淺析電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用

吳添

（國網(wǎng)湖南省電力公司株洲供電分公司 湖南株洲 412000）

淺析電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用

吳添

（國網(wǎng)湖南省電力公司株洲供電分公司 湖南株洲 412000）

將電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，有利于改善電網(wǎng)運(yùn)行狀況，提高電網(wǎng)運(yùn)行效率，促進(jìn)電力工業(yè)的發(fā)展。對(duì)此，本文首先介紹了電氣自動(dòng)化的作用，然后詳細(xì)闡述了電力系統(tǒng)自動(dòng)化中電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及PLC技術(shù)的應(yīng)用，以期促進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。

電氣自動(dòng)化技術(shù)；電力系統(tǒng)；運(yùn)用

引言

隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)逐漸取代了傳統(tǒng)的電力傳動(dòng)。近年來，電氣自動(dòng)化技術(shù)相關(guān)控制理論日漸成熟，與此同時(shí)電力系統(tǒng)對(duì)電力自動(dòng)化技術(shù)的要求也越來越高。因此，提高電氣自動(dòng)化技術(shù)水平，使其控制系統(tǒng)更加高效是電力企業(yè)必須思考的問題。

1 電氣自動(dòng)化的作用

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電氣自動(dòng)化逐漸被運(yùn)用到電力系統(tǒng)中去，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。①技術(shù)人員可以通過電氣自動(dòng)化實(shí)行有效的仿真測試，在仿真工作中，技術(shù)人員可以完成更多的電力裝置測試，以及獲取更多的精確數(shù)據(jù)，不但不必?fù)?dān)心資源的浪費(fèi)，還能得到更為精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。②在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，常常會(huì)因多種因素的影響產(chǎn)生故障，這也給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高的要求。將電氣自動(dòng)化運(yùn)用到電力服務(wù)智能化中，通過智能化技術(shù)保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的精確度。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)有關(guān)的具體應(yīng)用

2.1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化中電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

電網(wǎng)調(diào)度也是整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)無可取代的環(huán)節(jié)之一，自動(dòng)化的電網(wǎng)調(diào)度能夠很方便地投射電力給需要的用戶，這種智能化的電網(wǎng)調(diào)度總共分為五個(gè)層次，即縣級(jí)調(diào)度、地區(qū)級(jí)調(diào)度、省級(jí)調(diào)度、大區(qū)調(diào)度和國家電網(wǎng)調(diào)度。計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力是這五個(gè)調(diào)動(dòng)層次的基礎(chǔ)和核心，只有計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的運(yùn)用和普及才能支撐起整個(gè)電網(wǎng)電動(dòng)自動(dòng)化的改造，以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為核心的電網(wǎng)調(diào)動(dòng)能夠充分發(fā)揮電網(wǎng)系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的功用，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的整合優(yōu)化，通過將各個(gè)部分，無論是供電所還是工作站、變電站，都可以納入到智能電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)整個(gè)電網(wǎng)的一體化運(yùn)行，不僅如此，在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化中，計(jì)算機(jī)還應(yīng)當(dāng)監(jiān)控電網(wǎng)的運(yùn)行，及數(shù)據(jù)，并對(duì)電力負(fù)荷狀態(tài)進(jìn)行有效的預(yù)測，如圖1所示。

圖1 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)典型配置

2.2 電力系統(tǒng)自動(dòng)化中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

2.2.1 一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測

近年來，我國電力部門能夠積極引進(jìn)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，和相關(guān)的科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行有效合作，對(duì)電力一次設(shè)備在線狀態(tài)進(jìn)行檢測研究。電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)一次設(shè)備進(jìn)行長期、連續(xù)的在線檢測，例如：開關(guān)設(shè)備、變壓器設(shè)備、發(fā)電機(jī)設(shè)備等。通過對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)檢測，對(duì)電力一次設(shè)備運(yùn)行過程中的相關(guān)參數(shù)變化趨勢進(jìn)行科學(xué)有效的分析，從而判斷相關(guān)電力系統(tǒng)是否在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，并且對(duì)一系設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)，這樣不僅能夠提高電力一次設(shè)備利用率，而且還能夠進(jìn)一步加強(qiáng)其使用性能。

2.2.2 新型的測控以及繼電保護(hù)裝置

將光電式互感器技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，不僅會(huì)導(dǎo)致電力二次設(shè)備在功能上發(fā)生較大變化，而且還會(huì)使其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，例如：繼電保護(hù)以及測控設(shè)備裝置等。新型測控以及繼電保護(hù)裝置會(huì)在一定程度上省略部分信號(hào)處理的電路以及隔離互感器，進(jìn)一步提高互感器在響應(yīng)過程中的速度。

2.2.3 針對(duì)智能化電力一次設(shè)備

在實(shí)際安裝過程中，電力系統(tǒng)中的二次設(shè)備以及一次設(shè)備位置相對(duì)較遠(yuǎn)，在兩者之間，可以使用大電流對(duì)電纜以及強(qiáng)信號(hào)電力電纜之間的連接進(jìn)行有效控制。在對(duì)電力一次結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，還應(yīng)該對(duì)二次設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行充分考慮，有效實(shí)現(xiàn)電力二次設(shè)備的基本功能，節(jié)省控制電纜的時(shí)間，加強(qiáng)對(duì)電力一次設(shè)備的保護(hù)。

2.2.4 光電式電力互感器

光電式電力互感器是輸電線路中比較重要的設(shè)備，在實(shí)際運(yùn)行中，可以依據(jù)相關(guān)比例，有效降低輸電線路中的一些大電流以及高電壓數(shù)值，這樣有利于對(duì)電力儀表進(jìn)行直接的測量。如果電力互感器的電壓等級(jí)較高，則其絕緣性就會(huì)顯著降低，而且設(shè)備的質(zhì)量和體積也會(huì)比較大，相對(duì)而言，動(dòng)態(tài)信號(hào)的范圍也會(huì)有所降低，這在一定程度上會(huì)導(dǎo)致數(shù)顯線路中的電流互感器出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，甚至導(dǎo)致信號(hào)出現(xiàn)畸變。目前，大多數(shù)國家都已經(jīng)對(duì)電子式互感器以及電光式互感器進(jìn)行了相關(guān)研制，并取得了一定的成就，而且應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)也在不斷完善。與一些相對(duì)普通的電感器相比，光電式電力互感器的輸出信號(hào)比較小，一般情況下是毫安級(jí)，很難通過較長的一些電纜線，將信號(hào)進(jìn)一步的輸送到保護(hù)裝置以及控制裝置中，通過光電轉(zhuǎn)換，在一定程度上將信號(hào)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，然后由光纖接口進(jìn)行相應(yīng)的送出。

2.3 電力系統(tǒng)自動(dòng)化中PLC技術(shù)的應(yīng)用

2.3.1 順序控制

電力系統(tǒng)自動(dòng)化工程輔助系統(tǒng)不僅需要開關(guān)控制，而且還需要順序控制。隨著人們節(jié)能意識(shí)的不斷提高，電力企業(yè)也開始逐漸重視能耗的問題。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，如今有很多電力企業(yè)使用PLC控制系統(tǒng)來取代原來使用的控制器。這種系統(tǒng)能夠?qū)φ麄€(gè)工作過程進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。以電力輸送系統(tǒng)為例，它的控制系統(tǒng)可以分為三個(gè)結(jié)構(gòu)，分別為傳感器、遠(yuǎn)程IO站以及主站層，其中，主站層還可以分為PLC與人機(jī)接口，通常被放置在電力系統(tǒng)集控室中。集控室的控制主要是以自動(dòng)控制為主的，由工作人員在屏幕上對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行控制和操作，通過這種方式能夠增強(qiáng)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化效果，并且提高了生產(chǎn)率。

2.3.2 開關(guān)量控制

PLC系統(tǒng)的開關(guān)量控制主要包含兩個(gè)途徑，即斷路器控制和備用電源自動(dòng)投入裝置。對(duì)于斷路器控制而言，其主要是利用電磁原理制成的繼電器型控制元件。因?yàn)樵摽刂破鞔嬖诒姸嗟碾姶旁虼似湓诠ぷ髦心軌虍a(chǎn)生較多的觸點(diǎn)，繼而使自動(dòng)化工程穩(wěn)定性下降，增加維修難度。而采用PLC系統(tǒng)后，其應(yīng)用了大量的實(shí)物元件替代繼電器型控制元件，減少了工作觸點(diǎn)，大大提高了自動(dòng)化工程的工作可靠性和穩(wěn)定性。同時(shí)，相關(guān)工作人員可以根據(jù)機(jī)器運(yùn)行的實(shí)際情況進(jìn)行分合閘，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生障礙，能夠在第一時(shí)間自動(dòng)分閘。采用PLC系統(tǒng)控制時(shí)，減少了開關(guān)的數(shù)量，將信號(hào)集中地顯示在一起，減少了工作量。PLC系統(tǒng)是采用計(jì)算機(jī)編程形成的，能夠迅速完成較復(fù)雜的運(yùn)算，只需要在編程設(shè)計(jì)時(shí)把系統(tǒng)斷電設(shè)置成備用電源的啟動(dòng)信號(hào)，其就能在系統(tǒng)斷電的一瞬間啟動(dòng)備用電源，不存在斷電的間隔時(shí)間。PLC系統(tǒng)具有準(zhǔn)確的邏輯功能和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，完全能夠保障斷電到啟動(dòng)備用電源的時(shí)間，繼而確保供電的持續(xù)性。同時(shí)，PLC系統(tǒng)自身應(yīng)用了抗干擾技術(shù)，能夠強(qiáng)化供電系統(tǒng)的抗干擾能力，保證供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2.3.3 安全回路

我國電力系統(tǒng)的自動(dòng)化啟動(dòng)方式主要有三種，分別為自動(dòng)啟動(dòng)、手動(dòng)啟動(dòng)、現(xiàn)場控制箱手動(dòng)啟動(dòng)。PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，其能夠在啟動(dòng)泵運(yùn)行的時(shí)候，自動(dòng)將順控模塊按照累積的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而確定出主備用泵。但是，采用手動(dòng)啟動(dòng)模式時(shí)，啟動(dòng)泵的開啟和關(guān)閉作業(yè)需要相關(guān)人員在現(xiàn)場；進(jìn)行人為計(jì)算，確定運(yùn)行時(shí)間，然后決定主備用泵和各個(gè)泵的啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)間，相對(duì)自動(dòng)化來說，這種控制存在更多的人為誤差。對(duì)于泵類的控制，一般采用常規(guī)控制模式和PLC控制模式兩種，常規(guī)控制是PLC系統(tǒng)的補(bǔ)充和完善，即使PLC系統(tǒng)發(fā)生了錯(cuò)誤或短暫的故障，常規(guī)控制仍可繼續(xù)工作，形成一個(gè)安全回路，從而保障泵類的正常工作，實(shí)現(xiàn)工程系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3 結(jié)束語

綜上所述，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，能夠極大地提升電力系統(tǒng)運(yùn)行能力。電力系統(tǒng)在自動(dòng)化技術(shù)推動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)了高端信息的科技普及與應(yīng)用，不斷克服運(yùn)行弊端，改良不足，為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

[1]蔡黎.淺析電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)月刊，2013（21）：97～98.

[2]付校昆.淺析電氣自動(dòng)化在電力系統(tǒng)運(yùn)行中的應(yīng)用[J].民營科技，2015（3）：6.

[3]龔麗，黎煥橋.電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用淺談[J].大科技，2013（15）：66～67.

TM732

A

1004-7344（2016）01-0087-02

2015-12-1

吳添（1983-），女，助理工程師，本科，主要從事電力設(shè)計(jì)工作。