电力系统主网调度与配网运行自动化技术

前言

随着近年来社会各领域的快速发展，从而对电力能源的需求量逐渐升高，配网系统的稳定运行与故障快速处理是保证供电可靠性的关键环节。传统模式中，配网调度与终端设备的信息交互过程中存在滞后性，故障定位与复电效率受到极大限制，易引起用户感知明显的停电问题。配网调度系统与自动化终端的高效信息交互，是实现故障快速响应的重点。借助智能终端可实时采集数据，并与调度系统联动，明显缩短故障处理周期，为无感停电目标的实现夯实基础。基于此，把 AI 技术融入配网领域成为新方向。基于AI 的智能诊断技术可让开关设备实时监测自身状态，精准预测潜在故障，从被动抢修转向主动预防，对提高配网自动化水平具有重要意义，其也为电力系统自动化技术的创新发展提供新思路。

1. 本选题的创新性、研究意义与学术价值分析

1.1 本选题的创新性

本选题的创新性主要体现于，对配网调度系统与自动化终端信息交互的深层挖掘及AI 技术的创新应用。在信息交互方面，打破传统单向、低效的信息传递模式，构建起实时、双向且高度融合的交互体系。通过多种数据融合技术，把配网运行中的各种数据，如设备状态、负荷变化、故障信号等进行整合，为调度决策提供全面、精准的数据支持[1]。

1.2 本选题的研究意义

配网调度与终端的高效信息交互，能加速故障定位和复电决策，结合AI 预测性维护，可最大限度缩短停电时长，甚至实现无感停电，明显提升用户的用电体验，减少停电造成的损失。并且，推动配网运行从传统模式向智能化转型，提高电力系统运行的经济性和稳定性，为构建高效、可靠的现代电力系统提供实践依据，满足电力行业智能化、自动化发展的需求。

1.3 本选题的学术价值

从理论角度看，深化配网信息交互机制与AI 诊断技术的融合研究，可丰富电力系统自动化的理论体系，为多源数据协同调度、智能故障预测等领域提供新的研究视角。在技术方面，探索智能交互与诊断方法，可为同类复杂系统的自动化升级提供借鉴，促进电力工程与人工智能交叉学科的发展，具备了重要的学术参考价值[2]。

2. 电力系统主网调度与配网运行自动化技术

2.1 配网调度系统与自动化终端的信息交互体系构建

配网调度系统与自动化终端的信息交互是实现配网自动化的核心纽带，其体系设计需重视数据的实时性与传输的可靠性。系统运用“终端感知-边缘处理-云端决策”三级架构，终端层设置了馈线终端（FTU）、配变终端（TTU）等设备，通过温度、电流、电压等传感器采集设备运行参数，并且集成边缘计算模块对原始数据进行降噪、特征提取等预处理，减少无效数据的传输量。通信层应用“有线 + 无线”融合模式，以太网等有线通信支持核心区域高带宽数据传输，保证开关状态、故障信号等重要信息的毫秒级交互；5G 专网覆盖偏远区域，通过动态频谱调整适配负荷波动场景下的数据传输需求。调度中心搭建数据中台，（如图1 所示）智能电能管理系统的数据分析功能，可将多终端数据整合为配网运行动态模型，实现从“单点监测”到“全域协同”的信息交互升级，为故障处理与调度决策提供全景数据支撑[3]。

2.2 信息交互故障快速复电机制的设计

当发生故障时，信息交互体系开启闭环响应流程。自动化终端在故障瞬间捕捉电流骤变、电压跌落等特征信号，通过边缘计算初步判断故障的类型以后，把压缩后的特征向量实时传输到调度系统。调度中心的智能决策模块根据配网拓扑结构和历史故障数据，采用支持向量机算法迅速定位故障点，定位时间控制在 10 秒内，精度达 30 米范围。复电策略生成环节应用强化学习模型，根据故障类型自动匹配最优方案。单相接地故障优先触发联络开关转供，三相短路故障则开启多电源协同供电。终端设备经时间同步技术实现开关动作的毫秒级配合，保证故障隔离和负荷转移的无缝衔接。比如，当检测到支线故障时，系统指令故障点的上游开关跳闸隔离故障，并且控制联络开关闭合达到负荷转供，非故障区域复电时间可缩短到20 秒内，明显降低用户的感知度[4]。

图1 智能电能管理系统

2.3AI 驱动的开关设备状态监测与故障预测系统

开关设备是配网中的关键节点，其状态监测和故障预测借助 AI 技术实现智能化升级。感知层在开关设备设置多维度的传感器阵列，实时采集触头温度、操作机构振动、绝缘气体湿度等 12 种数据，采样频率为 2kHz，能够捕捉瞬时异常。数据通过边缘节点预处理后，传输到 AI 诊断系统构建设备运行特征库。诊断系统借助联邦学习框架，在保护数据隐私的同时有效整合多区域设备的数据，用于通用故障识别模型的训练。对于真空断路器、SF6 断路器等各种类型的设备，利用迁移学习优化模型参数，让机械故障的识别精准度达到 97.0% 。预测模块利用注意力机制LSTM 网络，剖析设备退化趋势，可提前 48 小时预警触头磨损、弹簧老化等潜在故障，预测精准度达 90.0% 以上，可为计划性检修提供精准依据，转变传统的“事后维修”模式[5]。

2.4 无感停电的技术整合路径与实践应用

无感停电的实现需整合信息交互、快速复电和智能诊断等技术，建立起“预防-隔离-转移”三维体系。预防层结合AI 预测结果，经过智能电能管理系统的分时用能分析功能，在负荷低俗期自动生成最小影响检修计划，规避用户的用电高峰；隔离层运用自适应重合闸技术，根据故障率动态调整动作策略，减少瞬时故障停电次数；转移层利用数字孪生仿真技术，预测负荷转移对电压质量的干扰，保证用户端电压波动 <±3.0% 。在实践应用过程中，某城市配网利用这种技术体系实现故障处理时间缩短 60.0% ，年度用户停电感知率降低至0.3 次/户以下。未来可引入量子点传感器提高检测的灵敏度，根据元宇宙技术构建虚拟调试环境，进一步优化复电策略，推动配网运行向“零感知”停电升级。这种技术的应用既可提高供电的可靠性，还可重塑用户对电力服务的体验认知，为配网自动化技术的发展奠定坚实基础[6]。

结论

总之，配网调度系统与自动化终端之间信息的高效交互，可为故障快速复电、实现无感停电夯实基础。以 AI 技术为基的智能诊断技术使开关设备可实时监测和精准预测潜在故障，根据智能电能管理系统的数据分析功能，推动配网运行自动化向更高阶发展，为电力系统稳定、高效运行提供技术支持，有利于电力行业实现智能化升级。

参考文献：

[1]翁燕霞.电力系统中配电网自动化技术的应用[J].光源与照明，2023，（10）：207-209.

[2]谭金伟，郝明光.电力工程系统中的自动化技术应用 10kV 配网自动化规划建设[J].葡萄酒，2025，（2）：0199-0200.

[3]丁一原.配网自动化技术在电力系统中的应用[J].电力系统装备，2022，（02）：16-18.

[4]陆凯.主网调度和配网运行自动化研究[J].光源与照明，2022，（04）：186-188.

[5]余仕培.电力系统中配网自动化智能模式的应用研究[J].光源与照明，2024，（11）：162-164.

[6]龚文豪.电力系统配网自动化技术研究及应用[J].科学与信息化，2021，（30）：77-80.