電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)的應用探討

仝仲杰

中國能源建設(shè)集團山西電力建設(shè)第一有限公司 山西省大同市 037043

摘要：我國電廠電力系統(tǒng)自動化已經(jīng)發(fā)展到了一個相當高的水平，但還有許多需要改進的地方，今后我國電力系統(tǒng)自動化將會沿著安全、穩(wěn)定和可靠的方向發(fā)展。人的生命是有限的，但科學是無止境的，相信隨著我國科學技術(shù)的不斷發(fā)展，電廠電力系統(tǒng)自動化技術(shù)也會變得更加完善，從而更好的保障我國居民對用電量的需求。鑒于此，本文對電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)的應用進行了分析探討。

關(guān)鍵詞：電廠；電力系統(tǒng)；自動化技術(shù)；應用

一、電廠電氣自動化系統(tǒng)概述

1、電廠電氣自動化系統(tǒng)

電廠電氣自動化系統(tǒng)包含了監(jiān)控、檢測、保護、通信等功能設(shè)備，其系統(tǒng)目的是對所有電廠電氣設(shè)備進行檢測、保護、管控制及信息管理。在國內(nèi)，一些較為落后的傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)由于自身限制無法使用集散控制系統(tǒng)進行自動化運行，只能通過連接一些自動化水平比較低的專業(yè)硬件及相關(guān)的監(jiān)控設(shè)備進行一對一的監(jiān)控，無法同時監(jiān)控多個電氣設(shè)備。

2、電廠電氣自動化系統(tǒng)的構(gòu)成

電廠電子動化系統(tǒng)基本分為三個層面，即間隔層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、站控層。間隔層內(nèi)的設(shè)備間隔布置，以此來改變信號、控制、測量等設(shè)備之間的電纜的放置位置，將廠電保護、測試與控制裝置由主控室轉(zhuǎn)移到開關(guān)層，減少了設(shè)備之間的直接聯(lián)系，僅依靠現(xiàn)場總線與網(wǎng)絡(luò)，就可讓設(shè)備之間的通訊得以實現(xiàn)，有效增強了設(shè)備相互之間的獨立性，精減了二次接線的數(shù)量，節(jié)省了電廠的成本開支，也避免了讓員工在安裝過程中的多次調(diào)試，減輕了員工的工作量。網(wǎng)絡(luò)通訊層的設(shè)備包含通訊管理裝置、網(wǎng)絡(luò)交換機、網(wǎng)絡(luò)中繼器等，主要作用是讓各個設(shè)備或子系統(tǒng)之間能有效進行交流與信息傳遞。站控層包含操作員、工程師、服務器、UPS等設(shè)備，通過分布式與開放式結(jié)合的方式，對電廠的設(shè)備進行監(jiān)控和管理以及發(fā)揮其他方面的作用。

3、電氣自動化與熱工DCS控制系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)

電氣系統(tǒng)與熱工自動化相比，在運行中存在著很大的區(qū)別。DCS既具備傳統(tǒng)控制、集中化信息管理、操作顯示等功能，還具備強大的數(shù)據(jù)采集處理、通信功能，是先進程控技術(shù)得以實現(xiàn)的重要保證，具有獨立性、協(xié)調(diào)性、友好性、靈活性等特點。而在電氣控制中，電氣設(shè)備的控制對象要少于熱工設(shè)備，操作的頻率較低。在電氣設(shè)備出現(xiàn)異常時，需要立即進行處理，在中央信號系統(tǒng)被取消后，只有在系統(tǒng)發(fā)出警告，監(jiān)控人員通過明確的指示時才能采取措施。電氣設(shè)備保護自動裝置對于可靠性有著極高的要求，并且要求動作快捷、靈敏。電氣量相比于熱工量，沒有特別要求常規(guī)控制需要的模件類別以及性能，當電氣控制系統(tǒng)要求具備非常高的可靠性，需要獨立的電氣控制器，便于實際工作的順利開展。在電廠電氣自動化的發(fā)展過程中，熱工DCS控制系統(tǒng)有助于進一步提升電廠的自動化水平，便于電廠電氣自動化的運行管理，將熱工DCS控制系統(tǒng)納入到電氣自動化控制中，可有效提升電廠的運行效益。

二、電力系統(tǒng)自動化的現(xiàn)實狀況

1、電力系統(tǒng)自動化在電網(wǎng)調(diào)度中的運用

電力系統(tǒng)自動化在電網(wǎng)調(diào)度中的運用主要是基于計算機及信息技術(shù)，通過計算機和信息技術(shù)的應用，可以有效地收集、計算和分析電網(wǎng)調(diào)度過程中的信息。一方面，電力系統(tǒng)自動化技術(shù)可以運用于電網(wǎng)運行的實時監(jiān)控，通過這種監(jiān)控，可以有效掌握電網(wǎng)運行中產(chǎn)生的異常狀況，從而為居民的用電提供更好的保障；另一方面，電力系統(tǒng)自動化技術(shù)還可以運用于節(jié)能減耗，在進行電網(wǎng)運行的監(jiān)控同時可以通過自動化技術(shù)對電網(wǎng)運行進行調(diào)控，從而提高供電效率。

2、電力系統(tǒng)自動化在配電系統(tǒng)中的運用

電力系統(tǒng)自動化在配電系統(tǒng)中的運用主要體現(xiàn)在電網(wǎng)改造建設(shè)方面，其主要的核心技術(shù)依然是以計算機為基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)自動化技術(shù)可以使配電系統(tǒng)達到更高層次的網(wǎng)絡(luò)化水平，通過建立主站、子站和光纖終端這種多層次的結(jié)構(gòu)，使每個層次能夠緊密配合，可以高效的進行通信傳輸，從而優(yōu)化了配電系統(tǒng)。

3、電力系統(tǒng)自動化在變電系統(tǒng)中的運用

電力系統(tǒng)自動化在變電系統(tǒng)中的運用主要體現(xiàn)在對處理二次設(shè)備進行監(jiān)控和測量，通過運用計算機通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以對變電系統(tǒng)進行優(yōu)化，建立一種集監(jiān)視、測量和協(xié)調(diào)于一體的綜合性系統(tǒng)，對變電系統(tǒng)中各種設(shè)備信息進行搜集，通過這種信息搜集，可以使電力工作管理人員清楚的了解變電系統(tǒng)的運行狀況，及時掌握變電系統(tǒng)中產(chǎn)生的故障，為相應的調(diào)試和修理帶來極大的方便，從而使變電系統(tǒng)更加流程的運轉(zhuǎn)。

三、電氣自動化技術(shù)在電廠的應用

1、自動監(jiān)控模式

電廠主要通過分層分布模式和集中模式實現(xiàn)監(jiān)控的自動化。在分層分布模式中，通過電氣間隔設(shè)計間隔層，將測控單元、保護單元與開關(guān)柜或其他一次設(shè)備設(shè)置在一起。網(wǎng)絡(luò)層對相關(guān)的光纖活動電纜、通信管理機等設(shè)備進行設(shè)置，結(jié)合電廠現(xiàn)場的總線技術(shù)，集中、規(guī)約轉(zhuǎn)換、傳動所有設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，傳達控制命令。站基層在通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，對間隔層進行管理，并交換信息。集中模式同樣是采用直接連接方式，將強信號轉(zhuǎn)變?yōu)槿觞c信號，并結(jié)合標準直流信號與空節(jié)點方式，分別將電器模擬量和開關(guān)量信號連接到輸入輸出端口模件柜中，而這個端口所連接的系統(tǒng)是分布式控制系統(tǒng)，通過系統(tǒng)進行組態(tài)，以此來實現(xiàn)對長點所有電器設(shè)備的監(jiān)控。這種方式更有利于采集集中主屏，便于電廠工人的管理操作，但是也有可能出現(xiàn)速度的不穩(wěn)定，可靠性較低，需要提高。

2、自動化監(jiān)控的關(guān)鍵技術(shù)

自動化監(jiān)控存在三個關(guān)鍵性技術(shù)，分別是檢測保護單元、通信網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控主站。首先是間隔層終端檢測保護單元，現(xiàn)場將檢測保護單元配置在間隔層一次設(shè)備單位中。保護單元是確保電廠用電系統(tǒng)安全與運行穩(wěn)定的最有效技術(shù)，因此該單元需要配置專用、特殊的保護裝置，確保其擁有較強的可靠性、靈敏性和速動性與選擇性。其次是通信網(wǎng)絡(luò)，它是電廠電氣自動化系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的組成部分，對自動化系統(tǒng)功能的實現(xiàn)有著直接影響。最后是監(jiān)控主站，一般被安置在站級監(jiān)控層，以確保對電廠電氣主要設(shè)備的監(jiān)控和管理。通過發(fā)電機組容量以及運行管理要求來確定配置的設(shè)備與規(guī)模，既有單機、雙機也有多機系統(tǒng)進行配置。

四、電廠電氣自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢

電廠電氣自動化技術(shù)包含了監(jiān)控、測量與保護，讓現(xiàn)場總線技術(shù)的系統(tǒng)一體化得以實現(xiàn)。為了實現(xiàn)更高層次的信息搜集，解決下層使用功能受限于上層的問題，需要采取分層分布的方式進行系統(tǒng)監(jiān)控。監(jiān)控技術(shù)在電廠內(nèi)能夠與相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，讓電廠電氣系統(tǒng)的運行生產(chǎn)活動得到有效管理。電廠電氣自動化系統(tǒng)中的技術(shù)創(chuàng)新，讓監(jiān)控運行一體化得以實現(xiàn)。在整體機組信息與使用情況的分析、匯總中，系統(tǒng)能提供完整的數(shù)據(jù)，讓機組中存在功能得到最大發(fā)揮，達到系統(tǒng)控制功能的最優(yōu)化效果。單元化統(tǒng)一火電機組讓信息的采集與提供變得更加便利，在很大程度上增強了對電網(wǎng)的系統(tǒng)管理，工作效率提升。在電廠電氣自動化系統(tǒng)中，可以運用計算機系統(tǒng)進行實時保護與調(diào)整，及時發(fā)現(xiàn)其中隱藏的問題，并快速解決，保證自動化電氣系統(tǒng)安全而良好地運行。當前的電廠電氣自動化系統(tǒng)還無法全部達到全通信電氣控制的要求，各系統(tǒng)之間仍舊需要部分硬接線。因此，需要對連鎖熱工工藝開展深入研究，讓電氣系統(tǒng)后臺應用水平得到提升。當前，電氣自動化控制技術(shù)正在不斷進步，電廠運行變得更加安全和穩(wěn)定。因此，在電廠電氣的自動化系統(tǒng)運行中，需要采取有效的控制與保護策略。在電廠電氣自動化的安全維護和穩(wěn)定控制中，采取自動化技術(shù)，讓電氣系統(tǒng)的整體保護功能得到提升。

結(jié)束語

隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化技術(shù)在電廠電力系統(tǒng)中的運用也得到了飛速的提升，而現(xiàn)代居民對用電量的需求也越來越高，需要有充足的電量保障，這就對電廠電力系統(tǒng)自動化有更高的要求。為了順應時代潮流，本文簡要介紹了電廠電力系統(tǒng)自動化，并對我國電力系統(tǒng)自動化的現(xiàn)實狀況進行總結(jié)，并根據(jù)總結(jié)對我國電力系統(tǒng)自動化未來的發(fā)展方向進行探討。

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