配电自动化技术在配电网建设中的应用.pdf

2024 年第 1 期100中国高新科技能源电力|ENERGY&POWER配电自动化技术在配电网建设中的应用孙洪升杨杨国网江苏省电力有限公司灌南县供电分公司，江苏 连云港 223500摘要：文章阐述了配电自动化技术的概念、特点，分析了其在配电网建设中的作用，提出了配电网建设中配电自动化技术的应用要点，并对配电自动化技术应用可能存在的问题进行了探讨，如网络安全与隐私风险、技术兼容性问题等。研究表明，配电自动化为配电网建设提供了重要支撑，但也需要关注其应用过程中可能存在的风险，以实现其在配电网中的有效应用。关键词：配电自动化；配电网；监控；数据分析文献标识码：A中图分类号：TM761文章编号：2096-4137（2024）01-100-03DOI：10.13535/ki.10-1507/n.2024.01.28The application of distribution automation technology in distribution network constructionSUN Hongsheng,YANG YangState Grid Jiangsu Electric Power Co.,Ltd.,Guannan County Power Supply Branch,Lianyungang 223500,ChinaAbstract:The paper expounds the concept and characteristics of distribution automation technology,analyzes its role in the construction of distribution networks,and proposes the application points of distribution automation technology in the construction of distribution networks.It also discusses the possible problems in the application of distribution automation technology,such as network security and privacy risks,technical compatibility issues,etc.The research shows that distribution automation provides important support for the construction of distribution networks,but it is also necessary to pay attention to the possible risks in its application process to achieve its effective application in distribution networks.Keywords:distribution automation;distribution network;monitoring;data analysis随着社会电气化水平的不断提高，配电网作为直接面向用户的“最后一公里”电网，其可靠性和经济性对整个电力系统的高效运行具有关键性影响。然而，传统配电网存在管理水平落后、供电可靠性不高、电能质量差等问题。为实现配电网的安全高效运行，迫切需要引入新技术进行改造升级。1配电自动化技术概念与特点配电自动化技术是一种利用现代通信、计算和控制技术，实现对配电网的实时监测、远程控制和优化管理的技术。其主要特点包括：系统的高度集成化。能够实现对配电网的实时监测和远程控制，提高电力系统的运行效率和管理水平。技术的先进性。采用了现代通信、计算和控制技术，使配电自动化系统的数据采集、传输和处理能力大大提高。系统的智能化。能够根据用户负载特征和电价等因素，构建各类用户负载模拟模型，实现负载削峰填谷，保证电网安全稳定运行。自适应性强，能够在配网发生故障时自动解析网络拓扑，并根据优先级实现负载保护性削减，提高电网自愈能力。2配电自动化技术在配电网建设中的作用2.1提高电网可靠性配电自动化系统可以实现对电网运行状态的实时监测，当配电网络发生故障或异常时，能够快速定位故障点并自动施加保护控制，隔离故障区段，避免故障扩散，使正常供电区段不受影响。例如，配电线路自动化通过设置自动闭锁开关和线路自动化终端，发生故障时可以在 0.5s 内完成故障隔离、供电区段划分，大大缩短了停电时间。配变自动化可以实现配变负载在线监测，当负载超限时及时报警，避免过载造成的事故。同时，配电自动化还具有事故预警和风险评估功能，可以分析电网运行数据，发现电网潜在隐患，对电网健康状态进行评估，有助于电力部门进行预防性维护，避免重大事故发生。2.2提高电能质量配电自动化系统通过设置无功补偿装置、线路调压自动调压器等设备，可以进行无功补偿和电压调节，保持电压稳定在标准范围内，消除电压偏差对电器设备的影响。同时，配电自动化系统还具备谐波检测与滤波功能。通过设置谐波监测装置，可以实时监测电流、电压中的谐波含量和畸变率，一旦超标即启动有源滤波装置进行动态补偿和滤波，有效控制谐波污染。此外，配电自动化系统还能对电力质量事件进行检测记录，当遇到电压暂降、瞬变、失灵等事件时，能够精确捕获波形数据，进行事后分析，找到影响电能质量的根源，指导电网运维人员进行治理。3配电网建设中配电自动化技术的应用要点3.1设备监测与控制配电自动化系统通过在用户侧设置智能电能表和关键设备上增加配电自动化终端，实现对配电网负载的实时监测、分析和优化管理。例如，在配电变压器上设置温度、油位、气体在线监测装置，可以预测故障并定位异常部位；在开关设备上安装电流、电压、断路器行程等监测装置，实现对断路器机械和电气性能的在线监测。为进一步提高供电可靠性，可在重要用户配电房内设置配电自动化终端，实现对关键负荷电流、电压、功率等参数的实时测量，并在发生超限或故2024 年第 1 期101中国高新科技ENERGY&POWER|能源电力障时启动自动供电切换程序。配电自动化系统还可集成气象信息系统，远程发送指令对线路开关及防雷装置进行操作，以防范雷击故障。这些设备监测与控制措施实现了对配电设施状态的全方位视图，有助于电网设备的状态检修与风险管理，确保配电系统安全高效运行。3.2远程监控和数据分析配电自动化系统能够实现对配电网运行信息的远程监控和数据分析。通过通信网络，配电设备与控制中心相连，使操作人员可以实时监视关键参数，如负载电流、电压、功率、变压器温度、开关及保护装置的状态等。配电网的拓扑结构、负荷分布、故障报警等信息可以直观显示在监控界面上，帮助操作人员全面掌握配电网运行状态。大量实时数据存储在配电自动化系统的数据库中，可以结合历史数据进行多维分析。例如，统计不同供电区域的负载曲线、峰谷差、负载率，评估电网负荷增长态势，为电网规划提供依据。针对重要用户，进行负荷监测和电能质量分析，诊断电力质量问题，并提出改善措施。此外，数据库中的保护装置动作记录、故障波形等数据可用于事故分析和故障类型识别，找到故障原因，制定预防措施。3.3负载管理与优化配电自动化系统能够实现对配电网负载的实时监测、深度分析和优化管理。通过智能电能表和检测设备，系统能够收集用户负载曲线、电力质量等信息。汇总后的数据可用于负荷统计模型，以评估各区域电量需求和最大负荷，为电网运维提供依据。此外，根据用户负载特征和电价等因素，系统可构建各类用户负载模拟模型，预测电网负载情况，发现重负荷区段。系统进而可以通过供需响应技术，调节可控设备用电时间，实现负载削峰填谷，确保电网安全稳定运行。除了负载监测和建模，配电自动化系统还能进行负载优化控制。例如，集成办公楼空调、街道照明等可控负载，在供电紧张时，通过自动化系统进行远程调度，快速削减负载。此外，系统还可以设置自适应保护系统，在配网故障时，自动解析网络拓扑，根据优先级实现负载保护性削减，提高电网自愈能力。配电自动化技术在配电网建设中的应用见表 1。表1配电自动化技术在配电网建设中的应用应用要点措施关键参数设备监测与控制增加配电自动化终端，实现智能控制温度、油位、气体在线监测装置远程监控和数据分析实时监视运行状态，进行多维数据分析负载电流、电压、功率参数等负载管理与优化调节用电时间，实现削峰填谷用户负载曲线、峰谷情况等4配电自动化技术在配电网建设中的应用问题及对策4.1网络安全与隐私风险配电自动化系统极度依赖通信网络实现对设备和系统的连接，这使其面临网络安全和隐私数据泄露的风险。黑客可以通过钓鱼网站、木马病毒等方式获取用户密码，进而入侵配电自动化系统，造成严重后果，如 2017 年里约热内卢一次大规模停电事件就被认为是由黑客入侵监控系统导致。此外，配电自动化系统连接的智能电表等终端设备采集了大量用户用电数据，这些敏感信息一旦被泄露，可能会引发严重的隐私风险，如 2019 年伦敦一家功率质量监测设备供应商就曾出现数百万用户数据泄露事件。因此，为保障用户信息安全，必须对设备访问进行隔离与加密，建立完善的用户权限管理机制，避免未经授权访问隐私数据。配电控制网络还面临来自内部人员的信息安全风险。操作人员可以直接访问系统控制指令，一旦发生内部泄密或违规操作，就可能造成类似大面积停电这样的事故。因此，应建立员工行为审计机制，对重要操作步骤进行记录，以追溯责任，杜绝人为误操作和破坏风险。综上，要构建一个安全的配电自动化系统，必须采取全面的安全防护措施。包括：设立网络边界防火墙，对进入系统的网络流量进行严格监控；使用虚拟专用网络 VPN 技术，对系统进行逻辑隔离；实施数据加密传输，防止通信内容被截获；开展持续的渗透测试，发现系统漏洞并及时补丁，确保系统的持续安全性。4.2技术兼容性与升级困难配电自动化系统涉及配电设备、通信网络、软件系统等多个层面，这些技术与设备往往来自不同厂商，存在兼容性问题。如果设备接口、通信协议不统一，会使这些异构系统无法正常联接，导致数据交换困难。例如，在采集终端方面，不同厂家的采集设备支持的通信接口和协议可能不兼容，直接集成到监控系统中会因通信故障而导致监测盲区。这就需要在系统设计中定义统一的接口标准，或增加中间转换设备进行协议转换，以实现对多种采集终端的兼容接入。在软件系统方面，早期配电自动化系统使用的 SCADA 监控软件、数据库、操作系统版本可能过时，功能不足，与新应用系统集成存在困难。这需要通过软件升级或更换新的软硬件平台，逐步实现系统的兼容向上，但是软件和平台升级方面需要重大投入，且换代过程中可能影响系统稳定运行。此外，信息系统与业务流程和人员技能之间也存在兼容性问题。新的自动化系统商业模式和操作模式不同，如果人员技能和管理方式不能适应，也会导致系统效能无法充分发挥，这需要改变（下转第113页）2024 年第 1 期113中国高新科技ECOLOGICAL ENVIRONMENT|生态环境并可以有效控制与操作实际工作情况。对于此设备而言，其能够通过可编程控制器控制系统，使输入和输出等实现一体化操作。与此同时，通过对扩展模块加以搭配，可以使其具有可靠的性能，有效应用于工业控制领域。3结语综上所述，餐厨垃圾处理设备具有低能耗、小型化及自动化等功能，可以进一步提升餐厨垃圾的整体处理效果。处理餐厨垃圾后，可以去除餐厨垃圾中多数的水分、盐分和油分，保留垃圾中的养分。同时，还可以减少垃圾中固体部分造成的土壤盐碱化，降低垃圾运输成本。在实际处理过程中采用油水分离机，可以回收垃圾中的油脂，提升堆肥及生物降解效率。对于水循环系统而言，油水分离过程中溢出的水分，可以使用水箱进行过滤和沉淀，最后在破碎腔中进入，循环利用水资源，提升节水效果，减少设备处理过程中的用水量。因此，需要对餐厨垃圾加以使用，以此有效实现垃圾资源化，提高环境保护水平，使城市环境得到改善。作者简介：潘健敏（1975-），男，江苏灌南人，供职于南京中科乾安智能科技有限公司，研究方向：环保科技、垃圾处理。参考文献1 罗文苑，刘鹏，徐超小型餐厨垃圾处理设备的设计J广船科技，2016，36（3）：19-212 王义文，付鹏强，宋锦东，等一种中小型餐厨垃圾处理设备的设计 J现代制造技术与装备，2020，56（7）：111-113，1173 冯珂小型餐厨垃圾处理设备的应用研究 J环境与发展，2020，32（5）：235，2374 刘玉德，绳以健小型餐厨垃圾处理设备研究 J粮油加工，2019，12（1）：107-1105 杜志勇城市餐厨垃圾处理技术现状与展望 J农业工程，2020，10（5）：52-56（责任编辑：周羿廷）传统管理思维，对员工进行新的操作技能培训。总之，对于配电自动化存在的多方面兼容性问题，必须采取统一标准、平台升级、人员培训等手段加以解决，才能实现不同技术体系的有效集成，发挥自动化效益。电力企业需要做好技术路线规划，采取渐进的系统升级策略。4.3人员培训与管理挑战推广配电自动化系统，对电力企业的人员培训和管理也提出了新的挑战。自动化系统集成了多项新技术，如物联网、大数据、云计算等，对传统操作人员知识结构提出了更高要求。如果人员不掌握新系统的运维技能，就无法发挥自动化效益。例如，新的配变监控终端可以采集变压器的各项运行数据，但如果操作人员不了解数据分析方法，就无法利用这些数据进行设备状态评估和故障预测，也无法实现设备的状态检修。此外，新系统采用的先进软硬件平台及调度控制模式也需人员重新适应，如果人员停留在传统手工操作模式，会成为自动化发展的阻碍。因此，电网企业必须开展全面的培训计划，通过理论学习、模拟演练、岗位实训等方式，帮助操作人员适应新系统，掌握新技能。还要更新管理理念，建立以数据为驱动的工作流程，充分发挥自动化效能，这需要企业投入更多资源进行人才培养和组织变革。此外，如果管理层没有认识到自动化带来的变化，仍坚持传统人员编制和管理模式，也会制约发展。这就要求管理者树立数字化转型思维，调整组织架构，打造一支掌握自动化技术的精干化人才队伍。只有迎合自动化技术发展的人才培养和管理创新，才能获得配电自动化的全部效益。5结语总体看来，配电自动化技术为配电网的建设与发展提供了有力支撑。自动化系统实现了对配电网络的全面监测、控制和优化管理，大幅提高了电网运行的可靠性、经济性、安全性与智能化水平。随着智能电网建设的推进，预计配电自动化技术将获得更大发展。一方面，物联网、云计算等新技术不断成熟，会推动自动化向着精细化、综合化方向发展；另一方面，随着对系统安全、运维效率、管理变革等方面的要求提高，配电企业也必将加大自动化建设力度。作者简介：孙洪升（1996-），男，山东安丘人，国网江苏省电力有限公司灌南县供电分公司项目经理、助理工程师，研究方向：配电网建设及配网运行维护。参考文献1 孙杰5G 技术在增量配电网配电自动化中的应用研究 J电气时代，2023（3）：35-372 杨偲配电自动化技术在智能配电网建设中的应用研究 J电子测试，2022，36（20）：113-1153 唐易民配电网自动化技术在农村电力系统中的应用 评配电自动化运维技术J机械设计，2020，37（10）：1554 陈育钿配电自动化技术在农村配电网中的应用浅析J农村电气化，2019（9）：60-615 李兰配电自动化技术在智能配电网建设中应用探讨J科技创新与应用，2017（7）：203（责任编辑：周羿廷）（上接第101页）