電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的應(yīng)用進展

曹旭紅

（天津國電津能熱電有限公司，天津 300304）

0 引 言

自動化技術(shù)是發(fā)電系統(tǒng)進行電力傳輸，完成控制、調(diào)度和管理的自動化運行的技術(shù)。電氣系統(tǒng)通常由發(fā)電、供電和用電組成，且電氣系統(tǒng)的先進程度可以衡量國家的綜合國力水平[1]。本文分析電器系統(tǒng)自動化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，展望未來技術(shù)趨勢，以期對深度發(fā)掘設(shè)備自動化的應(yīng)用起到一定的指導(dǎo)作用。

1 電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 電力系統(tǒng)運行特點

如今國內(nèi)已經(jīng)完成了大電網(wǎng)、大電站、高參數(shù)機組、（特）高電壓輸送以及高度自動化控制技術(shù)的轉(zhuǎn)變。電器系統(tǒng)的運行要求盡量達到用戶的用電要求，保證供電的可靠性，保證電能電壓、頻率和波形的質(zhì)量[2]，進而提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟性。

圖1 自動化控制流程圖

系統(tǒng)運轉(zhuǎn)要求完善的管理和控制，使其在安全、高質(zhì)量和經(jīng)濟的基礎(chǔ)上正常運行難以實現(xiàn)。當前，通過人工監(jiān)控很難實現(xiàn)系統(tǒng)的安全、高質(zhì)量和經(jīng)濟運轉(zhuǎn)，需大量使用電器系統(tǒng)的自動設(shè)備[3]。

1.2 電力系統(tǒng)自動化

系統(tǒng)自動化完成了從單一功能轉(zhuǎn)變到綜合化功能的過程，歷經(jīng)了2個發(fā)展階段。

（1）單一功能自動化階段：有故障自動切除裝置、自動操作和調(diào)節(jié)裝置、長距離信息裝置的自動化設(shè)備，是早年間較為原始的自動化發(fā)展程度。

（2）綜合自動化階段：由單個裝置和設(shè)備代替之前兩個或多個分離的系統(tǒng)和設(shè)備所進行的工作。圖1為綜合自動化運行過程圖。

1.3 電力系統(tǒng)自動化的應(yīng)用

1.3.1 電站自動化技術(shù)

采用大參數(shù)、高容量火力發(fā)電機組，是國內(nèi)電站發(fā)展的重要趨勢。機組裝機容量的增加，使機組參數(shù)測量點不斷增多，對應(yīng)的系統(tǒng)回路數(shù)量和控制技術(shù)復(fù)雜性增加，且發(fā)電過程要求高度的控制精確性。因此，要求設(shè)備在不需要人為干預(yù)的條件下完成預(yù)期的目標，提高生產(chǎn)力和產(chǎn)品質(zhì)量，完成手動無法完成的功能，實現(xiàn)生產(chǎn)標準化。圖2為電站在變負荷運行下各級指令優(yōu)化方法。

1.3.2 變電站自動化技術(shù)

變電站的自動化技術(shù)是指對于系統(tǒng)中的二次設(shè)備，通過系統(tǒng)優(yōu)化和組合，采用高性能計算機、通信裝置以及信號反饋處理技術(shù)，完成對變電站的主要設(shè)備和輸配線路的監(jiān)視、測量、控制和保護，實現(xiàn)自動化運行。

圖2 電站系統(tǒng)自動化指令控制

1.3.3 配電網(wǎng)自動化技術(shù)

配電網(wǎng)自動化技術(shù)是指在電網(wǎng)實際分配負荷指令的過程中，通過對實際運行數(shù)據(jù)進行檢測和采集，利用收集到的數(shù)據(jù)分析整個電網(wǎng)的運行狀況，最終實現(xiàn)系統(tǒng)的控制和調(diào)節(jié)，完成對電網(wǎng)用戶的供電任務(wù)。

2 電力系統(tǒng)自動化發(fā)展趨勢

2.1 智能保護和變電向綜合自動化轉(zhuǎn)變

智能保護和變電逐漸向綜合自動化方向轉(zhuǎn)變，通過對電保護的研究，將人工智能技術(shù)、模糊理論、綜合自動控制技術(shù)、自適應(yīng)技術(shù)以及通信技術(shù)等先進技術(shù)應(yīng)用于最新的繼電保護系統(tǒng)，使其具備智能控制技術(shù)，從而較大程度地提高系統(tǒng)的安全性。

2.2 系統(tǒng)實時仿真系統(tǒng)

對負荷進行動態(tài)特性監(jiān)測和系統(tǒng)實時仿真建模，從而使其具備實時仿真預(yù)測功能。可對電力企業(yè)員工的崗前培訓(xùn)進行系統(tǒng)教學(xué)、仿真等，是一種有效的培訓(xùn)手段。

2.3 電力系統(tǒng)的智能控制

電力系統(tǒng)智能控制的主要特點為強非線性、變參數(shù)動態(tài)模型系統(tǒng)、多目標尋優(yōu)特性、在多種運行工況下和發(fā)生故障時具有魯棒性以及在本地和異地不同控制器間需要協(xié)調(diào)控制等。智能控制系統(tǒng)模型應(yīng)具備的主要功能有自主適應(yīng)、自主學(xué)習(xí)和自主組織功能等。

2.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的應(yīng)用

通常，發(fā)電廠有著諸多非線性復(fù)雜系統(tǒng)，符合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的功能性。因此，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概念應(yīng)用于電站系統(tǒng)，具有高度可行性。

2.5 AI人工智能加持

結(jié)合電力系統(tǒng)的發(fā)展需求，將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于電力系統(tǒng)設(shè)備，可對運行分析、事故警報、運行故障判斷以及設(shè)計等方面進行突破，開發(fā)電力系統(tǒng)智能控制理論與應(yīng)用技術(shù)，提升電力系統(tǒng)在運行中的智能性。

3 結(jié) 論

電力系統(tǒng)自動化的先進程度是衡量國家綜合國力水平的重要參考內(nèi)容。本文對電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用現(xiàn)狀進行分析，并對未來技術(shù)發(fā)展方向進行了研究總結(jié)。