電力系統(tǒng)中電力自動化技術(shù)的有效運(yùn)用分析

祝銘一

(福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械工程系，福建 福州 350000)

數(shù)·理·化

電力系統(tǒng)中電力自動化技術(shù)的有效運(yùn)用分析

祝銘一

(福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械工程系，福建 福州 350000)

隨著社會的不斷發(fā)展，電能的需求量不斷上升，人們對電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量也提出了更高的要求。為了提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，人們開始將電力自動化技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)當(dāng)中，并取得了顯著的效果，電力自動化技術(shù)也逐漸成為電力企業(yè)研究的重點(diǎn)。本文簡單介紹了電力自動化技術(shù)，闡述了電力自動化技術(shù)應(yīng)用的價值，并對電力自動化技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析，希望能為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供一定幫助。

電力系統(tǒng)；電力自動化技術(shù)；應(yīng)用價值；具體應(yīng)用

隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，電力自動化技術(shù)也越來越成熟，并廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的各個領(lǐng)域。電力自動化技術(shù)的應(yīng)用不僅可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，及時發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)的問題所在，降低故障發(fā)生的概率，還能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)的全自動化管理，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。當(dāng)前的社會是在不斷進(jìn)步的，人們對于電力系統(tǒng)的功能及運(yùn)行質(zhì)量要求也越來越高，所以電力企業(yè)工作人員必須要加強(qiáng)對于電力自動化技術(shù)的研究，不斷創(chuàng)新電力自動化技術(shù)，從而保證技術(shù)的應(yīng)用跟上電力系統(tǒng)發(fā)展的步伐。

1 電力自動化技術(shù)簡述

電力系統(tǒng)主要由發(fā)電、變電、輸電、配電以及用電等幾個部分組成，其具體運(yùn)作流程為：首先通過發(fā)電機(jī)將其他形式的能源轉(zhuǎn)化為電能，然后經(jīng)由變電系統(tǒng)將低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘娺M(jìn)行輸送，再將輸送到位的電流進(jìn)行二次變電，使高壓電變?yōu)榈蛪弘姡詈蠼?jīng)由配電系統(tǒng)分配到各個用戶，用戶的用電設(shè)備使用電能，將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，為人們的生產(chǎn)和生活提供便利。由于發(fā)電的場所與用戶的距離不同，而且用戶比較分散，所以無法同時實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。對此，需要利用到電力自動化技術(shù)，對電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)實(shí)行自動化控制，以保證電能在生產(chǎn)、運(yùn)輸及使用過程中的安全性。電力自動化技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對電能的調(diào)節(jié)、控制以及保護(hù)，維持電力系統(tǒng)電流、電壓的穩(wěn)定，從而為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)，提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[1]。

2 電力自動化技術(shù)的應(yīng)用價值

2.1 數(shù)據(jù)處理

2.1.1 數(shù)據(jù)共享 隨著電力自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，系統(tǒng)模型構(gòu)建的關(guān)鍵點(diǎn)在地理空間屬性的描述上，但在實(shí)際情況當(dāng)中，電力系統(tǒng)內(nèi)部情況比較復(fù)雜，系統(tǒng)模型的構(gòu)建難度會比較大，所以需要為電力系統(tǒng)構(gòu)建一種特殊的空間模型。對于這種語義層次上的數(shù)據(jù)共享，最基本的條件就是數(shù)據(jù)共享雙方對于數(shù)據(jù)的認(rèn)識保持一致，只有滿足了這一條件，才可以建立起電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享的基本模型，將這個基本模型當(dāng)作電力系統(tǒng)不同部分之間數(shù)據(jù)共享的媒介。對于這個基本模型，主要包含了兩個部分：①實(shí)際地理?xiàng)l件屬性的準(zhǔn)確定義及表達(dá)，其主要包括了電力系統(tǒng)覆蓋范圍的幾何屬性。②物理屬性的準(zhǔn)確定義及表達(dá)，其主要包括電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、內(nèi)部各項(xiàng)設(shè)備的組成以及運(yùn)行情況等。

2.1.2 數(shù)據(jù)整合 數(shù)據(jù)整合對于電力系統(tǒng)的有效控制有著重要意義，比如在用電集中的時間段，加大變電站的輸出電壓，可以有效提高供電的效率及供電的穩(wěn)定性；而在用電低谷時間段，則可以適當(dāng)降低變電站的輸出電壓，減小電能損耗。這樣既可以保證用電高峰期用戶用電的穩(wěn)定性，又可以在用電低谷時期減少電能的損耗，降低電力系統(tǒng)運(yùn)行的成本。無論電力系統(tǒng)使用的是何種電力自動化技術(shù)，都需要將數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，才能進(jìn)行有效的應(yīng)用分析。所以，必須要打破傳統(tǒng)的獨(dú)立控制系統(tǒng)模式，強(qiáng)化數(shù)據(jù)的整合，將空間計(jì)算融入到系統(tǒng)主流計(jì)算當(dāng)中，分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)之間存在的聯(lián)系，從而找出電力自動化技術(shù)應(yīng)用的最佳方案[2]。

圖1 電力自動化技術(shù)應(yīng)用的基本框架

2.2 保護(hù)電力系統(tǒng)安全

2.2.1 安全監(jiān)測 由于工作人員不可能全天候保持高度專注的狀態(tài)，所以通過人工監(jiān)測的方式對電力系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)很容易出現(xiàn)問題，此時就需要應(yīng)用到電力自動化技術(shù)對電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。對于電力系統(tǒng)的監(jiān)測不僅需要監(jiān)視電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，還需要對電力系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行采集、分析，發(fā)現(xiàn)其潛在的隱患，盡早采取措施進(jìn)行處理。比如某發(fā)電機(jī)在用電低峰期溫度異常升高，顯然不屬于正常現(xiàn)象，當(dāng)溫度監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象時會自動報警，以引起工作人員的注意。

2.2.2 安全保障 電力自動化技術(shù)的應(yīng)用可以為電力系統(tǒng)提供基本的保護(hù)措施以及一定的恢復(fù)能力。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，保護(hù)措施會自動開啟；在故障排除以后，系統(tǒng)會自動恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，從而為電力系統(tǒng)提供安全保障。其安全保障作用具體體現(xiàn)在以下幾個方面：①保障電力系統(tǒng)日常工作的穩(wěn)定性。電力自動化技術(shù)可以為電力系統(tǒng)提供一定的自動調(diào)節(jié)能力，使其處理好日常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的各項(xiàng)問題，大大減少工作人員的工作負(fù)擔(dān)[3]。②保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)的保存及恢復(fù)。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時的運(yùn)行參數(shù)記錄對電力企業(yè)的預(yù)算、成本控制、系統(tǒng)更新、指標(biāo)制訂等都有重要作用，而電力自動化技術(shù)的應(yīng)用可以自動對各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行保存，所以電力自動化技術(shù)對電力企業(yè)的發(fā)展起到重要作用。③保障電力企業(yè)工作人員的人身安全。由于電力自動化技術(shù)的應(yīng)用會讓電力系統(tǒng)具有實(shí)時監(jiān)測的功能，所以一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常，會自動發(fā)出警報，引起工作人員的注意，從而讓工作人員有所準(zhǔn)備。當(dāng)情況比較緊急時，自動化控制系統(tǒng)還會自動進(jìn)行調(diào)節(jié)，降低風(fēng)險。比如在電力設(shè)備溫度過高時，會自動降低電力設(shè)備的運(yùn)行功率，防止溫度進(jìn)一步升高；在系統(tǒng)檢測到明火時，會自動開啟噴頭，將火苗及時撲滅等。

3 電力自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

3.1 主動對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)

當(dāng)前，主動對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)是電力自動化管理系統(tǒng)當(dāng)中最常用的一種監(jiān)測技術(shù)，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對電力系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)控，還對電力系統(tǒng)的軟件開發(fā)、程序編寫、數(shù)據(jù)分析等有著重要影響。在目前的電力系統(tǒng)當(dāng)中，主動對象數(shù)據(jù)庫得到了廣大電力企業(yè)的認(rèn)可，應(yīng)用十分廣泛。與傳統(tǒng)的控制技術(shù)相比，主動對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于其針對性比較強(qiáng)，而且具有主動控制的功能，它能夠根據(jù)所編寫的程序，對數(shù)據(jù)庫內(nèi)的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的監(jiān)測[4]。

隨著用戶數(shù)量的不斷增加以及覆蓋面積的不斷增大，電力系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)變得越來越復(fù)雜，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行當(dāng)中，會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對于電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的分析都有著重要的作用。所以，要想實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化控制，就必須對電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、傳輸、分析、處理，如果缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)的處理過程，那么自動化控制系統(tǒng)就失去了判斷的依據(jù)，從而使自動化控制系統(tǒng)無法正確地下達(dá)控制指令。目前，我國已經(jīng)將主動對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)有效應(yīng)用到電力系統(tǒng)當(dāng)中，為電力系統(tǒng)解決了許多實(shí)際問題，并在應(yīng)用過程中慢慢地自我完善，技術(shù)應(yīng)用越來越成熟。

3.2 現(xiàn)場總線技術(shù)

現(xiàn)場總線技術(shù)是指利用現(xiàn)場總線的布置，將控制中心與電力系統(tǒng)的設(shè)備和裝置進(jìn)行連接，形成一個完整的通信系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)線路及設(shè)備的自動化控制管理。傳統(tǒng)的線路連接是根據(jù)設(shè)備的分布情況分別進(jìn)行布置的，所以電力系統(tǒng)當(dāng)中各設(shè)備的連接情況都不相同，內(nèi)部線路分布錯綜復(fù)雜，如果此時強(qiáng)制性地對電力系統(tǒng)各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一化管理，那么根本無法達(dá)到應(yīng)用的管理效果，反而還會對線路和設(shè)備造成損壞。我國將現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)當(dāng)中以后，實(shí)現(xiàn)了對不同線路連接上不同設(shè)備的統(tǒng)一化管理，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)控制方式的弊端，有效提高了電力系統(tǒng)設(shè)備管理效率，得到了我國眾多電力企業(yè)的認(rèn)可[5]。

從應(yīng)用原理來看，現(xiàn)場總線技術(shù)即就是通過設(shè)置多種傳感器對電力系統(tǒng)各線路及設(shè)備的電阻、電壓、電流等運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行收集，然后將收集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會根據(jù)技術(shù)人員預(yù)先設(shè)定好的數(shù)據(jù)分析程序?qū)κ占降臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，所得到的結(jié)果會轉(zhuǎn)化為控制指令，傳達(dá)到各操作系統(tǒng)當(dāng)中，從而實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的全方位控制。應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)最大的優(yōu)勢就在于可以將傳統(tǒng)的“唯一控制中心”轉(zhuǎn)變成多個“現(xiàn)場控制中心”，將核心控制系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)分散到各個現(xiàn)場控制中心，減輕核心控制中心的負(fù)擔(dān)。而且在各個現(xiàn)場控制中心可以直接進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、分析與處理，不需要將所采集到的數(shù)據(jù)上傳到核心控制中心，大大縮短了數(shù)據(jù)處理的時間，提高了數(shù)據(jù)處理的效率，使得設(shè)備的調(diào)整能更加迅速，有效降低了故障發(fā)生的概率。此外，傳統(tǒng)的核心控制中心統(tǒng)一控制的方式對于通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求比較高，如果某條通信線路出現(xiàn)故障，那么對應(yīng)區(qū)域內(nèi)設(shè)備運(yùn)行的安全性將得不到保障，而現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)分區(qū)域獨(dú)立控制，使得電力系統(tǒng)對于通信系統(tǒng)的依賴性大大降低，就算某區(qū)域的通信系統(tǒng)出現(xiàn)故障，現(xiàn)場控制中心也可以暫時處理好設(shè)備運(yùn)行的問題，從而維持電力設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行[6]。

3.3 光互連技術(shù)

光互連技術(shù)主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)領(lǐng)域，其主要作用是對電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行統(tǒng)一管理。在電力系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中，繼電保護(hù)裝置是非常重要的部分，當(dāng)電力系統(tǒng)當(dāng)中出現(xiàn)電壓過高或電流過載等問題時，繼電保護(hù)裝置會自動開啟保護(hù)措施，將電路暫時斷開，防止設(shè)備或者線路受到損壞。繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基本保障，如果繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)了故障，不但會影響設(shè)備的正常運(yùn)行，還會影響到整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，嚴(yán)重時還可能引發(fā)安全事故，所以，對于繼電保護(hù)系統(tǒng)的科學(xué)化管理就變得十分重要。而光互連技術(shù)的應(yīng)用可以利用軟件程序以及信號傳輸對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的具體情況進(jìn)行監(jiān)控，從而防止上述問題的出現(xiàn)[7]。

光互連技術(shù)的應(yīng)用除了有正常的實(shí)時監(jiān)控功能以外，還具有數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)趨勢分析、自動報警、數(shù)據(jù)保存管理等多項(xiàng)功能，功能齊全，操作簡單，而且所測得的數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確。電力企業(yè)工作人員利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)度工作可以有效減少電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的故障幾率，從而減少電力系統(tǒng)運(yùn)行的直接經(jīng)濟(jì)損失。

4 結(jié)語

電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中最為重要的就是安全性和穩(wěn)定性，而就目前的情況來看，我國的電力系統(tǒng)還存在許多的問題，導(dǎo)致電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性得不到保障。而電力自動化技術(shù)可以有效解決這些問題，保障電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。所以，必須要加強(qiáng)電力自動化技術(shù)的應(yīng)用研究，提高電力系統(tǒng)自動化控制的水平，保證電力設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量，從而保障整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

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[3] 陳 濤.計(jì)算機(jī)與電力系統(tǒng)自動化技術(shù)結(jié)合探究分析[J].信息安全與技術(shù),2012,3(6):11-13.

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(編輯：嚴(yán)佩峰)

Analysis on the Effective Application of Power Automation Technology in Electric Power System

ZHU Ming-yi
(Dept. of Machine Engineering, Fuzhou Polytechnic，F(xiàn)uzhou 350000,China)

With the continuous development of society, the demand of electric energy is increasing, and the higher quality of the power system is also put forward. In order to improve the safety and stability of power system operation, people start to use electric power automation technology in the power system, and achieve remarkable results. Electric power automation technology has become a focus of research in electric power enterprises. This paper introduces the electric power automation technology, expounds the application value of electric power automation technology, and analyzes the application of electric power automation technology, hopes to provide some help for stable operation of the power system.

electric power system; electric power automation technology; application value; concrete application

2016-11-29

祝銘一(1981—)，女，吉林人長春人，中級實(shí)驗(yàn)師，研究方向：機(jī)電自動.

TM76

A

2095-8978(2017)01-0109-04