電氣自動化技術在電力系統(tǒng)中的運用探究

張春霖（中國能源建設集團西北電力建設甘肅工程有限公司，甘肅蘭州 730070）

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電氣自動化技術在電力系統(tǒng)中的運用探究

張春霖
（中國能源建設集團西北電力建設甘肅工程有限公司，甘肅蘭州 730070）

【摘要】電力行業(yè)是我國支柱型產業(yè)，對于國民經濟的發(fā)展具有重要的意義。近年來，隨著社會經濟的不斷發(fā)展，電力行業(yè)發(fā)展的速度不斷加快。計算機技術和信息技術的出現(xiàn)促進了電氣自動化技術的發(fā)展，使得電氣自動化技術的水平不斷提高。將電氣自動化技術應用于電力系統(tǒng)中不僅可以大幅度提高電力系統(tǒng)運行的效率，同時還可以提高電力系統(tǒng)服務的質量，進而促進電力行業(yè)的進一步發(fā)展。本文將結合電力系統(tǒng)運行的實際情況，分析和研究電氣自動化技術在電力系統(tǒng)中的運用，希望對以后電力行業(yè)的發(fā)展能有所幫助。

【關鍵詞】電氣自動化技術 電力系統(tǒng) 運用

國民經濟的快速發(fā)展帶動了科技的進步，而科技的進步又反作用于國民經濟，提高國民經濟發(fā)展的速度。在這樣的背景環(huán)境下，我國出現(xiàn)了很多高新技術，這些高新技術被廣泛地應用于各行各業(yè)中，促進了行業(yè)的發(fā)展。電氣自動化技術作為一種新型技術，將其應用于電力系統(tǒng)中可以改變電力系統(tǒng)運行的現(xiàn)狀，大大提高電力系統(tǒng)運行的效率，提高電力企業(yè)的經濟效益。由此可見，在電力系統(tǒng)中運用電氣自動化技術是具有一定合理性的。本文將從介紹我國電氣自動化技術發(fā)展的現(xiàn)狀入手，介紹電力系統(tǒng)中電氣自動化技術的運用方向，分析電氣自動化技術在電力系統(tǒng)中的具體運用，研究電氣自動化技術的發(fā)展趨勢。

1 我國電氣自動化技術發(fā)展的現(xiàn)狀

在上世紀80年代就已經出現(xiàn)了電氣自動化技術，但由于當時電氣自動化技術還不成熟，無法將其應用于電力系統(tǒng)中。而且，在當時的情況下電力系統(tǒng)運行的規(guī)模比較小，在電力系統(tǒng)運行的過程中更多的是依靠人工操作。在人工操作的情況下，電力系統(tǒng)在運行的過程中也沒有出現(xiàn)太大的問題，因此也就不需要運用電氣自動化技術。后來，隨著我國社會經濟的不斷發(fā)展，人們生產生活過程中的用電量不斷增加，人們對電力系統(tǒng)服務質量的要求越來越高。在這種情況下，電力系統(tǒng)建設的規(guī)模不斷擴大，所承擔的壓力越來越大。在電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大的過程中，電力系統(tǒng)運行的安全性和可靠性出現(xiàn)了較大的問題，人們開始尋找提高電力系統(tǒng)運行安全性和可靠性的途徑。經過多年的研究發(fā)現(xiàn)，將電氣自動化技術運用于電力系統(tǒng)中可以有效解決電力系統(tǒng)運行過程中存在的問題，提高電力系統(tǒng)運行的效率，保證電力系統(tǒng)服務的質量。隨著科技不斷發(fā)展，電氣自動化技術越來越成熟，在電力系統(tǒng)中運用的優(yōu)勢愈加凸顯。進入21世紀以后，隨著計算機技術和信息技術的不斷發(fā)展，電氣自動化技術也發(fā)生了較大的變化，電氣自動化技術智能化成為一種主流的發(fā)展趨勢。目前，我國電力系統(tǒng)建設的規(guī)模仍處于不斷擴大之中，運行過程變得越來越復雜。在這種情況下，依靠人工操作是不能保證電力系統(tǒng)的正常運行，必須要實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化運行?，F(xiàn)在，電力系統(tǒng) “五遙”的目標已經實現(xiàn)，隨著電氣自動化技術的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)運行自動化程度會越來越高，這樣就可以有效減輕工作人員的工作量，提高電力系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。

2 電力系統(tǒng)中電氣自動化技術的運用方向

2.1 電力系統(tǒng)自動化實現(xiàn)仿真系統(tǒng)方向

將電氣自動化技術應用于仿真系統(tǒng)中可以獲取大量的實驗數(shù)據(jù)。同時，該種仿真系統(tǒng)還可以同步進行多種電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的模擬。此外，基于電氣自動化技術的仿真系統(tǒng)還能夠幫助科研人員完成新裝置的測試工作。仿真系統(tǒng)在運行的過程中可以和多種控制裝置兼容，這樣就可以和這些控制裝置形成閉環(huán)系統(tǒng)，以便為輸電系統(tǒng)的研究和智能保護控制策略的研究提供良好的實驗條件。電力系統(tǒng)中的數(shù)字模擬實時仿真系統(tǒng)是從國外引進的，該種仿真系統(tǒng)可以進行電力系統(tǒng)負荷動態(tài)特性監(jiān)測和仿真建模等方面的研究。同時，還可以利用該種仿真系統(tǒng)建立具有仿真環(huán)境的實驗室，以便科研人員進行相關方面的研究。

2.2 電力系統(tǒng)中的人工智能方向

隨著人們生活水平的不斷提高，人們對電力行業(yè)服務質量的要求越來越高，進而也就提高了對電力系統(tǒng)的要求。在這種情況下，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)運行模式已經不能滿足人們的需要，必須要建立更加先進的電力系統(tǒng)。將人工智能技術應用于電力系統(tǒng)中可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)智能化運行，進而提高電力系統(tǒng)運行的效率和服務的質量。目前，人工智能化技術在電力系統(tǒng)中的應用主要是為了提高查找電力系統(tǒng)運行故障的準確度和效率。電力系統(tǒng)比較復雜，在運行的過程中難免會出現(xiàn)故障，如果不及時找到故障發(fā)生的位置并解決故障將帶來嚴重的后果。但是依靠人工查找故障的難度是比較大的，而且效率也比較低。人工智能化技術在電力系統(tǒng)中的運用可以有效解決這一問題，不僅能提高故障排查的效率，同時還可以提高故障排查的準確度，從而提高電力系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。

2.3 電力系統(tǒng)配電網自動化方向

配電網自動化技術是一項比較先進的技術，該種技術采用的是國際上最為先進的標準信息模型，在使用的過程中不僅考慮到了配電網的實際情況，同時還應用了輸電網的理論算法。配電網自動化技術在電力系統(tǒng)中的運用需要通過高級應用軟件實現(xiàn)。配電網自動化技術在應用的過程中需要使用到兩種算法，一種是人工智能灰色神經元算法，該種算法主要是用于負荷預測。另一種是配網遞歸虛擬流算法，該種算法主要是用于計算潮流。這兩種算法的出現(xiàn)使得配電網自動化技術的應用范圍變得更廣。就目前的情況來看，配電網自動化技術具有較為廣闊的應用前景。配電網自動化技術不僅可以應用于信息配電網一體化模型建設方面，還可以用于解決配電網在運行的過程中存在的問題，從而使得提高配電網運行效率。

2.4 電力系統(tǒng)綜合自動化技術與智能保護方向

現(xiàn)階段，我國關于綜合自動化技術的研究處于國際領先水平，關于智能自動化保護技術的研究也已經追趕上了國際水平。我國研發(fā)出的分層式綜合自動化裝置具有較強的適應能力，可以在各種類型的電站中使用。將較為先進的綜合自動化技術和智能保護技術應用于電氣自動化保護裝置中，不僅可以提高電力系統(tǒng)運行的安全性，同時還可以提高電力系統(tǒng)運行的智能化水平。

3 電氣自動化技術在電力系統(tǒng)中的運用

隨著電氣自動化技術的不斷發(fā)展，電氣自動化技術在電力系統(tǒng)中應用的范圍越來越廣。電氣自動化技術在電力系統(tǒng)中的應用提高了電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性，減輕了工作人員工作的負擔。電氣自動化技術在電力系統(tǒng)中的應用主要包括兩方面，分別為計算機技術在電力系統(tǒng)中的應用和PLC技術在電力系統(tǒng)中的應用。

3.1 計算機技術在電力系統(tǒng)自動化中的應用

計算機技術在電力系統(tǒng)中具有較為廣泛地應用，是實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化的技術保障。隨著計算機技術的不斷發(fā)展，計算機技術在電力系統(tǒng)中應用的范圍越來越廣。現(xiàn)階段，在配電、輸電、發(fā)電等環(huán)節(jié)中均需要使用到計算機技術。下文將具體介紹一下計算機技術在電力系統(tǒng)中的應用。

第一，介紹智能電網技術的應用。計算機技術在各行各業(yè)中都具有較為廣泛地應用，信息管理系統(tǒng)是其中一個典型代表。在電力系統(tǒng)中，計算機技術和自動化技術結合在一起，從而形成了可以對電力系統(tǒng)運行過程進行全面監(jiān)控的智能化控制技術，也被稱之為智能電網技術。智能電網技術在電力系統(tǒng)中應用的概率比較高，無論是在配電環(huán)節(jié)還是在調度環(huán)節(jié)都使用了智能電網技術。此外，計算機技術還被應用于電力系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)中。例如在變電站自動化系統(tǒng)中和調度柔性交流輸電系統(tǒng)中都使用到了計算機技術?，F(xiàn)階段，我國已經開始進行數(shù)字化電網建設，進行數(shù)字化電網建設的目的有兩個，一個是為了提高電網運行的效率，保證電網運行的安全性和穩(wěn)定性。另一個是為未來的智能化電網建設做準備。智能化電網在建設的過程中不僅需要使用到智能電網技術，同時還需要使用到計算機技術、先進的通信技術等。此外，在智能化電網系統(tǒng)中還應包括信息管理系統(tǒng)，這樣才能保證智能化電網運行的安全性和可靠性；

第二，介紹變電站自動化技術的應用。變電站實現(xiàn)自動化運行是電力系統(tǒng)自動化目標實現(xiàn)的重要保證，是其中比較關鍵的一個環(huán)節(jié)。變電站自動化運行目標的實現(xiàn)主要是依靠計算機技術，在變電站自動化運行目標實現(xiàn)的過程中使用到了大量的計算機技術。此外，計算機技術在變電站中的應用還實現(xiàn)了二次設備集成化、網絡化的目標，不要再使用電力信號電纜，取而代之的是計算機電纜和光纖。要想實現(xiàn)變電站自動化運行的目標必須要保證記錄統(tǒng)計工作自動化、操縱自動化和監(jiān)視自動化目標的實現(xiàn)。變電站對于供電企業(yè)實現(xiàn)供電目標具有重要的作用，如果沒有變電站和輸配線路的存在則無法實現(xiàn)供電的目標。將計算機技術應用于變電站運行管理中不僅對實現(xiàn)整個電力系統(tǒng)自動化具有重要的意義，同時也可以滿足變電站的使用功能；

第三，介紹電網調度自動化的應用。電力系統(tǒng)自動化包括很多內容，而電網調度自動化則是其中最為重要的一部分內容。現(xiàn)階段，我國電網調度系統(tǒng)可以分成五種不同的級別，分別為國家電網調度、跨區(qū)電網調度、省級電網調度、地區(qū)電網調度和縣級電網調度，這些電網調度自動化目標的實現(xiàn)都是依托于計算機技術。為了實現(xiàn)電網調度自動化，需要在電網調度控制中心建立一個計算機網絡系統(tǒng)，通過計算機網絡系統(tǒng)來控制電網的調度工作。電網調度自動化系統(tǒng)包括很多的設備，例如工作站、變電站終端設備、打印設備等。將計算機技術應用于電網調度系統(tǒng)中不僅可以對整個電網的運行情況進行監(jiān)控，同時還可以獲取電網運行的實時數(shù)據(jù)，根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)對電網運行的負荷情況進行評估。

3.2 PLC技術在電力系統(tǒng)自動化中的應用

PLC是可編程控制器的英文縮寫，PLC技術的實現(xiàn)也是依托于計算機技術。PLC的組成和計算機很相似，其中也有存儲器、處理器、輸入輸出設備等。其中，存儲器不僅可以存儲相應的數(shù)據(jù)信息，同時還可以執(zhí)行操作指令。PLC技術在電力系統(tǒng)中具有較為廣泛地應用，PLC技術在電力系統(tǒng)中的應用有效解決了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)存在的問題，提高了電力控制系統(tǒng)運行的效率，降低了能耗。

第一，介紹PLC技術的數(shù)據(jù)處理?？删幊炭刂破鞅旧砭途哂袛?shù)據(jù)處理的功能，利用可編程控制器可以收集數(shù)據(jù)，并按照一定的算法對數(shù)據(jù)進行分析和處理。同時，還可以將數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)處理的結果傳輸?shù)狡渌脑O備中。在電力系統(tǒng)中應用PLC技術可以通過對數(shù)據(jù)處理功能實現(xiàn)控制系統(tǒng)的目的；

第二，介紹PLC技術的閉環(huán)過程控制。過程控制的對象只能是具有連續(xù)變化特點的數(shù)據(jù)，例如溫度、壓力等均可以成為過程控制的對象。PLC實現(xiàn)閉環(huán)PID控制主要是通過I/O模塊。此外，通過I/O模塊還可以進行數(shù)字量和模擬量之間的轉換。在進行閉環(huán)PID控制時對PID沒有限制，可以是專用的PID，也可以是PID的子程序；

第三，介紹PLC技術的開關量控制。在電力系統(tǒng)中存在兩種控制形式，一種是順序控制，另一種是開關量控制?，F(xiàn)在，很多行業(yè)都采用開關量控制方式，而該種控制方式是通過可編程控制器實現(xiàn)的。例如，電機控制、機床電氣控制等均采用的是開關量控制方式。開關量控制方式還可以細分成不同的類型，在工業(yè)生產過程中使用頻率最高的開關量控制方式是開關量邏輯控制。采用開關量邏輯控制方式可以擴展控制的輸入、輸出點數(shù)；

第四，介紹PLC技術的順序控制。近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，很多大型的火電廠都開始使用PLC控制系統(tǒng)，代替了傳統(tǒng)的繼電控制器。PLC控制系統(tǒng)在電力行業(yè)中的應用不僅可以降低能源消耗，同時還可以提高電力企業(yè)的經濟效益。隨著社會的不斷發(fā)展，人們對自動控制系統(tǒng)的要求越來越高，PLC控制系統(tǒng)可以滿足生產的要求。

4 電氣自動化技術的發(fā)展趨勢

電氣自動化技術在電力系統(tǒng)中應用的范圍越來越廣，在電力系統(tǒng)中的地位愈加凸顯。在這種情況下，必須要重視電氣自動化技術的發(fā)展。未來，隨著科技的不斷發(fā)展，電氣自動化技術也將呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢。

第一，電氣自動化技術將向著保護、測量、控制一體化的方向發(fā)展?，F(xiàn)階段，由于人員配備、專業(yè)分工等多方面因素的影響，我國現(xiàn)行的電力自動化系統(tǒng)主要是用于站內數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，還是一個相對來說比較獨立的系統(tǒng)，可以提供較為詳細的事故分析數(shù)據(jù)。未來，隨著相關技術的不斷發(fā)展，電力自動化系統(tǒng)將逐漸向保護、測量、控制一體化的方向發(fā)展，這樣不僅可以減少整個電力系統(tǒng)中設備的數(shù)量，同時還可以精簡系統(tǒng)的運行程序，從而更好地凸顯電力自動化系統(tǒng)的優(yōu)勢；

第二，電氣自動化技術將逐漸向國際標準靠近，和國際接軌。目前，國際上有IEC61850國際標準，為了和國際接軌，我國在進行電氣系統(tǒng)研究的過程中也逐漸向該國際標準靠攏。在電力系統(tǒng)中應用符合國際標準要求的電氣自動化技術是有一定合理性的，對于促進電力系統(tǒng)的進一步發(fā)展具有重要的作用。

5 結語

總之，社會經濟的不斷發(fā)展使得人們對電力系統(tǒng)的要求越來越高，使得電力系統(tǒng)承擔的壓力越來越大。電氣自動化技術在電力系統(tǒng)中的應用緩解了電力系統(tǒng)的壓力，提高了電力系統(tǒng)運行的安全性和可靠性，同時也提高了電力系統(tǒng)運行的效率。

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