配电作业中指导人员正确操作，防止人为因素引起的配电事故。如：借助于人机界面，及时了解架空线路、配电变压器、隔离开关等动态，发现异常情况立即实施故障处理。
五、完善配电站二次设备状态的监测
随着电网规范范围的扩大，新型配电网建设项目正在广泛地实施，为推动社会电力事业改革提供了极大的帮助。与一次设备相比，二次设备最大的区别在于不直接与电能产生接触性的联系，在电力系统结构里属于辅助性的操控设备。配电站作业高峰期，利用二次设备配合一次设备能够及时地变换电压等级，让户安全地使用相匹配的等级电压。智能配电站建设期间需加强二次设备状态的监测工作，及时发现异常问题提醒值班人员尽快抢修处理。
1、及时发现异常。配电站的关键功能是变换电压等级，保证电能安全地提供给用户使用电能。二次设备进行状态监测工作，可在短时间内发现站内系统的异常情况，感应监测系统反馈回来的信号，判别是否有故障发生。如：当二次设备的绝缘性能受损，易对操作人员造成安全威胁，选用高性能的状态监测装置及时发现异常情况，告知技术人员提前处理问题。二次设备是配电站内部系统的辅助装置，对其添加状态监测模式可改善设备的作业效率，从局部上提升了整个电力系统的操控质量。如：二次设备运行期间，生产人员利用状态监测技术获取设备信息，感应到异常信号以及时通知检修处理。
2、辅助配电作业。智能操控系统运用于配电站控制，最终目的是维持系统日常作业的效率，防止其它因素干扰产生的破坏作用。经过长时间积累的生产经验，结合国内外现有的变电科技条件，智能配电站开始逐渐取代传统式变电场所，成为电力系统组建的新模式[5]。一次、二次设备是配电站的核心构成，少数配电站仅重视一次设备的安全保护，对二次设备的应用价值缺乏深刻的认识。作为辅助一次设备运行的装置，二次设备能够发挥出观察、监测、告警等多方面作用。因此，智能配电站建设或生产期间，也应重视二次设备状态的监测工作，及时发现异常情况紧急处理。
六、电网调度系统的自动化改造
配电网是电力系统的一个组成部分，解决配网作业期间的故障问题，应从整个电网环境实施优化改造，为配电网工作提供高效、稳定的配电条件。针对配电网运行存在的故障风险，笔者认为应建立自动化调度系统，辅助值班人员安全稳定地控制配电网，这是未来电网工程改造的必然趋势。新调度系统优化设计应重点考虑安全、监测、控制等几个主要模块，从而有效地防御了电网故障的发生。
1、安全模块。电力系统运行期间出现安全问题易受到行业的关注，设计安全模块是为了综合防范各类意外事故，提高配电网调度的安全系数。调度系统自动化设计应借助数据自动化处理平台，时刻关注电网运行参数的变化趋势，参照数据结果分析可能发生的故障或意外事故，避免对值班人员或设备造成危害。
2、监测模块。设计此模块对系统的输电、变电、配电等环节实施综合监测，提前发现系统调度的异常状态，提醒调度人员采取紧急措施处理[6]。监控器根据电网运行的频率大小、电流指数、电压荷载等标准，快速地判断系统的工作状态，监测到异常问题则自动启动安全保护功能，把电网故障损失控制在最小。
3、控制模块。电网调节控制模块的设计是自动化改造的核心内容，只有控制模块实现了自动化才能使电网真正地被改造。首先，电力系统里关键设备需进行改良设计，如：发电机、变压器、开关电源等，添加自动控制功能；其次，调度网络的自动化改造，利用计算机网络作为调度平台，提高电力系统的控制效率。
结论
总之，发电厂生产原始电能后需经过配电处理，以保证电能的电压等级符合用户用电设备的荷载指标，配电网是现代电网结构的重要组成部分。针对传统配电站建设存在的各种问题，国家积极倡导配网自动化建设模式，以综合改善配电网分配电能的作用。配网自动化改造期间，应主要考虑电网安全、故障保护、智能操控、物资管理等方面的问题，保证自动化改造活动的顺利实施。
【参考文献】
[1]王兰，梁国英.10kV配网系统自动化建设[J].城市发展研究，2009年04期.
[2]单勇，陈锋，王黎明.城市配电网工程建设自动化改造的趋势[J]，广东科技，2010年12期.
[3]涂怀强.电力工程配变智能监测终端系统研究[J].科技与企业，2009年28期.
[4]李燕平.重庆沙坪坝地调自动化主站系统的应用[J].重庆电力高等专科学校学报，2005年04期.
[5]杨兰，张艳平.电力系统自动化远方终端的研制[J].长沙电力学院学报(自然科学版)，2011年01期.
[6]崔吕红.基于人机工程学理论的配网自动化工程研究[J].科技管理研究，2011年06期.