淺談電力系統(tǒng)自動(dòng)化及應(yīng)用

摘要：電氣自動(dòng)化技術(shù)是對電氣設(shè)備進(jìn)行控制，使其達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)。電氣自動(dòng)化技術(shù)極大程度上降低了傳統(tǒng)方式上工作人員在操作過程中的出錯(cuò)率，并使生產(chǎn)效率得到提高，為工作人員減少了一定的工作量，使工作人員的壓力減少，從而使得所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品的質(zhì)量得到一定的保障。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們對電力的需求量逐漸增多，電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中具有重要意義，保證所供應(yīng)的電力更穩(wěn)定，保障了居民的生活，同時(shí)促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；自動(dòng)化技術(shù)；控制要求

1、電氣自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)在發(fā)電廠的應(yīng)用

1.1 電廠用電系統(tǒng)的特點(diǎn)

發(fā)電廠是整個(gè)電力系統(tǒng)電能的直接來源，它的安全可靠性將直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全可靠性。廠用電設(shè)備數(shù)量眾多而且布置分散，一般分散安裝于各配電室和電動(dòng)機(jī)控制中心，不方便運(yùn)行集中的管理。發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)是一個(gè)配電系統(tǒng)的同時(shí)又和外部電網(wǎng)的輸電系統(tǒng)相連，這就造成了廠用電系統(tǒng)電壓等級復(fù)雜性和廠用電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，同時(shí)也對廠用電保護(hù)的配置和整定提出了較高的要求。前面提到電氣電動(dòng)化保護(hù)自動(dòng)裝置可靠性高，動(dòng)作速度快，在電廠用電系統(tǒng)中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)可以確保發(fā)電廠的運(yùn)行安全穩(wěn)定性滿足電力系統(tǒng)的要求。

2、電廠電氣自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)及其發(fā)展趨勢

電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)主要包含遠(yuǎn)程監(jiān)測保護(hù)終端、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)以及監(jiān)控中心三大部分。遠(yuǎn)程監(jiān)測保護(hù)終端是指分布在發(fā)電現(xiàn)場的實(shí)現(xiàn)對電氣設(shè)備保護(hù)、監(jiān)測功能的電氣自動(dòng)化設(shè)備，它是發(fā)電廠中監(jiān)測、保護(hù)工作的具體執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于廣泛采用先進(jìn)的電子技術(shù)，遠(yuǎn)程監(jiān)測保護(hù)終端可靠性高、速度快、穩(wěn)定性好，它的應(yīng)用是電廠用電系統(tǒng)可靠運(yùn)行的強(qiáng)有力的保障；數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)是電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，在遠(yuǎn)程監(jiān)測保護(hù)終端獲取數(shù)據(jù)后必須保證數(shù)據(jù)正確傳輸?shù)奖O(jiān)控中心才能夠確保整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，發(fā)電廠運(yùn)行電壓等級高，對數(shù)據(jù)傳輸過程中的電磁輻射干擾強(qiáng)，目前電廠一般采用電纜現(xiàn)場總線和光纖通信的方式來傳輸數(shù)據(jù)，將高電壓對數(shù)據(jù)的影響降到了最低；監(jiān)控中心是電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)和監(jiān)控人員交互的平臺(tái)，通過它監(jiān)控人員可以對電廠各類電氣設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、管理。

未來電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是嵌入式工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和綜合化智能技術(shù)的運(yùn)用。

2.1 變電站自動(dòng)化

變電站是電力系統(tǒng)中兩個(gè)或多個(gè)電壓等級的聯(lián)系樞紐，是電能傳輸配送的重要環(huán)節(jié)，變電站自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)將大大提高整個(gè)電網(wǎng)自動(dòng)化的水平，提高電網(wǎng)的安全可靠性。

變電站自動(dòng)化主要包括兩個(gè)重要內(nèi)容，一方面是對正常運(yùn)行時(shí)的電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和操作，收集變電站運(yùn)行數(shù)據(jù)，另一方面是對故障設(shè)備的迅速切除，恢復(fù)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。正常運(yùn)行時(shí)，測量、監(jiān)視設(shè)備利用先進(jìn)的電氣自動(dòng)化技術(shù)完成電氣量的采集和傳輸工作。發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，完成故障設(shè)備的切除，確保正常部分繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

變電站自動(dòng)化的發(fā)展技術(shù)主要經(jīng)歷了三個(gè)階段，常規(guī)性的電磁式設(shè)備目前正逐步被電腦化的智能裝置取代。早期變電站自動(dòng)化設(shè)備是電磁式的且功能單一、相互獨(dú)立。隨著技術(shù)的發(fā)展，變電站自動(dòng)化技術(shù)正由單一功能、相互獨(dú)立向數(shù)字化、多功能、一體化發(fā)展，各二次設(shè)備相互融合。在不久的將來，變電站將有可能實(shí)現(xiàn)完全的數(shù)字化。

2.2 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化就是應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)對電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，并采集電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，然后利用專有的通信網(wǎng)絡(luò)將采集的數(shù)據(jù)傳送到調(diào)度中心，由調(diào)度中心完成電力系統(tǒng)的電力負(fù)荷預(yù)測以及狀態(tài)估計(jì)并自動(dòng)完成各發(fā)電廠的出力分配，在確保用戶用電的前提下優(yōu)化了能夠有效優(yōu)化電力結(jié)構(gòu)。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化是是電力生產(chǎn)企業(yè)由傳統(tǒng)走向現(xiàn)代化的重要一步，是整個(gè)電力系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的重要一環(huán)。

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的作用主要有三個(gè)方面：

①實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，確保安全可靠供電、確保電力用戶使用高質(zhì)量的電能。

②在確保電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)上，按照經(jīng)濟(jì)效益最大化、線路損耗最小化的原則進(jìn)行電力調(diào)度，減少電能在在電力線路上的損耗，以最小的單位千瓦時(shí)電能能源消耗率發(fā)電，達(dá)到相同發(fā)電量時(shí)能源消耗最少的目的。

③增強(qiáng)調(diào)度自動(dòng)化手段，利用先進(jìn)的控制方法分析電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，并提供最優(yōu)化的事故處理對策，一旦發(fā)生事故在最短的時(shí)間內(nèi)切除事故范圍內(nèi)的設(shè)備并及時(shí)派出修理人員處理事故，保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行部分不受干擾，避免或減少事故造成的重大損失，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。

3、供配電系統(tǒng)中的電氣自動(dòng)化應(yīng)用

供配電自動(dòng)化是指在供配電系統(tǒng)中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)供配電管理的自動(dòng)化及事故情況下的監(jiān)測、保護(hù)、控制。目前，電氣自動(dòng)化技術(shù)在供配電系統(tǒng)中已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用，原先由人工操作的高、中壓供電系統(tǒng)正越來越多地使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行操控，這樣做既提高了供配電的自動(dòng)化水平又提高了供配電系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)也保證了員工的操作安全。在供配電系統(tǒng)中，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對斷路器、繼電保護(hù)等保護(hù)裝置的自動(dòng)控制，一旦電流超過額定值時(shí)，供配電系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跳閘，避免了供配電系統(tǒng)設(shè)備損壞和故障的進(jìn)一步擴(kuò)大。電氣自動(dòng)化在供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包含數(shù)據(jù)采集與控制和保護(hù)作用。

3.1 數(shù)據(jù)采集與控制（SCADA）

數(shù)據(jù)采集與控制主要包括供配電系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的采集、電網(wǎng)電能遠(yuǎn)程計(jì)量、用戶電能質(zhì)量監(jiān)控以及設(shè)備故障事件報(bào)警。

其中供配電系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的采集主要涉及配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓、系統(tǒng)頻率等關(guān)鍵參數(shù)，數(shù)據(jù)采集以后必須方便運(yùn)行人員觀察才能夠成為有效數(shù)據(jù)，配電自動(dòng)化要求采集的這些參數(shù)的數(shù)值能夠在配電監(jiān)控室的計(jì)算機(jī)顯示屏上實(shí)時(shí)顯示出來，并對其進(jìn)行必要的保存。一旦參數(shù)超出系統(tǒng)正常運(yùn)行的范圍，監(jiān)控系統(tǒng)須向操作人員發(fā)出報(bào)警信號并采取必要的保護(hù)措施。

電能遠(yuǎn)程計(jì)量監(jiān)測主要是指不借助用戶端的電度表，在供配電中心直接測量與記錄電力用戶的實(shí)際用電量。不僅有效減少了抄表員的工作量，也方便了電力用戶查詢自己的用電量。

故障報(bào)警事件監(jiān)測是基于負(fù)荷管理、地理信息系統(tǒng)（AM/FM/GIS）對供配電系統(tǒng)在工作的過程中事故的檢測。如果系統(tǒng)中出現(xiàn)故障，智能化供配電系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，并通過地理信息系統(tǒng)將故障發(fā)生點(diǎn)的坐標(biāo)發(fā)給監(jiān)控中心，方便技術(shù)人員快速順利地找出并排除故障，確保供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性。

3.2 電氣自動(dòng)化的保護(hù)功能

保護(hù)功能主要是通過饋線自動(dòng)化（即故障定位、隔離、非故障區(qū)段的供電恢復(fù)）以及繼電保護(hù)裝置等自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的。自動(dòng)控制裝置能夠?qū)┡潆娫O(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的故障進(jìn)行有針對性的監(jiān)測與動(dòng)作，及時(shí)出判斷故障類型，快速的切除故障設(shè)備，減小故障影響范圍，確保配電網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

總結(jié)

電氣自動(dòng)化是電力系統(tǒng)發(fā)展的必要趨勢，電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中存在的故障，并對問題及時(shí)處理，從而使得電力系統(tǒng)的運(yùn)營狀態(tài)更為穩(wěn)定。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，提升了供電過程的安全性及穩(wěn)定性，同時(shí)降低了電力企業(yè)投入的成本，從而達(dá)到提高電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

作者簡介：陳新華，男，1987.10.23，遼寧省，助理工程師，研究方向電力系統(tǒng)及自動(dòng)化。

（作者身份證號碼：211422198710231257）