電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)應(yīng)用淺析

岳娟

摘要：我國電力事業(yè)的發(fā)展，無論是火電、風電、核電、還是新能源發(fā)電，都需要自動化集約化的用電管理模式，因而極大地推動了電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)的迅速發(fā)展。本文從電力系統(tǒng)及其自動化的含義出發(fā)，通過分析如今電力系統(tǒng)中存在的用電安全控制以及保障難題，來考慮并實施自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，并針對實際應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，提出相應(yīng)的有效解決措施，另外分析了發(fā)展電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)的意義。

關(guān)鍵字：電力系統(tǒng)；安全保障；自動化應(yīng)用；問題及意義

一、電力系統(tǒng)及其自動化的含義和基本內(nèi)容

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，所需求的用電量也日益增大，因而在發(fā)展經(jīng)濟的同時，我國的電力事業(yè)得到了長足的發(fā)展。而隨著科學技術(shù)的發(fā)展，很多新興的先進科技（比如電力電子傳感器）在電力系統(tǒng)的應(yīng)用，使得電力系統(tǒng)控制的環(huán)境變得越來越復雜。因此將電力系統(tǒng)的控制與計算機技術(shù)結(jié)合的電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)應(yīng)運而生，并且快速發(fā)展，成為如今電力系統(tǒng)控制中不可或缺的一部分。

電力系統(tǒng)及其自動化是指在電力系統(tǒng)的控制過程中，通過運用計算機技術(shù)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)控制的信息化、數(shù)據(jù)化的自動控制。其內(nèi)容主要包括：發(fā)電廠的自動化控制，變電站的自動化控制，傳輸電網(wǎng)的自動化分配，以及網(wǎng)絡(luò)信息的自動化傳遞。通過對基礎(chǔ)設(shè)備比如斷路器、熔斷器、變壓器等的間接控制和對機械動力裝置的直接控制，來保證電力系統(tǒng)的安全可靠運行，通過對電壓、相位、頻率的調(diào)節(jié)來保證電能的輸出質(zhì)量。

二、自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用表現(xiàn)

電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)主要應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，通過與計算機信息技術(shù)的關(guān)聯(lián)，完成電力相關(guān)系統(tǒng)的自動化控制。由于電力系統(tǒng)的組成有發(fā)電系統(tǒng)（發(fā)電機）、變電系統(tǒng)（變電站、變壓器）和配電系統(tǒng)（配電站）以及用電系統(tǒng)（民用或工業(yè)用電）。因而電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)的應(yīng)用可以從發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用、變電系統(tǒng)的應(yīng)用、配電系統(tǒng)的應(yīng)用三方面來劃分。

2.1發(fā)電系統(tǒng)的自動化控制

由于發(fā)電廠有很多限制性的外在條件，使得設(shè)備處在高溫度、高壓力、高電壓的環(huán)境中，這些環(huán)境是靠人力無法實現(xiàn)控制的，因而可以應(yīng)用電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)，通過計算機來控制這些設(shè)備的安全運行，能夠完成人力以外的電站工作，方便了發(fā)電廠（尤其是核電廠）的運行，并且提高了電站的工作和響應(yīng)效率。主要應(yīng)用范圍是發(fā)電廠的控制單元和運行單元，比如高壓斷路器的開斷，通過自動化控制，能夠有效快速地斷開斷路器，從而抑制電弧的形成，為發(fā)電系統(tǒng)的安全作出了保障。

2.2變電系統(tǒng)的自動化控制

對于變電系統(tǒng)，也就是變電站，主要是應(yīng)用于對變電站二次設(shè)備的優(yōu)化控制，對變電站的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，來實現(xiàn)對整個變電站的自動化控制。應(yīng)用的自動化技術(shù)主要有：在線自動監(jiān)測和智能控制。變電站的主要設(shè)備是變壓器，通過對變壓器的在線自動監(jiān)測，可以實時了解變壓器的工作負荷以及其他的運行情況。因而可以及時發(fā)現(xiàn)問題，并找到問題的所在，為變壓器的故障分析提供了便利。通過對變壓器的智能控制，可以根據(jù)發(fā)電廠的實際發(fā)電電壓和電力用戶的需求電壓來調(diào)整變壓器，減少電能損失，使得經(jīng)濟效益增大，另外，結(jié)合在線自動監(jiān)測技術(shù)對故障位置及時作出響應(yīng)，通過計算機控制解決故障，保證變電站的有效運行。

2.3配電系統(tǒng)的自動化控制

在配電系統(tǒng)，也就是在電網(wǎng)運行的過程中，對輸出電壓和頻率進行實時的數(shù)據(jù)采集和檢查，并且通過采集到的數(shù)據(jù)對電網(wǎng)的運行情況進行分析，如果出現(xiàn)輸電與用戶需求不匹配的現(xiàn)象，能夠及時調(diào)整，從而保證供應(yīng)電量合理地滿足需求。常用的自動化技術(shù)有柔性交流輸電技術(shù)，另外還有靈活交流輸電技術(shù)。其主要內(nèi)容是指將電力電子裝置應(yīng)用到輸電系統(tǒng)中的關(guān)鍵位置，來調(diào)控實際的輸電電壓、頻率以及相位等主要的電力參數(shù)。柔性交流輸電技術(shù)能夠有效地控制輸出電力參數(shù)，保證對用戶的供電需求，而靈活交流輸電技術(shù)則是在電網(wǎng)供電系統(tǒng)和對用戶的輸電系統(tǒng)中采用電子遠程控制技術(shù)，從而保證了電網(wǎng)的輸電質(zhì)量，也提高了電網(wǎng)控制的安全性。

三、電力系統(tǒng)及其自動化應(yīng)用的難題及解決措施

盡管電力系統(tǒng)及其自動化在實際的電力系統(tǒng)中有著很廣泛的應(yīng)用，但是隨著電力需求的擴大以及用戶對于電力質(zhì)量要求的提高，電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)也面臨著一些難題和挑戰(zhàn)。其中主要的難題便是電網(wǎng)規(guī)模的擴大化和遠距離輸電引起的電力系統(tǒng)的控制問題。

需求的不斷增大，必然帶動電網(wǎng)規(guī)模的擴大化，據(jù)中新網(wǎng)的全球調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，我國在2011年的電網(wǎng)規(guī)模已經(jīng)達到了世界第一位。電網(wǎng)規(guī)模的擴大包括兩個方面，一是發(fā)電廠的數(shù)量增大，發(fā)電功率增大；二是輸電規(guī)模擴大。其中發(fā)電廠發(fā)電的輸出功率增大，必然對電力系統(tǒng)及其自動化的電力電子設(shè)備的性能要求提高，需要尋求耐高溫高壓力、高電壓、高功率負荷的材料，并且要擁有優(yōu)越的電力電子性能。輸電規(guī)模的擴大以及遠距離輸電也會對于電力電子設(shè)備的信號傳輸以及電能損耗帶來負面效果。特別是在比較偏遠的地區(qū)供電，電力電子信號缺少基站的信號強化，因而信號差，這也對電力系統(tǒng)的自動化控制造成信號干擾，給控制系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全性保證帶來隱患。

為了解決這些困難，有效的應(yīng)對措施便是，尋找適合在比較苛刻的條件下工作且電力電子性能良好的材料，運用到電力系統(tǒng)的自動化控制中作為控制和調(diào)節(jié)元件；另外對于遠距離的輸電控制，以及偏遠地區(qū)的電力供應(yīng)，應(yīng)該在恰當?shù)木嚯x內(nèi)建立電力電子控制信號站點，保證信號和數(shù)據(jù)的傳輸，為電力系統(tǒng)的調(diào)控作出安全性保證。

四、發(fā)展電力系統(tǒng)及其自動化的意義

（1）電力系統(tǒng)自動化控制的可靠性強，對于電力設(shè)備的維護和調(diào)試都很方便，操作簡單，不需要靠機械操作，只需要通過按鈕的控制便能完成一系列操作流程的實現(xiàn)，而且通過對于電子邏輯回路的動作準確設(shè)置，能夠讓裝置操作和設(shè)備運行更加準確、安全。

（2）電力系統(tǒng)自動化控制的響應(yīng)速度快，運行效率高。通過邏輯電路的通斷來控制電力系統(tǒng)設(shè)備的功能，響應(yīng)迅速，而且自動化控制能夠通過負反饋調(diào)節(jié)，自動維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，給操作人員帶來了很大的便捷，自動化控制通過對電力設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)測，能夠快速準確的發(fā)現(xiàn)故障位置，給工作人員的應(yīng)急操作帶來了方便，也給系統(tǒng)的故障維修節(jié)約了時間。

參考文獻

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