论文部分内容阅读
摘 要：电能是现代社会生产、生活所需的核心能源，高质量的电能供给，则对配电系统的工作性能提出了明确要求。基于此，本文以配电自动化技术作为分析对象，就该技术在配电生产中的应用优势、应用方法展开分析，给出基于多技术的工作系统，针对系统构建、所用核心技术和训练方法进行介绍，最后选取实例进行配电自动化的应用分析。以期通过研究明晰理论，为后续具体工作提供参考。
关键词：配电自动化；配电生产；供电质量；通信技术
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）33-0115-02
前 言
配电自动化（Distribution Automation）是指以配电网一次网架和设备为基础，综合利用计算机、信息及通信等技术，并通过与相关应用系统的信息集成，实现对配电网的监测、控制和快速故障隔离，以此提高供电可靠性、改善供电质量。该技术的出现和应用，可视作现代技术发展的体现，也切实提升了配电生产整体工作的有效性。对配电自动化在配电生产中的应用进行研究具有突出意义。
1 配电自动化在配电生产中的应用优势
1.1 提升生产作业安全性
配电自动化技术的应用，直接优势是提升了配电生产作业的安全性。在此前工作中，各地电力系统时常出现短路、断路等问题，影响供电作业，也可能导致触电事故，我国2010～2015年间，因配电生产环节事故致死人数年均超过260人[1]。在配电自动化技术条件下，当电力系统出现异常，自动化技术下的工作设备可以首先侦知该问题，并给出警报，使问题得到及时发觉和处理。与此同时，传统模式下故障排除过程中的安全隐患也得以解除，分布于各处的工作构件，可以较为有效的提供事故地点，便于人员进行针对性处理，降低安全隐患。
1.2 提升生产供电质量
我国供电质量近年来逐渐上升，核心城市可以达到“四个9”的水平（供电10000h，允许停电1h），主要城市也能达到“三个9”的标准（供电1000h，允许停电1h）。为进一步保证其他地区的供电质量，配电自动化技术得到了进一步的重视。在实际工作中，无论电力系统配电生产的何种环节出现问题，主要该环节得到了智能化监控，问题往往能够得到预先察觉。如变电器工作负荷过大的问题，常规模式下，在变压器损坏后问题才得到处理，造成供电质量下降。配电自动化技术下，当变压器过负荷运行时，就能得到发觉，进行设备更换或者参数调整，避免问题处理的滞后性。
2 配电自动化在配电生产中的应用方法
2.1 系统构建
以常规电力系统的配电生产作为对象，配电自动化技术应用需要依托稳定的架构，以拓扑学原理来看，系统架构分为单片机、传感器、通信元件、附属设备四个模块，其中单片机是架构的核心。常规工作模式下，由传感器进行数据信息的实时收集，包括系统工作下的各个维度，将所获数据通过通信元件传输给单片机，由单片机进行信息辨识[2]。如果各个维度信息正常，表明电力系统工作态势良好；单片机不动作；如果传感器传输的信息存在异常，单片机对该问题进行辨识后，会通过通信元件下达指令，由执行结构进行进一步动作，如切断电源、发出警报等。附属结构包括数据存储器、数字化显示设备等，保证工作可视化，有助于人员通过设备进行配电生产的控制。
2.2 核心技术
配电自动化的应用，其核心技术包括单片机技术、传感器技术、通信技术以及集成技术等，这些技术的联合应用，使整体工作被纳入统一的管理系统下，其工作流程（2.1）已经有过介绍，在上述技术基础上，为强化系统的工作能力，额外采用CAN总线技术、分布式监控技术和集中管理技术，对系统进行控制。CAN总线技术工作原理如图1所示。在CAN总线技术下，现场总线分为若干接口，每个接口对应一条独立的通信信道，该信道又对应一台独立的工作设备，不同设备可以拥有类似功能，也可拥有不同功能，但指令下达时，均以独立信道进行传输，保证通信质量。以CAN总线技术为支持，分布于电力系统各处的监控设备，可以独立进行信号传输，汇总至监控管理处，由监控管理处进行集中管理，了解实时的工作态势，做好调整和优化，保证供电稳定性和安全性。
2.3 训练方法
配电自动化技术强调的是信息采集、辨识、存储、指令执行等所有工作的一体化，需要来自智能设备的支持，智能设备的工作质量，则依托于机器训练方式，考虑到配电自动化技术应用环境的特殊性，拟通过降维训练的方式提升系统对各类问题的辨识效果，主要方式为K近邻算法[3]。如针对变压器进行的监控工作，可分为三个基本维度，即温度维度、电流维度和电压维度，在常规作业态势下，变压器的电流、温度和电压是以标准参数为基础上下波动的，但不会超过极限值，以V表示电压，变压器电压变化将以数列的形式存在：
V=[V最小；V-n…V-2；V-1；V；V1；V2…Vn，V最大]
以最大值和最小值作为边界，可以生成K近邻算法下的定义域，之后收集变压器工作样本2000个以上，投入到该定义域内，样本自动进行分布，将结果输入单片机。实际工作中，通过传感器收集变压器的电压值，由单片机进行辨识，只要电压值处于定义域内，智能设备即可辨识其工作正常，反之则通过自动调整和警报予以应对。其他维度的训练同样以各自定义域为基准进行，以确保任何维度出现问题都能得到侦知和处理。
3 实例分析
3.1 配电自动化应用概况
2015年，某地进行配电自动化技术的应用改造，完成后即投入使用，对该地2015～2017年两年间的工作资料进行收集和分析，了解该地配电安全问题发生数、系统对问题的辨识率、辨识时间以及故障处理时间。同时收集该地2012～2014年工作资料，同样了解配电安全问题发生数、故障处理时间，因该阶段当地未进行配电自动化技术改造，故不对系统辨识率、辨识时间进行对比。此外，因样本数较为有限，额外通过参数收集的方式，将当地配电生产情况制作为分析模型，利用参数调整法分析其对问题的辨识率、辨识时间以及故障处理时间。
3.2 配电自动化应用/模拟结果
对该地两个时期的工作态势以及模拟工作态势进行收集，所获结果如表1。
从结果上看，完成配电自动化技术改造后，当地安全问题发生数明显下降，问题的辨识率达到90%以上，辨识时间和处理时间为分为4.58s和1.3min，较改造前出现了很大幅度的提升。需注意的是，模拟组各项指标较改造组依然具有优势，这是由于配电自动化技术的实际应用受到通信距离、干扰水平的影响无法尽善尽美，也为后续工作的优化提供了一定思路。
4 总 结
综上，配电自动化技术在配电生产过程中发挥着重要作用，既能够提升作业安全性，也能提升供电质量。其具体应用强调多项技术的集成，包括通信技术、单片机技术等，要求通过降维训练的方式保证系统的工作能力，并构建有效的整體架构。实例分析证明了上述理论的价值，可作为经验参考予以推广。
参考文献
[1]齐 艺，孙畅岑.配电自动化终端设在电力配网自动化的应用[J].电子技术与软件工程，2018（18）：117.
[2]肖一兵.面向供电可靠性的配电自动化终端优化配置研究[J].中国设备工程，2018（17）：131～132.
[3]易梦雄.电力自动控制在低压配电系统中的运用[J].重庆电力高等专科学校学报，2017，22（06）：33～35.
收稿日期：2018-10-3
作者简介：赵元朋（1973-），男，高级工，大专，任生产副所长。
关键词：配电自动化；配电生产；供电质量；通信技术
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）33-0115-02
前 言
配电自动化（Distribution Automation）是指以配电网一次网架和设备为基础，综合利用计算机、信息及通信等技术，并通过与相关应用系统的信息集成，实现对配电网的监测、控制和快速故障隔离，以此提高供电可靠性、改善供电质量。该技术的出现和应用，可视作现代技术发展的体现，也切实提升了配电生产整体工作的有效性。对配电自动化在配电生产中的应用进行研究具有突出意义。
1 配电自动化在配电生产中的应用优势
1.1 提升生产作业安全性
配电自动化技术的应用，直接优势是提升了配电生产作业的安全性。在此前工作中，各地电力系统时常出现短路、断路等问题，影响供电作业，也可能导致触电事故，我国2010～2015年间，因配电生产环节事故致死人数年均超过260人[1]。在配电自动化技术条件下，当电力系统出现异常，自动化技术下的工作设备可以首先侦知该问题，并给出警报，使问题得到及时发觉和处理。与此同时，传统模式下故障排除过程中的安全隐患也得以解除，分布于各处的工作构件，可以较为有效的提供事故地点，便于人员进行针对性处理，降低安全隐患。
1.2 提升生产供电质量
我国供电质量近年来逐渐上升，核心城市可以达到“四个9”的水平（供电10000h，允许停电1h），主要城市也能达到“三个9”的标准（供电1000h，允许停电1h）。为进一步保证其他地区的供电质量，配电自动化技术得到了进一步的重视。在实际工作中，无论电力系统配电生产的何种环节出现问题，主要该环节得到了智能化监控，问题往往能够得到预先察觉。如变电器工作负荷过大的问题，常规模式下，在变压器损坏后问题才得到处理，造成供电质量下降。配电自动化技术下，当变压器过负荷运行时，就能得到发觉，进行设备更换或者参数调整，避免问题处理的滞后性。
2 配电自动化在配电生产中的应用方法
2.1 系统构建
以常规电力系统的配电生产作为对象，配电自动化技术应用需要依托稳定的架构，以拓扑学原理来看，系统架构分为单片机、传感器、通信元件、附属设备四个模块，其中单片机是架构的核心。常规工作模式下，由传感器进行数据信息的实时收集，包括系统工作下的各个维度，将所获数据通过通信元件传输给单片机，由单片机进行信息辨识[2]。如果各个维度信息正常，表明电力系统工作态势良好；单片机不动作；如果传感器传输的信息存在异常，单片机对该问题进行辨识后，会通过通信元件下达指令，由执行结构进行进一步动作，如切断电源、发出警报等。附属结构包括数据存储器、数字化显示设备等，保证工作可视化，有助于人员通过设备进行配电生产的控制。
2.2 核心技术
配电自动化的应用，其核心技术包括单片机技术、传感器技术、通信技术以及集成技术等，这些技术的联合应用，使整体工作被纳入统一的管理系统下，其工作流程（2.1）已经有过介绍，在上述技术基础上，为强化系统的工作能力，额外采用CAN总线技术、分布式监控技术和集中管理技术，对系统进行控制。CAN总线技术工作原理如图1所示。在CAN总线技术下，现场总线分为若干接口，每个接口对应一条独立的通信信道，该信道又对应一台独立的工作设备，不同设备可以拥有类似功能，也可拥有不同功能，但指令下达时，均以独立信道进行传输，保证通信质量。以CAN总线技术为支持，分布于电力系统各处的监控设备，可以独立进行信号传输，汇总至监控管理处，由监控管理处进行集中管理，了解实时的工作态势，做好调整和优化，保证供电稳定性和安全性。
2.3 训练方法
配电自动化技术强调的是信息采集、辨识、存储、指令执行等所有工作的一体化，需要来自智能设备的支持，智能设备的工作质量，则依托于机器训练方式，考虑到配电自动化技术应用环境的特殊性，拟通过降维训练的方式提升系统对各类问题的辨识效果，主要方式为K近邻算法[3]。如针对变压器进行的监控工作，可分为三个基本维度，即温度维度、电流维度和电压维度，在常规作业态势下，变压器的电流、温度和电压是以标准参数为基础上下波动的，但不会超过极限值，以V表示电压，变压器电压变化将以数列的形式存在：
V=[V最小；V-n…V-2；V-1；V；V1；V2…Vn，V最大]
以最大值和最小值作为边界，可以生成K近邻算法下的定义域，之后收集变压器工作样本2000个以上，投入到该定义域内，样本自动进行分布，将结果输入单片机。实际工作中，通过传感器收集变压器的电压值，由单片机进行辨识，只要电压值处于定义域内，智能设备即可辨识其工作正常，反之则通过自动调整和警报予以应对。其他维度的训练同样以各自定义域为基准进行，以确保任何维度出现问题都能得到侦知和处理。
3 实例分析
3.1 配电自动化应用概况
2015年，某地进行配电自动化技术的应用改造，完成后即投入使用，对该地2015～2017年两年间的工作资料进行收集和分析，了解该地配电安全问题发生数、系统对问题的辨识率、辨识时间以及故障处理时间。同时收集该地2012～2014年工作资料，同样了解配电安全问题发生数、故障处理时间，因该阶段当地未进行配电自动化技术改造，故不对系统辨识率、辨识时间进行对比。此外，因样本数较为有限，额外通过参数收集的方式，将当地配电生产情况制作为分析模型，利用参数调整法分析其对问题的辨识率、辨识时间以及故障处理时间。
3.2 配电自动化应用/模拟结果
对该地两个时期的工作态势以及模拟工作态势进行收集，所获结果如表1。
从结果上看，完成配电自动化技术改造后，当地安全问题发生数明显下降，问题的辨识率达到90%以上，辨识时间和处理时间为分为4.58s和1.3min，较改造前出现了很大幅度的提升。需注意的是，模拟组各项指标较改造组依然具有优势，这是由于配电自动化技术的实际应用受到通信距离、干扰水平的影响无法尽善尽美，也为后续工作的优化提供了一定思路。
4 总 结
综上，配电自动化技术在配电生产过程中发挥着重要作用，既能够提升作业安全性，也能提升供电质量。其具体应用强调多项技术的集成，包括通信技术、单片机技术等，要求通过降维训练的方式保证系统的工作能力，并构建有效的整體架构。实例分析证明了上述理论的价值，可作为经验参考予以推广。
参考文献
[1]齐 艺，孙畅岑.配电自动化终端设在电力配网自动化的应用[J].电子技术与软件工程，2018（18）：117.
[2]肖一兵.面向供电可靠性的配电自动化终端优化配置研究[J].中国设备工程，2018（17）：131～132.
[3]易梦雄.电力自动控制在低压配电系统中的运用[J].重庆电力高等专科学校学报，2017，22（06）：33～35.
收稿日期：2018-10-3
作者简介：赵元朋（1973-），男，高级工，大专，任生产副所长。