基于電氣自動(dòng)化技術(shù)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展探究

張達(dá)

【摘 要】隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)中電氣綜合自動(dòng)化技術(shù)在變電領(lǐng)域已得到了普遍應(yīng)用和發(fā)展，功能技術(shù)水平也已漸漸完善。本文介紹了電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的監(jiān)控方式和應(yīng)用，以及闡述了綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)；電氣自動(dòng)化；監(jiān)控

電力建設(shè)雖然取得了一定的成果，但還是經(jīng)常存在著供電不足的壓力，而通過(guò)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化可以緩解我國(guó)的用電壓力，促進(jìn)電力事業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)。對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)及電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)行了深入的探究，希望能夠給我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的研究發(fā)展提供實(shí)際的參考價(jià)值[1]。

一、電氣自動(dòng)化技術(shù)的基本概述

電氣自動(dòng)化技術(shù)一般具體來(lái)說(shuō)就是針對(duì)電氣進(jìn)行自動(dòng)化的技術(shù)，其中電氣是整個(gè)技術(shù)的基礎(chǔ)和前提，自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和途徑。電氣自動(dòng)化是一種系統(tǒng)的自動(dòng)控制原理，電氣自動(dòng)化技術(shù)的使用需要以計(jì)算機(jī)終端設(shè)備作為載體，以信息技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)整個(gè)電力的應(yīng)用設(shè)施實(shí)現(xiàn)全面的掌控、處理以及管理等，從而可以最大化的提升電力在應(yīng)用過(guò)程中的效率，節(jié)省時(shí)間，還可以保障電力使用的安全[2]。

目前，電氣自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)很多領(lǐng)域都得到了應(yīng)用發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)電力事業(yè)的跨越式發(fā)展。電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力事業(yè)中的應(yīng)用主要有以下優(yōu)勢(shì)：第一個(gè)是能夠全面的把控電力系統(tǒng)，指導(dǎo)配電決策的實(shí)施，從而保障電力傳輸?shù)陌踩阅?；第二個(gè)就是能夠針對(duì)電力的負(fù)荷數(shù)值進(jìn)行預(yù)測(cè)，當(dāng)電路負(fù)荷過(guò)大就會(huì)出現(xiàn)警告；第三個(gè)就是能夠?qū)φ麄€(gè)電路系統(tǒng)的故障進(jìn)行準(zhǔn)確定位，提升維修和管理的水平，因此在電力事業(yè)中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于我國(guó)電力事業(yè)的建設(shè)發(fā)展有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

二、綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

（一）集中模式

集中模式也就是傳統(tǒng)的硬接線方式，將強(qiáng)電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槿蹼娦盘?hào)，采用空接點(diǎn)方式和4mA～20m A標(biāo)準(zhǔn)直流信號(hào)，通過(guò)電纜硬接線將電氣模擬量和開(kāi)關(guān)量信號(hào)一對(duì)一接至DCS的I/O模件柜，進(jìn)入DCS進(jìn)行組態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的監(jiān)控。

電氣量的采集集中組屏，便于管理，設(shè)備運(yùn)行環(huán)境好；硬接線方式成熟，響應(yīng)速度快。缺點(diǎn)主要有：電纜數(shù)量大，電纜安裝工程量大，長(zhǎng)距離電纜引進(jìn)的干擾也可能影響DCS的可靠性；DCS系統(tǒng)按“點(diǎn)”收費(fèi)，不僅投資大，而且只有重要的電氣量才能進(jìn)入DCS，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的電氣信息不完整；所有信息量均要集中匯總至DCS系統(tǒng)，風(fēng)險(xiǎn)集中，影響系統(tǒng)可靠性；由于DCS調(diào)試一般是最后進(jìn)行，采用集中模式通常難以滿足倒送廠用電的要求；沒(méi)有獨(dú)立的電氣監(jiān)控主站系統(tǒng)，無(wú)法完成較復(fù)雜的電氣運(yùn)行管理工作，不能實(shí)現(xiàn)電氣的“綜合自動(dòng)化”。

（二）分層分布式模式

分層分布式模式從邏輯上將ECS劃分為三層，即站級(jí)監(jiān)控層、通信層和間隔層。間隔層由終端保護(hù)測(cè)控單元組成，利用面向電氣一次回路或電氣間隔的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，將測(cè)控單元和保護(hù)單元就地分布安裝在各個(gè)開(kāi)關(guān)柜或其他一次設(shè)備附近。網(wǎng)絡(luò)層由通信管理機(jī)、光纖或電纜網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)匯總、規(guī)約轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)送數(shù)據(jù)和傳控制命令的功能。站級(jí)監(jiān)控層通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)，對(duì)間隔層進(jìn)行管理和交換信息。間隔層測(cè)控終端就地安裝，減少占用面積，各裝置功能獨(dú)立，組態(tài)靈活，可靠性高。模擬量采用交流采樣，節(jié)省二次電纜，降低了成本，抗干擾能力增強(qiáng)，系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)精度大大提高。系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)量提高，監(jiān)控信息完整，能實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)方對(duì)保護(hù)定值的修改及信號(hào)復(fù)歸，運(yùn)行維護(hù)方便。分布式結(jié)構(gòu)方便系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)，局部故障不影響其他模塊（部件）正常運(yùn)行。設(shè)置獨(dú)立的電氣監(jiān)控主站，便于分步調(diào)試和投運(yùn)，滿足倒送電的要求。同時(shí)有利于廠用電系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)和檢修。

三、綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

（一）保護(hù)、控制、測(cè)量一體化

鑒于目前的運(yùn)行體制、人員配備、專業(yè)分工，我國(guó)的自動(dòng)化系統(tǒng)主要采用站內(nèi)監(jiān)控采集數(shù)據(jù)而保護(hù)相對(duì)獨(dú)立的模式，以提供較清晰的事故分析和處理的界面。但是從技術(shù)合理性、減少設(shè)備重復(fù)配置、簡(jiǎn)化維護(hù)工作量以及發(fā)展趨勢(shì)等方面考慮，將保護(hù)與控制、測(cè)量結(jié)合在一起會(huì)更有優(yōu)勢(shì)。因?yàn)楸Ｗo(hù)和控制、測(cè)量的信息源都是來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)：保護(hù)主要采集一次設(shè)備的故障異常狀態(tài)信息，通常要求測(cè)量范圍較寬，一般按額定值考慮，但測(cè)量精度要求較低；而控制和測(cè)量主要采集運(yùn)行狀態(tài)信息，要求測(cè)量范圍較窄，通常在測(cè)量額定值附近波動(dòng)，對(duì)測(cè)量精度要求較高?？偪兀–PU）單元直接接受來(lái)自上位機(jī)（當(dāng)?shù)兀┗蜻h(yuǎn)方的控制輸出命令，經(jīng)必要的校核后可直接動(dòng)作至保護(hù)回路，省去了遙控輸出、遙控執(zhí)行等環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化了設(shè)備，提高了可靠性。但是這種裝置的運(yùn)行可靠性必須很高。因此需要設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、管理部門打破專業(yè)界限，通力合作，以適應(yīng)這一變化。

（二）以太網(wǎng)技術(shù)的興起

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)越來(lái)越多，對(duì)通訊的實(shí)時(shí)性要求越來(lái)越高，以速度快、傳輸數(shù)據(jù)量大為特點(diǎn)的以太網(wǎng)滿足了這一要求。以太網(wǎng)最典型的應(yīng)用形式是Ethernet+TCP/IP。未來(lái)的發(fā)展應(yīng)該是在繼承了以太網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合工業(yè)過(guò)程應(yīng)用，產(chǎn)生新一代以以太網(wǎng)為核心的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。目前，對(duì)于以太網(wǎng)（Ethernet）、現(xiàn)場(chǎng)總線等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，且已經(jīng)積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，智能化電氣設(shè)備也有了較快的發(fā)展，這些都為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用于發(fā)電廠電氣系統(tǒng)奠定了良好的基礎(chǔ)。

四、結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛而深入，這也使電網(wǎng)管理方式產(chǎn)生翻天覆地的變化。新技術(shù)、新理論的應(yīng)用使一些概念不斷被更新和修正，傳統(tǒng)的技術(shù)界線逐漸模糊，各種原來(lái)看似不相關(guān)聯(lián)的技術(shù)會(huì)彼此融合和滲透，這些推動(dòng)著電力自動(dòng)化系統(tǒng)的不斷發(fā)展和變化。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 于洋.電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（6）：90.

[2] 曹國(guó)偉.電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展探析[J].價(jià)值工程，2013（36）：41-42.