電氣自動化在電力系統中的應用綜述

潘建平

摘 要：近年來，我國電氣自動化技術發(fā)展飛速，部分成果已相對比較成熟，在電力系統得到了廣泛的應用。目前，電力系統中電氣自動化技術的應用主要涉及四個方面：電廠監(jiān)控、變電站自動化、電網自動化調度及配電自動化。本文對電氣自動化在電力系統中幾個方面的應用做了簡單的闡述。

關鍵詞：電氣自動化；電力系統；應用

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）17-0131-02

電氣自動化技術在電力系統中的應用是指在電力系統中利用具有電氣參數測量、數據傳輸和控制保護功能的裝置或設備，通過信號處理裝置和數據傳輸系統自動測量、監(jiān)控電力系統各元件、單個電壓等級系統或整個系統的運行狀態(tài)，并進行必要的調節(jié)和控制，保證電力系統安全經濟運行和具有符合要求的電能質量。

1 電力系統對電氣自動化控制的要求

1.1 電力系統控制的信息化要求

目前，我國各行各業(yè)正逐步向信息化發(fā)展，為了滿足社會和經濟水平的發(fā)展要求，電力行業(yè)也必須努力提高自身的信息化水平。同時，就電力行業(yè)本身來說，國家對生產單位電能的能源消耗的要求和對企業(yè)生產過程中對環(huán)境產生的影響要求越來越高，這就要求企業(yè)切實降低自身的發(fā)出單位千瓦時電能的能耗，提高系統的系統運行效益，電力系統中電氣自動化技術的應用能有效解決這些問題。電氣自動化技術是在信息化的基礎上發(fā)展起來，它具有一般控制系統自動操控機器運行的優(yōu)勢，同時由于信息化技術的大量應用，也具備了數據采集、傳輸和分析的功能，方便了電力運行部門對電力系統的監(jiān)控，大大提高了電力系統的運行效率。目前，我國正在大力提倡發(fā)展堅強可靠的智能電網，電氣自動化技術在電力系統的應用將大大促進我國智能電網的建設水平。

1.2 電力系統的安全可靠性要求

“經濟發(fā)展，電力先行”，電力行業(yè)是其它各行各業(yè)的發(fā)展基礎，小到居民日常生活，大到企業(yè)的生產、發(fā)展無不和電力系統有著緊密的聯系。我國已進入電氣化社會，電力系統已成為社會和經濟安全穩(wěn)定發(fā)展的重要支柱，對電力系統的安全穩(wěn)定供電的要求也越來越強。這就要求電力系統的故障反應能力快速，設備控制和操作簡單，當電力系統發(fā)生故障時，要求能夠在最短的時間內做出診斷和修復。電氣自動化技術不同于傳統電力系統采用的物理控制方式，具有操作控制簡單、穩(wěn)定可靠的突出優(yōu)點，將它應用于電力系統，可以實現自動化和智能化的控制，及時發(fā)現電力系統中的故障并做出相應的調整。

2 電氣自動化技術在電力系統中的應用

2.1 電氣自動化監(jiān)控技術在發(fā)電廠的應用

在電力生產部門，電氣自動化技術的應用將有助于企業(yè)降低能耗，提高電能生產效率，實現環(huán)保部門要求的節(jié)能減排目標。

2.1.1 電廠用電系統的特點

發(fā)電廠是整個電力系統電能的直接來源，它的安全可靠性將直接影響整個電力系統的安全可靠性。廠用電設備數量眾多而且布置分散，一般分散安裝于各配電室和電動機控制中心，不方便運行集中的管理。發(fā)電廠廠用電系統是一個配電系統的同時又和外部電網的輸電系統相連，這就造成了廠用電系統電壓等級復雜性和廠用電網絡結構的復雜性，同時也對廠用電保護的配置和整定提出了較高的要求。前面提到電氣電動化保護自動裝置可靠性高，動作速度快，在電廠用電系統中應用電氣自動化技術可以確保發(fā)電廠的運行安全穩(wěn)定性滿足電力系統的要求。

2.1.2 電廠電氣自動化監(jiān)控技術及其發(fā)展趨勢

電廠電氣自動化系統主要包含遠程監(jiān)測保護終端、數據傳輸網絡以及監(jiān)控中心三大部分。遠程監(jiān)測保護終端是指分布在發(fā)電現場的實現對電氣設備保護、監(jiān)測功能的電氣自動化設備，它是發(fā)電廠中監(jiān)測、保護工作的具體執(zhí)行機構。由于廣泛采用先進的電子技術，遠程監(jiān)測保護終端可靠性高、速度快、穩(wěn)定性好，它的應用是電廠用電系統可靠運行的強有力的保障；數據傳輸網絡是電廠電氣自動化系統的重要組成部分，在遠程監(jiān)測保護終端獲取數據后必須保證數據正確傳輸到監(jiān)控中心才能夠確保整個系統的正常運行，發(fā)電廠運行電壓等級高，對數據傳輸過程中的電磁輻射干擾強，目前電廠一般采用電纜現場總線和光纖通信的方式來傳輸數據，將高電壓對數據的影響降到了最低；監(jiān)控中心是電廠電氣自動化系統和監(jiān)控人員交互的平臺，通過它監(jiān)控人員可以對電廠各類電氣設備進行實時監(jiān)控、管理。

未來電廠電氣自動化系統的發(fā)展趨勢是嵌入式工業(yè)以太網技術的應用和綜合化智能技術的運用。

2.2 變電站自動化

變電站是電力系統中兩個或多個電壓等級的聯系樞紐，是電能傳輸配送的重要環(huán)節(jié)，變電站自動化的實現將大大提高整個電網自動化的水平，提高電網的安全可靠性。

變電站自動化主要包括兩個重要內容，一方面是對正常運行時的電氣設備進行監(jiān)視和操作，收集變電站運行數據，另一方面是對故障設備的迅速切除，恢復電力系統正常運行。正常運行時，測量、監(jiān)視設備利用先進的電氣自動化技術完成電氣量的采集和傳輸工作。發(fā)生故障時，繼電保護裝置動作，完成故障設備的切除，確保正常部分繼續(xù)穩(wěn)定運行。

變電站自動化的發(fā)展技術主要經歷了三個階段，常規(guī)性的電磁式設備目前正逐步被電腦化的智能裝置取代。早期變電站自動化設備是電磁式的且功能單一、相互獨立。隨著技術的發(fā)展，變電站自動化技術正由單一功能、相互獨立向數字化、多功能、一體化發(fā)展，各二次設備相互融合。在不久的將來，變電站將有可能實現完全的數字化。

2.3 電網調度自動化

電網調度自動化就是應用電氣自動化技術對電網運行狀態(tài)進行監(jiān)測，并采集電網運行數據，然后利用專有的通信網絡將采集的數據傳送到調度中心，由調度中心完成電力系統的電力負荷預測以及狀態(tài)估計并自動完成各發(fā)電廠的出力分配，在確保用戶用電的前提下優(yōu)化了能夠有效優(yōu)化電力結構。電網調度自動化是是電力生產企業(yè)由傳統走向現代化的重要一步，是整個電力系統能否實現自動化控制的重要一環(huán)。

電網調度自動化的作用主要有三個方面：

①實時監(jiān)控電網的運行狀態(tài)，確保安全可靠供電、確保電力用戶使用高質量的電能。

②在確保電力系統安全可靠運行的基礎上，按照經濟效益最大化、線路損耗最小化的原則進行電力調度，減少電能在在電力線路上的損耗，以最小的單位千瓦時電能能源消耗率發(fā)電，達到相同發(fā)電量時能源消耗最少的目的。

③增強調度自動化手段，利用先進的控制方法分析電網運行的安全性，并提供最優(yōu)化的事故處理對策，一旦發(fā)生事故在最短的時間內切除事故范圍內的設備并及時派出修理人員處理事故，保障電力系統正常運行部分不受干擾，避免或減少事故造成的重大損失，提高電力系統運行的安全可靠性。

2.4 供配電系統中的電氣自動化應用

供配電自動化是指在供配電系統中應用電氣自動化技術，實現供配電管理的自動化及事故情況下的監(jiān)測、保護、控制。目前，電氣自動化技術在供配電系統中已經得到越來越廣泛的應用，原先由人工操作的高、中壓供電系統正越來越多地使用先進的計算機系統進行操控，這樣做既提高了供配電的自動化水平又提高了供配電系統的可靠性，同時也保證了員工的操作安全。在供配電系統中，電氣自動化技術的應用可以實現對斷路器、繼電保護等保護裝置的自動控制，一旦電流超過額定值時，供配電系統就可以實現自動跳閘，避免了供配電系統設備損壞和故障的進一步擴大。電氣自動化在供配電系統中的應用主要包含數據采集與控制和保護作用。

2.4.1 數據采集與控制（SCADA）

數據采集與控制主要包括供配電系統運行參數的采集、電網電能遠程計量、用戶電能質量監(jiān)控以及設備故障事件報警。

其中供配電系統運行參數的采集主要涉及配電網節(jié)點電壓、系統頻率等關鍵參數，數據采集以后必須方便運行人員觀察才能夠成為有效數據，配電自動化要求采集的這些參數的數值能夠在配電監(jiān)控室的計算機顯示屏上實時顯示出來，并對其進行必要的保存。一旦參數超出系統正常運行的范圍，監(jiān)控系統須向操作人員發(fā)出報警信號并采取必要的保護措施。

電能遠程計量監(jiān)測主要是指不借助用戶端的電度表，在供配電中心直接測量與記錄電力用戶的實際用電量。不僅有效減少了抄表員的工作量，也方便了電力用戶查詢自己的用電量。

電能質量監(jiān)測是指為對供電可靠性的要求很高，電壓波動和短時的停電很敏感的電力用戶進行的電能質量在線監(jiān)測，主要包括諧波含量與回路電壓等內容的監(jiān)測，確保其使用的電能質量的高效性。

故障報警事件監(jiān)測是基于負荷管理、地理信息系統（AM/FM/GIS）對供配電系統在工作的過程中事故的檢測。如果系統中出現故障，智能化供配電系統就會發(fā)出警報聲，并通過地理信息系統將故障發(fā)生點的坐標發(fā)給監(jiān)控中心，方便技術人員快速順利地找出并排除故障，確保供配電系統的穩(wěn)定可靠性。

2.4.2 電氣自動化的保護功能

保護功能主要是通過饋線自動化（即故障定位、隔離、非故障區(qū)段的供電恢復）以及繼電保護裝置等自動化技術的應用實現的。自動控制裝置能夠對供配電設備運行過程中產生的故障進行有針對性的監(jiān)測與動作，及時出判斷故障類型，快速的切除故障設備，減小故障影響范圍，確保配電網絡的安全穩(wěn)定運行。

3 結 語

綜上所述，電氣自動化技術已經在電力系統的各個關鍵環(huán)節(jié)占據了重要的地位，因此工作人員在工作中應熟練掌握電氣自動化技術的操作方法，同時還應在工作中結合自己豐富的工作經驗，在最大程度上保證電力系統的工作安全。

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