電力系統(tǒng)電氣自動(dòng)化技術(shù)的探索

國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院 徐敏銳 盧樹(shù)峰 楊世海武漢磐電科技股份有限公司 賈芳艷

1 電氣自動(dòng)化技術(shù)簡(jiǎn)介

在社會(huì)與經(jīng)濟(jì)共同發(fā)展、進(jìn)步的背景下，電氣企業(yè)所具備的新技術(shù)日新月異，極大推動(dòng)了電力工程自動(dòng)化水平的提升，使得電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)的智能裝置主要包括自動(dòng)控制與自動(dòng)檢測(cè)兩項(xiàng)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程監(jiān)控電力系統(tǒng)的作用[1]。

隨著信息技術(shù)的日益發(fā)展，電力工程能夠借助信息監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)管與控制。電氣自動(dòng)化技術(shù)利用網(wǎng)絡(luò)對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行搜集、整理，確保電力工程穩(wěn)定運(yùn)行，從而降低電力工作人員的工作量，緩解工作壓力。同時(shí)電力系統(tǒng)在遇到緊急狀況時(shí)，電氣自動(dòng)化裝置也能夠自動(dòng)采取應(yīng)對(duì)措施來(lái)確保電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。

可以說(shuō)，將配電技術(shù)與自動(dòng)化信息技術(shù)充分結(jié)合起來(lái)是改善城鄉(xiāng)配電網(wǎng)水平的有效途徑，能夠切實(shí)提高電力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行水平。目前，電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍較廣，從電氣開(kāi)關(guān)到電氣工程都可以應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 集中式監(jiān)控技術(shù)

所謂集中式監(jiān)控技術(shù)是指通過(guò)一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)分項(xiàng)目監(jiān)管的一種技術(shù)，與電力系統(tǒng)中傳統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)相比，集中式監(jiān)控技術(shù)操作維護(hù)簡(jiǎn)便，對(duì)工作環(huán)境要求不高，憑借著自身的這些優(yōu)勢(shì)已經(jīng)在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用[2]。如果選擇常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)勢(shì)必會(huì)需要更多的處理器，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致工程成本增加，監(jiān)控效果也得不到很好的控制。因此，選擇集中式監(jiān)控技術(shù)是一種具有較高可行性的手段，對(duì)提高電氣工程質(zhì)量、提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率都有著積極地推動(dòng)作用。

2.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)

電氣自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)就是指借助電腦終端對(duì)其他地方的設(shè)施設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的技術(shù)，在電力系統(tǒng)電氣工程中運(yùn)用遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，不僅能夠降低工程成本，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。同時(shí)不易受空間因素的限制，在電氣工程的應(yīng)用中能夠最大化彌補(bǔ)地空空間區(qū)域的盲區(qū)，使得電力系統(tǒng)控制工作得以順利開(kāi)展。但是在電氣工程中應(yīng)用遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)受通訊因素影響較大，如果電力系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模較大，建設(shè)地點(diǎn)具有特殊性，就會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的影響，導(dǎo)致監(jiān)控技術(shù)效果降低。因此，在一些小型的電力系統(tǒng)建設(shè)工程中應(yīng)用遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)比較廣泛。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控技術(shù)

電力系統(tǒng)電氣工程中應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控技術(shù)，能夠使得現(xiàn)場(chǎng)管理更具實(shí)效性和針對(duì)性，是目前電氣自動(dòng)化技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的一種監(jiān)控技術(shù)，對(duì)改善電氣工程質(zhì)量有著積極地推動(dòng)作用。若是選擇該項(xiàng)監(jiān)控技術(shù)需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際情況進(jìn)行布局和安裝，不僅能夠確保電力系統(tǒng)電氣工程的質(zhì)量，同時(shí)也便于對(duì)成本的控制。此外，該項(xiàng)監(jiān)控技術(shù)主要是針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題來(lái)制定合理的監(jiān)管措施，因此即便是電氣工程中某一設(shè)備出現(xiàn)故障，也不會(huì)影響其他設(shè)備，能夠確保電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。

3 電氣自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)

3.1 電力工程信息發(fā)展的實(shí)施

在電力系統(tǒng)中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠推動(dòng)電力工程技術(shù)、設(shè)備信息化的進(jìn)一步發(fā)展，同時(shí)也能夠幫助有關(guān)電力管理部門提高管理水平，實(shí)現(xiàn)信息化發(fā)展。電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，通常主要是體現(xiàn)在對(duì)設(shè)備的監(jiān)管。比如目前針對(duì)電力項(xiàng)目的模糊控制系統(tǒng)，就可以采取電氣自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制管理?？梢哉f(shuō)，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用能夠促進(jìn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化管理的發(fā)展。

3.2 便于電力系統(tǒng)維護(hù)

電氣自動(dòng)化技術(shù)主要是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控目的。借助網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集、整理、匯總，然后提煉出有效信息，確保電力系統(tǒng)正常運(yùn)作。再加之電氣自動(dòng)化技術(shù)全部是依靠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，因此在系統(tǒng)維護(hù)和操作上也更加便捷。電力系統(tǒng)相關(guān)工作人員只需要在日常進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)，確保計(jì)算機(jī)運(yùn)行環(huán)境健康安全即可。

3.3 電力系統(tǒng)管理與控制更加方便

在電力系統(tǒng)中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，其目的在于更便捷的控制電力系統(tǒng)。在我國(guó)電力工程的發(fā)展歷程中，由于工程建設(shè)的需求不斷變化，電氣自動(dòng)化技術(shù)水平也隨之不斷提升，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，能夠使得電力系統(tǒng)管理過(guò)程更透明、更方便，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力系統(tǒng)管理的更好控制。

4 電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

4.1 智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

在計(jì)算機(jī)技術(shù)中信息管理系統(tǒng)是其重要組成部分，智能電網(wǎng)技術(shù)就是針對(duì)電力系統(tǒng)全局將電氣自動(dòng)化技術(shù)與信息技術(shù)充分結(jié)合起來(lái)的一種智能控制技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)涵蓋著配電、輸變電、發(fā)電等各個(gè)環(huán)節(jié)[3]。其中在計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)中變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用最為廣泛，此外還有調(diào)節(jié)柔性交流輸電的自動(dòng)化系統(tǒng)也逐漸被廣泛應(yīng)用。目前我國(guó)電力系統(tǒng)中所采用的數(shù)字化電網(wǎng)建設(shè)，在很大程度上是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，同時(shí)也為我國(guó)全面推廣智能電網(wǎng)技術(shù)奠定了良好的基礎(chǔ)。在智能電網(wǎng)技術(shù)中智能電網(wǎng)通信技術(shù)極其重要，在建設(shè)過(guò)程中必須要大量依托信息技術(shù)，并且需要具備可靠性和實(shí)時(shí)性。

4.2 在電網(wǎng)調(diào)度中的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)具有十分重要的意義，能夠在很大程度上降低生產(chǎn)成本，節(jié)約大量的人力、物力，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置，有利于電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)。其應(yīng)用具體表現(xiàn)在：電力系統(tǒng)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)，包括工作站、指揮中心、變電站等，借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)開(kāi)展自主調(diào)控和管理，同時(shí)計(jì)算機(jī)與所有設(shè)備相連，確保電網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。

在整個(gè)電氣自動(dòng)化裝置中，中心服務(wù)器是核心，具有高效特點(diǎn)，能夠?qū)ο到y(tǒng)所收集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、處理，同時(shí)將處理后的數(shù)據(jù)輸出到相應(yīng)設(shè)備，并對(duì)電力系統(tǒng)中電氣工程的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)而做出科學(xué)合理的評(píng)估和分析。與此同時(shí)，還可以對(duì)電力負(fù)荷情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，并根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，根據(jù)地區(qū)用戶用電需求，系統(tǒng)將會(huì)自主進(jìn)行電力調(diào)度。

4.3 在變電站中的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)變電站中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站工作效率及質(zhì)量的雙重提升，有利于增強(qiáng)電力系統(tǒng)對(duì)變電站的監(jiān)管力度，實(shí)現(xiàn)以自動(dòng)化替代以往傳統(tǒng)的人工操作和監(jiān)管，進(jìn)而推動(dòng)變電站系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

變電站自動(dòng)化主要是指以變電站傳輸與處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)變電站內(nèi)部電氣設(shè)備的動(dòng)態(tài)運(yùn)作情況進(jìn)行實(shí)時(shí)全方位的監(jiān)控。此外，在變電站中電力信號(hào)電纜能夠換成計(jì)算機(jī)電纜或是光纖，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)操作監(jiān)控屏幕化。同時(shí)還可以用全微機(jī)化設(shè)備來(lái)替代原有傳統(tǒng)的電磁式裝備，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄和統(tǒng)計(jì)的功效。在電力系統(tǒng)中變電站自動(dòng)化技術(shù)是主要內(nèi)容，能夠滿足當(dāng)前電力系統(tǒng)的運(yùn)行需求，推動(dòng)電力工程現(xiàn)代化發(fā)展。

4.4 在發(fā)電場(chǎng)中的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化技術(shù)具有分散控制的特點(diǎn)，因此能夠廣泛在電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)中應(yīng)用[4]。分散控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)分層測(cè)控，同時(shí)借助數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、遠(yuǎn)程工作系統(tǒng)來(lái)形成一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，然后再利用分層測(cè)控的特點(diǎn)對(duì)分散的單元和系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并在生產(chǎn)過(guò)程中將監(jiān)測(cè)結(jié)果直接顯示出來(lái)，從而為相關(guān)人員提供操作依據(jù)。同時(shí)分散測(cè)控系統(tǒng)還能夠?qū)⒈O(jiān)測(cè)過(guò)程中所接收到的數(shù)據(jù)信息或是信號(hào)打印出來(lái)，從而為電力系統(tǒng)的管理提供參考，使得系統(tǒng)管理更加便捷，有利于電力系統(tǒng)工作效率的提升。

譬如在火電廠中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在爐、電、機(jī)三合一的一體化運(yùn)作，這樣操作人員就能夠通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)掌握設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需求調(diào)整發(fā)電需求，也有助于幫助操作人員及時(shí)排查安全隱患，確保供電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

此外，在電力系統(tǒng)發(fā)電廠測(cè)控系統(tǒng)中，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用也比較普遍。在電力行業(yè)中傳統(tǒng)意義上的發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)通常采取的結(jié)構(gòu)是分層分布，通過(guò)遠(yuǎn)程工作站、以太網(wǎng)以及過(guò)程控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠的測(cè)控。

而自動(dòng)化技術(shù)可以在發(fā)電站控制環(huán)節(jié)直接應(yīng)用，并對(duì)整個(gè)設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)以及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并顯示出所監(jiān)測(cè)到的各種信號(hào)，最后在進(jìn)行信號(hào)輸出的同時(shí)開(kāi)啟自動(dòng)執(zhí)行功能，從而對(duì)發(fā)電廠整個(gè)發(fā)電環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。

工作站自動(dòng)化則主要負(fù)責(zé)人機(jī)接口的提供工作，該環(huán)節(jié)也是借助控制裝置向?qū)?yīng)的工作站提供數(shù)據(jù)信息，并搜集和分析其他工作站所傳輸?shù)男盘?hào)，從而制定出具有針對(duì)性的系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)以及管理措施，并對(duì)及時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行診斷。

4.5 電力補(bǔ)償自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

在以往電力系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的無(wú)功以及低壓補(bǔ)償技術(shù)在當(dāng)前科技發(fā)展背景下已經(jīng)逐漸不適宜，其補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要是通過(guò)單一的信號(hào)以及三相電容器之間相互作用。通常情況下在一些使用電線負(fù)荷的用戶中采取這種電力補(bǔ)償模式，但是很容易出現(xiàn)三相負(fù)荷不均衡的現(xiàn)象，甚至有時(shí)候或出現(xiàn)過(guò)度補(bǔ)償、補(bǔ)償不足的情況。同時(shí)采取這種補(bǔ)償技術(shù)時(shí)并沒(méi)有深入分析電壓是否平衡，也沒(méi)有全面仔細(xì)檢測(cè)配電功能。

智能電力補(bǔ)償自動(dòng)化技術(shù)充分結(jié)合了智能動(dòng)態(tài)補(bǔ)償和固定靜態(tài)補(bǔ)償、三相共同補(bǔ)償和分相補(bǔ)償技術(shù)，這種全面的補(bǔ)償技術(shù)就能夠很好的解決傳統(tǒng)補(bǔ)償技術(shù)中所存在的一些缺陷，進(jìn)而能夠很好的隨著負(fù)載的變化而變化。此外，該項(xiàng)補(bǔ)償技術(shù)還采取了比較先進(jìn)的投切開(kāi)關(guān)、電壓限制等技術(shù)模式，能夠很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)電容器進(jìn)行智能控制的自動(dòng)化目的，使得電力補(bǔ)償技術(shù)的精準(zhǔn)度得以提升，與此同時(shí)還能對(duì)缺相進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。

5 電氣自動(dòng)化未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

在電力系統(tǒng)中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，能夠有效解決以往傳統(tǒng)電力系統(tǒng)維修、分配以及管理環(huán)節(jié)存在的各種弊端，借助信息技術(shù)能夠?qū)Υ罅康臄?shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析和處理，同時(shí)還能對(duì)電力系統(tǒng)各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)管，推動(dòng)了了電力系統(tǒng)的綜合發(fā)展[5]。

首先，電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠有效對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一整理、分析和處理，使得電力系統(tǒng)在管理上更加便捷，降低了人工管理風(fēng)險(xiǎn)，切實(shí)提高了電力系統(tǒng)的管理效率以及電氣設(shè)備的利用率，同時(shí)在一定程度上使得資源得以優(yōu)化，避免不必要的資源浪費(fèi)。為了進(jìn)一步推動(dòng)電力行業(yè)的發(fā)展，助力電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，為社會(huì)各界日常工作、生活提供高效、安全、穩(wěn)定的電力能源，提高工作效率，確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行是關(guān)鍵。對(duì)此，就需要電力系統(tǒng)管理人員必須要掌握先進(jìn)的自動(dòng)化管理技術(shù)，不斷強(qiáng)化對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用能力，加強(qiáng)對(duì)集成技術(shù)的鉆研，切實(shí)提高自身自動(dòng)化技術(shù)的使用水平，以便能夠更好地管理電力系統(tǒng)，切實(shí)提高電力系統(tǒng)的利用率。

其次，隨著我國(guó)信息技術(shù)與科技的日益發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展成為了社會(huì)生產(chǎn)的必然趨勢(shì)，因此，在電力系統(tǒng)中，電氣自動(dòng)化技術(shù)也勢(shì)必會(huì)朝著網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，這就需要在今后的電力系統(tǒng)管理過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用和研發(fā)，推動(dòng)電力系統(tǒng)電氣工程自動(dòng)化技術(shù)更好地發(fā)展。