試論電力系統(tǒng)自動(dòng)化新技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)分析

吳誠(chéng)俊

摘 要：電力行業(yè)的不斷發(fā)展對(duì)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化提出了更高的要求。因此，必須加強(qiáng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化新技術(shù)的研發(fā)力度，加快推進(jìn)新技術(shù)的推廣和應(yīng)用，推動(dòng)我國(guó)電力行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。文章針對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化新技術(shù)進(jìn)行了分析，并對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化未來(lái)的發(fā)展方向及趨勢(shì)進(jìn)行了探討，以供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；自動(dòng)化；新技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

電力系統(tǒng)自動(dòng)化指的是利用各種自動(dòng)化檢測(cè)、控制及決策裝置，結(jié)合數(shù)據(jù)及信號(hào)傳輸系統(tǒng)，對(duì)電力系統(tǒng)各元件、整體系統(tǒng)等進(jìn)行即時(shí)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)與監(jiān)控，保障電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的安全性與穩(wěn)定性，為居民的日常生活及生產(chǎn)活動(dòng)提供穩(wěn)定、高效的電能。電力系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜而又龐大的系統(tǒng)，電力系統(tǒng)信息的深度、廣度及其覆蓋面都是其他公共服務(wù)系統(tǒng)所無(wú)法比擬的。隨著用戶的不斷增加，電網(wǎng)對(duì)技術(shù)的要求也越來(lái)越高。所以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)生產(chǎn)、供電等各個(gè)環(huán)節(jié)的安全性、穩(wěn)定性、高效性、可持續(xù)性已經(jīng)成為當(dāng)前電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展的根本目標(biāo)。

1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化新技術(shù)分析

在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)作用下，我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)得到了極大的發(fā)展。其中，諸多新技術(shù)的運(yùn)用對(duì)于電力系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展具有極為重要的意義，為新形勢(shì)下電力系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展指明了基本方向，更為全面實(shí)現(xiàn)我國(guó)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化帶來(lái)了至關(guān)重要的影響。

1.1 智能控制技術(shù)

在傳統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用發(fā)展歷程中，電力系統(tǒng)控制方面的研究主要包括如下階段：一是單輸出控制階段，該階段是建立在傳遞函數(shù)基礎(chǔ)上的單輸入；二是線性最優(yōu)控制階段；三是非線性控制階段；四是多機(jī)協(xié)調(diào)控制階段；五是如今正在逐步發(fā)展的智能控制階段。隨著人工智能和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們將自動(dòng)控制和人工智能以及系統(tǒng)科學(xué)中一些有關(guān)科學(xué)分支結(jié)合起來(lái)，建立一種適用于復(fù)雜系統(tǒng)的控制理論和技術(shù)。智能控制正是在這種條件下產(chǎn)生的。智能控制理論彌補(bǔ)了傳統(tǒng)控制方法的各種不足之處，解決了其所無(wú)法解決的各類(lèi)難題，提高了控制水平，尤其適用于非線性、適應(yīng)性、復(fù)雜性要求相對(duì)較高的系統(tǒng)，就應(yīng)用范圍而言，智能化控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用更為廣泛，且應(yīng)用范圍也在逐步擴(kuò)大，極大地提高了自動(dòng)化控制水平。所謂的“智能控制技術(shù)”，指的是借助于現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，對(duì)電力系統(tǒng)中較為復(fù)雜的部分進(jìn)行智能化控制，此類(lèi)復(fù)雜系統(tǒng)若單純依賴傳統(tǒng)控制技術(shù)，無(wú)法進(jìn)行有效控制，這主要時(shí)由于復(fù)雜系統(tǒng)模型往往具有較強(qiáng)的非線性及不確定性特征，且對(duì)于適應(yīng)性的要求相對(duì)較高，為此，必須借助于智能控制技術(shù)，才能進(jìn)行高效控制。就目前發(fā)展形勢(shì)而言，電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展中，智能控制技術(shù)的應(yīng)用前景極為廣闊，特別是在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的勵(lì)磁、快關(guān)氣門(mén)控制、電掣動(dòng)，以及ASVG自學(xué)習(xí)功能等結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用尤為廣泛。

1.2 柔性交流輸電系統(tǒng)

該技術(shù)又稱(chēng)為FACTS技術(shù)，對(duì)于電力系統(tǒng)自動(dòng)化輸電系統(tǒng)的發(fā)展具有極大的推動(dòng)作用。該技術(shù)有效改變了輸電技術(shù)，極大地提升了輸電系統(tǒng)的安全性及可靠性，同時(shí)，還確保了輸電的質(zhì)量與效率。具體而言，柔性交流輸電系統(tǒng)主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)中高壓輸電部分的關(guān)鍵部位，利用系統(tǒng)中先進(jìn)的電子裝置，對(duì)輸電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的主要影響參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，以保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性及可靠性。由于該技術(shù)有效減少了電力輸送時(shí)所損耗的電能，因而在如今這個(gè)能源異常緊缺的時(shí)代，該技術(shù)擁有良好的環(huán)保節(jié)能性及可控性，也是一項(xiàng)值得積極推廣和應(yīng)用的新技術(shù)。該技術(shù)擁有較強(qiáng)的靈活性，ASVC為其核心裝置之一，ASVC包括并聯(lián)電容器與二相逆變器兩大結(jié)構(gòu)，所輸出的電壓為三相交流電壓，且同電網(wǎng)三相電壓保持同步，不僅可以對(duì)運(yùn)行電壓進(jìn)行校正，還可以在故障發(fā)生后迅速將電壓恢復(fù)正常，因此，對(duì)電力系統(tǒng)電壓具有極強(qiáng)的控制能力，較同步調(diào)相機(jī)而言，ASVC反應(yīng)速度更快，控制范圍也更大，噪音小，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)暫態(tài)及穩(wěn)態(tài)變化進(jìn)行響應(yīng)，有效提升了控制水平。

1.3 DFACTS技術(shù)

該技術(shù)指的是在配電系統(tǒng)中運(yùn)用的靈活交流技術(shù)，作為FACTS技術(shù)在配電系統(tǒng)應(yīng)用的延伸--DFACTS技術(shù)（又稱(chēng)Customer Power技術(shù)）已成為改善電能質(zhì)量的有力工具。隨著信息化步伐的逐步加快，用戶對(duì)于供電質(zhì)量及穩(wěn)定性的要求也越來(lái)越高，為了保障電氣設(shè)備的有效運(yùn)行，最大限度地延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，要求配電系統(tǒng)必須保障所提供電能的質(zhì)量。該技術(shù)針對(duì)的就是配電系統(tǒng)供電質(zhì)量，就供電質(zhì)量中存在的各類(lèi)問(wèn)題，提出綜合、全面的解決方法，并在用戶供電端及配電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用的一類(lèi)新型現(xiàn)代化電子控制器。

1.4 動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)

作為當(dāng)今國(guó)際最先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)之一，最大限度的利用了用電企業(yè)的現(xiàn)有資源，在保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的情況下將企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化。該系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)采集，實(shí)現(xiàn)了日常運(yùn)行與數(shù)據(jù)處理同步進(jìn)行。動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)以電子信息技術(shù)為平臺(tái)，應(yīng)用了同步定時(shí)、通信機(jī)中央信號(hào)處理等技術(shù)，同時(shí)以GPS技術(shù)為基礎(chǔ)，有效實(shí)現(xiàn)了光纖通信及同步相量等技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)相量的控制創(chuàng)造了有利的條件。該系統(tǒng)的應(yīng)用不僅極大地提升了電力系統(tǒng)的安全監(jiān)控水平，還推動(dòng)了整個(gè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制逐步朝著更高效率、高水平的方向發(fā)展。

2 我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化未來(lái)發(fā)展方向及趨勢(shì)分析

2.1 變電站自動(dòng)化

變電站綜合自動(dòng)化是通過(guò)微機(jī)系統(tǒng)或者自動(dòng)化智能裝置代替運(yùn)行人員進(jìn)行各種日常操作，從而提高變電站運(yùn)行和管理水平的一種自動(dòng)化系統(tǒng)。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)用了自動(dòng)控制技術(shù)和信息處理與傳輸技術(shù)，在上世紀(jì)80年代已經(jīng)有了初步的運(yùn)用。目前，我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域逐步引入并融合了國(guó)內(nèi)外最新、最先進(jìn)的模糊理論、綜合自動(dòng)控制、人工智能等理論，并開(kāi)始在繼電保護(hù)裝置中進(jìn)行應(yīng)用，促使繼電保護(hù)擁有綜合自動(dòng)化、智能化控制等能力，極大地提高了系統(tǒng)的安全性。

2.2 電廠自動(dòng)化

動(dòng)力機(jī)械的自動(dòng)控制系統(tǒng)、自動(dòng)發(fā)電量控制系統(tǒng)以及自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)是電廠自動(dòng)化這三個(gè)系統(tǒng)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鍋爐汽機(jī)等熱力設(shè)備、大容量火力發(fā)電機(jī)組、水力水輪機(jī)的監(jiān)視和控制，從而大大提高了電廠的工作效率。

2.3 電力市場(chǎng)化

我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展勢(shì)必要同我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)相適應(yīng)，未來(lái)我國(guó)電力市場(chǎng)運(yùn)行模式仍有待改革，必須結(jié)合電力市場(chǎng)的運(yùn)行模式，深入分析運(yùn)營(yíng)過(guò)程的實(shí)際規(guī)則，盡量摸索出同我國(guó)電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)模式相適合的轉(zhuǎn)運(yùn)服務(wù)、期貨交易模塊的模型及算法，解決電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)中所存在的各種理論問(wèn)題。

2.4 培訓(xùn)仿真系統(tǒng)

當(dāng)前，我國(guó)多數(shù)電力企業(yè)職工對(duì)于電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的掌握情況仍有待加強(qiáng)，因此，我國(guó)正加快培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的研發(fā)，借助于計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、多媒體等技術(shù)，結(jié)合電力系統(tǒng)相關(guān)理論，融合專(zhuān)家系統(tǒng)、智能理論等，為電力企業(yè)員工的系統(tǒng)培訓(xùn)與教育提供有力的手段。

2.5 智能化與數(shù)字化

之前的電力系統(tǒng)，是由發(fā)電機(jī)電力網(wǎng)絡(luò)，負(fù)荷以及控制中心等不可控的元素組成。近些年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展的需求，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始將人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊及進(jìn)化理論、數(shù)字技術(shù)、傳感技術(shù)、模式識(shí)別等技術(shù)進(jìn)行充分結(jié)合，并應(yīng)用于電力系統(tǒng)的運(yùn)行、故障分析、規(guī)劃設(shè)計(jì)方面，以保障電力系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

3 結(jié)束語(yǔ)

電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展經(jīng)歷了多個(gè)時(shí)期的發(fā)展，智能控制、FACTS等新技術(shù)的應(yīng)用為電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展創(chuàng)造了新的契機(jī)，推動(dòng)了我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化逐步朝著綜合自動(dòng)化、市場(chǎng)化，數(shù)字化、智能化等方向發(fā)展，對(duì)于保障電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程的穩(wěn)定性、安全性、可靠性具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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