淺析電力工程中的電氣自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用

劉祖海+賀天祿

摘 要：電氣自動(dòng)化技術(shù)將電子技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)融為一體，在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控以及監(jiān)視管理方面發(fā)揮了很重要的作用。同時(shí)電氣自動(dòng)化技術(shù)為電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行提供了良好的條件，并且隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)也得到了更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。本文闡述了影響電力工程運(yùn)行的影響因素，對(duì)電力工程中主要的電氣自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行了探討分析。

關(guān)鍵詞：電力工程；影響因素；電氣自動(dòng)化技術(shù)；應(yīng)用

電氣自動(dòng)化技術(shù)是將現(xiàn)代的電子技術(shù)、信息的處理技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)融為一體的基礎(chǔ)上，發(fā)展起來(lái)的綜合技術(shù)，是在電力工程的電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控以及監(jiān)視管理的有效地途徑。電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力工程中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，在新技術(shù)的廣泛應(yīng)用下，傳統(tǒng)的技術(shù)正在逐漸的被取代，更加促進(jìn)了電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。

一、影響電力工程運(yùn)行的主要因素

影響電力工程運(yùn)行的因素主要有：（1）自然因素。其因素主指在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，輸配線路必須已多個(gè)的地區(qū)和自然環(huán)境中穿插，而其地區(qū)的氣候環(huán)境與天氣變幻都能對(duì)電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施存在一定程度的干擾和損害，例如線路老化等方面。如此就會(huì)導(dǎo)致電力輸配線路運(yùn)行造成巨大干擾，更甚者會(huì)發(fā)生漏電、斷電的情況，影響社會(huì)安定性。（2）人為因素。人為因素在電力工程的運(yùn)行影響作用中重點(diǎn)顯示在管理不完善這方面。也就是在電能的管理中，管理人員沒(méi)使用任何與時(shí)的科學(xué)管理方式對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)施有效管理，管理意識(shí)比較薄弱或偏離強(qiáng)化，在電力工程運(yùn)行管理中無(wú)任何責(zé)任感，如此就極易導(dǎo)致電力安全問(wèn)題的發(fā)生。（3）技術(shù)設(shè)備因素。電力能源的輸送，配置和管理過(guò)程中，因?yàn)殡娏こ倘藛T的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)參差不齊，高尖綜合型技術(shù)缺少，而且，電力輸配網(wǎng)線和設(shè)備自身的質(zhì)量、功能局限性，通常就會(huì)造成電力能源輸配問(wèn)題。

二、電力工程中主要的電氣自動(dòng)化技術(shù)

1、變電站自動(dòng)化技術(shù)分析。電力系統(tǒng)中變電站與輸配電線路是聯(lián)系發(fā)電廠與電力用戶的主要環(huán)節(jié)。變電站自動(dòng)化的目的是取代人工監(jiān)視和電話人工操作，提高工作效率，擴(kuò)大對(duì)變電站的監(jiān)控功能，提高變電站的安全運(yùn)行水平。變電站自動(dòng)化的內(nèi)容就是對(duì)站內(nèi)運(yùn)行的電氣設(shè)備進(jìn)行全方位的監(jiān)視和有效控制，其特點(diǎn)是全微機(jī)化的裝置替代各種常規(guī)電磁式設(shè)備；二次設(shè)備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化，盡量采用計(jì)算機(jī)電纜或光纖代替電力信號(hào)電纜；操作監(jiān)視實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)屏幕化；運(yùn)行管理、記錄統(tǒng)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。變電站自動(dòng)化除了滿足變電站運(yùn)行操作任務(wù)外還作為電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化不可分割的重要組成部分，是電力生產(chǎn)現(xiàn)代化的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

2、發(fā)電廠分散測(cè)控系統(tǒng)（DCS）。發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)（DCS）一般采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由過(guò)程控制單元（PCU）、運(yùn)行員工作站（OS）、工程師工作站（ES）和冗余的高速數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)）組成。過(guò)程控制單元（PCU）由可冗余配置的主控模件（MCU）和智能I/O模件組成。MCU 模件通過(guò)冗余的 I/O 總線與智能 I/O 模件通訊。PCU 直接面向生產(chǎn)過(guò)程，接受現(xiàn)場(chǎng)變送器、熱電偶、熱電阻、電氣量、開(kāi)關(guān)量、脈沖量等信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算處理后進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示和打印以及輸出信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)測(cè)、控制和聯(lián)鎖保護(hù)等功能。 運(yùn)行員工作站（OS）和工程師工作站（ES）提供了人機(jī)接口。運(yùn)行員工作站接收PCU發(fā)來(lái)的信息和向PCU發(fā)出指令，為運(yùn)行操作人員提供監(jiān)視和控制機(jī)組運(yùn)行的手段，工程師工作站為維護(hù)工程師提供系統(tǒng)組態(tài)設(shè)置和修改、系統(tǒng)診斷和維護(hù)等手段。

3、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)分析?，F(xiàn)代的電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，包括實(shí)時(shí)信息收集和顯示系統(tǒng)，以及供實(shí)時(shí)計(jì)算、分析、控制用的軟件系統(tǒng)。信息收集和顯示系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、屏幕顯示、安全檢測(cè)、運(yùn)行工況計(jì)算分析和實(shí)時(shí)控制的功能。在發(fā)電廠和變電站的收集信息部分稱為遠(yuǎn)動(dòng)端，位于調(diào)度中心的部分稱為調(diào)度端。軟件系統(tǒng)由靜態(tài)狀態(tài)估計(jì)、自動(dòng)發(fā)電控制、最優(yōu)潮流、自動(dòng)電壓與無(wú)功控制、負(fù)荷預(yù)測(cè)、最優(yōu)機(jī)組開(kāi)停計(jì)劃、安全監(jiān)視與安全分析、緊急控制和電路恢復(fù)等程序組成。

三、電力工程中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用分析

1、電力工程中電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的要求。電力工程自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的要求主要有：（1）保證電力工程各部分運(yùn)行的技術(shù)要求，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的安全以及經(jīng)濟(jì)，并以設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行為主要的依據(jù)，保證操作人員實(shí)際的控制和協(xié)調(diào)；（2）利用電氣自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行安全性能的改善，從而可以減少事故，并能夠節(jié)省人力，避免緊急事故的發(fā)生和發(fā)展；（3）對(duì)電力系統(tǒng)的整體數(shù)據(jù)以及參數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)、收集并對(duì)之進(jìn)行處理，保證各系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2、主動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的應(yīng)用分析。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用主要是用于電力系統(tǒng)的監(jiān)視系統(tǒng)中，因此這對(duì)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、繼承、封裝等都有很大的作用，引發(fā)了軟件技術(shù)的變革。主動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在電力系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用和認(rèn)可，并用來(lái)支持對(duì)象標(biāo)準(zhǔn)，因此與一般的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)相比，主動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)主要是對(duì)技術(shù)以及主動(dòng)功能的技術(shù)支持，因此，在電力工程中也得到了廣泛的應(yīng)用。主動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)是利用系統(tǒng)的監(jiān)視功能，對(duì)對(duì)象函數(shù)進(jìn)行利用，從而可以實(shí)現(xiàn)電力工程中電氣自動(dòng)化的應(yīng)用，隨著觸發(fā)機(jī)制的使用，數(shù)據(jù)庫(kù)監(jiān)視得到了很好的控制與實(shí)現(xiàn)，從而節(jié)省了數(shù)據(jù)寫入以及讀出的時(shí)間，還對(duì)數(shù)據(jù)管理功能充分的進(jìn)行利用，并得到了技術(shù)上的保證。當(dāng)前，我國(guó)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)得到了很廣泛的應(yīng)用，并且監(jiān)視系統(tǒng)也得到了很好的發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力工程以及日后的電力系統(tǒng)中并將得到更為完善的應(yīng)用。

3、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用分析。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是指在電力工程現(xiàn)場(chǎng)將智能的自動(dòng)化裝置以及儀表控制設(shè)備進(jìn)行連接，形成一體化的多向、串行、多站和數(shù)字化的信息網(wǎng)絡(luò)，從而可以將數(shù)字通信、控制、智能傳感器以及計(jì)算機(jī)等融為一體而形成的綜合性的技術(shù)。在電力工程中，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)被廣泛的應(yīng)用，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可以將變送器所控制的總的用電量收集后，將信號(hào)進(jìn)行控制后集中到主控計(jì)算機(jī)上，然后根據(jù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算進(jìn)而做出判斷，并最終將指令發(fā)送到控制設(shè)備上，從而實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用是通過(guò)分散電力工程中的控制功能，并配備相應(yīng)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行被控設(shè)備的信息處理，將信息與計(jì)算機(jī)相連接后，便不需要實(shí)現(xiàn)整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的控制，只需對(duì)信息進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)度即可。實(shí)踐證明，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)前置機(jī)與上位機(jī)的配合，可以從下方進(jìn)行電力工程的控制，并且可以通過(guò)儀表進(jìn)行控制，并最終實(shí)現(xiàn)高性能的電力系統(tǒng)的控制功能。在電力調(diào)度化技術(shù)日益發(fā)展的情況下，可以滿足數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)的多樣化需求，并最終將電力系統(tǒng)中各個(gè)信息進(jìn)行交換以及共享，實(shí)現(xiàn)電力工程的順利進(jìn)行以及電力系統(tǒng)的日益完善。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電力資源是一種不可或缺的能源，其與人們的日常生活息息相關(guān)。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用從開(kāi)始局限于單項(xiàng)自動(dòng)裝置，到廣泛采用遠(yuǎn)動(dòng)通信技術(shù)裝設(shè)模擬式調(diào)頻裝置和經(jīng)濟(jì)功率分配裝置，再到后來(lái)以計(jì)算機(jī)為主體的電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)逐步邁入現(xiàn)代化發(fā)展的軌道。隨著電力工程的發(fā)展，電氣自動(dòng)化程度將會(huì)越來(lái)越高，新一代的電氣自動(dòng)化技術(shù)，即智能電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊燕.對(duì)電力生產(chǎn)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障的分析[J].北京電力高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2013

[2]胡瑞華.淺析電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].科教導(dǎo)刊，2010

[3]江海濤.淺談電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展[J].硅谷，2009