電力系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

楊美紅

摘 要：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得自動(dòng)化技術(shù)有了更加全面的發(fā)展與創(chuàng)新，在電力系統(tǒng)中，電力自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，但由于我國起步較晚，發(fā)展時(shí)間尚短，因此在實(shí)際應(yīng)用中還有諸多不足需要我們進(jìn)行解決。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；電氣自動(dòng)化技術(shù)；應(yīng)用

1 引言

現(xiàn)階段的計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信息技術(shù)的發(fā)展速度非常迅速，這就使得諸多自動(dòng)化技術(shù)以及數(shù)字技術(shù)也都在電力系統(tǒng)當(dāng)中有著應(yīng)用，從而有效促進(jìn)了電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全穩(wěn)定性。作為電力行業(yè)發(fā)展的重要方向之一，電力系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用是為整個(gè)電力行業(yè)的全面管理實(shí)現(xiàn)了可能，所以對這一領(lǐng)域的理論研究加強(qiáng)就有著實(shí)質(zhì)性意義。

2 電力系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用方向

2.1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用逐步得到普及，這得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)的日趨完善，該仿真系統(tǒng)在可提供大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的前提下，還可多種電力系統(tǒng)的暫態(tài)及穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)同步進(jìn)行，還能用以協(xié)助科研人員測試新裝置，且多種控制裝置都能與其構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，從而為靈活輸電系統(tǒng)及研究智能保護(hù)的控制策略提供了一流的實(shí)驗(yàn)條件。電力系統(tǒng)數(shù)字模擬實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的引進(jìn)，方便了對電力系統(tǒng)負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性監(jiān)測、電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真建模等方面進(jìn)行深入研究，從而建成具備混合實(shí)時(shí)仿真環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室。

2.2 綜合自動(dòng)化技術(shù)與智能保護(hù)的應(yīng)用

目前，國內(nèi)的綜合自動(dòng)化領(lǐng)域的研究已達(dá)到國際先進(jìn)水平，智能自動(dòng)化保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域的研究相對處于國際領(lǐng)先水平，研制的分層式綜合自動(dòng)化裝置能夠適用于各種電壓等級(jí)電站。將國內(nèi)外最新的人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信、微機(jī)新技術(shù)、自適應(yīng)理論、綜合自動(dòng)控制理論等應(yīng)用于電氣自動(dòng)化保護(hù)裝置中，對電力系統(tǒng)自動(dòng)化保護(hù)的新原理進(jìn)行了研究，可以大大提高電力系統(tǒng)的安全水平，使得新型保護(hù)裝置具有智能控制的特點(diǎn)。

2.3 電力系統(tǒng)中人工智能的應(yīng)用

電力系統(tǒng)及其元件的故障診斷、運(yùn)行分析、規(guī)劃設(shè)計(jì)等方面將模糊邏輯、專家系統(tǒng)以及進(jìn)化理論應(yīng)用到實(shí)際研究，并且結(jié)合電力工業(yè)發(fā)展的需要，開展了電力系統(tǒng)智能控制理論與應(yīng)用的研究，同時(shí)也開展了在上述實(shí)用軟件研究的基礎(chǔ)上以提高電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制的智能化水平。

2.4 電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)

該技術(shù)采用的模型為最新國際標(biāo)準(zhǔn)公共信息模型，輸電網(wǎng)的理論算法采用與配網(wǎng)實(shí)際與高級(jí)應(yīng)用軟件相結(jié)合，負(fù)荷預(yù)測時(shí)配合應(yīng)用人工智能灰色神經(jīng)元算法進(jìn)行，最后進(jìn)行潮流計(jì)算時(shí)采用配網(wǎng)遞歸虛擬流算法。電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)取得了重大技術(shù)突破，主要表現(xiàn)在信息配網(wǎng)一體化、高級(jí)應(yīng)用軟件、配網(wǎng)模型、中低壓網(wǎng)絡(luò)數(shù)字方面，最終，解決了載波正在配電網(wǎng)上應(yīng)用的路由、衰耗等技術(shù)難題，正是因?yàn)椴捎脭?shù)字信號(hào)處理技術(shù)，才得以提高了載波接收靈敏度。

3 電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 計(jì)算機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化應(yīng)用

3.1.1 智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

信息管理系統(tǒng)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一，電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合所形成針對整個(gè)全局進(jìn)行智能控制的技術(shù)，也就是智能電網(wǎng)技術(shù)，是一個(gè)最具典型性的技術(shù)，涵蓋了配電、輸變電和用戶以及調(diào)度、發(fā)電的各個(gè)環(huán)節(jié)。其中變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、穩(wěn)定控制系統(tǒng)等被廣泛應(yīng)用到計(jì)算機(jī)技術(shù)的系統(tǒng)中，同時(shí)一樣的還有諸如調(diào)度柔性交流輸電以及自動(dòng)化系統(tǒng)等。目前這種數(shù)字化電網(wǎng)建設(shè)，一定程度上可以說是智能電網(wǎng)的雛形，實(shí)際上也為我國建設(shè)智能電網(wǎng)做著準(zhǔn)備工作。智能電網(wǎng)中較為典型的有智能電網(wǎng)的通信技術(shù)，同時(shí)在建設(shè)的過程中需要很多依托計(jì)算機(jī)的技術(shù)，需要具備實(shí)時(shí)性、雙向性、可靠性的特征，需要先進(jìn)的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用，而且該系統(tǒng)也是完全依托計(jì)算機(jī)技術(shù)而存在的，同時(shí)具有信息管理系統(tǒng)。

3.1.2 變電站自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

可以說，變電站的自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)又是依托計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)的，要實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)的現(xiàn)代化，一個(gè)不可缺少的、重要的環(huán)節(jié)就是實(shí)現(xiàn)變電站的自動(dòng)化。變電站依賴計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，在實(shí)現(xiàn)的過程中計(jì)算機(jī)也得到了充分利用，二次設(shè)備也隨之實(shí)現(xiàn)集成化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化，完全是采用計(jì)算機(jī)電纜或光纖代替電力信號(hào)電纜。變電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)屏幕化以及運(yùn)行管理和記錄統(tǒng)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，另外兩個(gè)組成部分是操縱以及監(jiān)視，變電站的整體自動(dòng)化才得以實(shí)現(xiàn)，正是如此多的組成部分實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)的自動(dòng)化管理。為了聯(lián)系發(fā)電廠與電力用戶，變電站以及與之相關(guān)的輸配電線路必不可少。變電站自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，不僅組成電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的一個(gè)重要組成部分，更是為了滿足變電站的運(yùn)行操作任務(wù)。

3.2 電力系統(tǒng)自動(dòng)化中PLC技術(shù)的應(yīng)用

3.2.1 PLC技術(shù)的數(shù)據(jù)處理

PLC可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理，具有排序、查表、數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳送以及位操作等功能。這些數(shù)據(jù)可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，可以完成一定的控制操作，與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，也或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)可用于過程控制系統(tǒng)，也可以處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)。

3.2.2 PLC技術(shù)的閉環(huán)過程控制

閉環(huán)過程控制是指對壓力、溫度、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制，PLC通過模擬量I/O模塊對模擬量進(jìn)行閉環(huán)PID控制，并且實(shí)現(xiàn)數(shù)字量與模擬量之間的D/A、A/D轉(zhuǎn)換。可使用專用的PID模塊，也可用PID子程序來實(shí)現(xiàn)。

3.2.3 PLC技術(shù)的開關(guān)量控制

火力發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的輔助系統(tǒng)的工藝流程的控制多為順序控制和開關(guān)量控制兩種。在許多行業(yè)中應(yīng)用到PLC進(jìn)行開關(guān)量控制，如機(jī)床電氣控制、電機(jī)控制以及電梯運(yùn)行控制、汽車裝配線和啤酒灌裝生產(chǎn)線等。PLC技術(shù)的輸出和輸入信號(hào)都是通 / 斷的開關(guān)信號(hào)。工業(yè)控制中應(yīng)用最多的控制是開關(guān)量的邏輯控制?？刂频妮敵觥⑤斎朦c(diǎn)數(shù)均可通過擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)，從十幾個(gè)到成千上萬個(gè)，均可以不受限制地自動(dòng)化控制，節(jié)省人力，提高效益的作用十分明顯。

4 綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢

4.1 保護(hù)、控制、測量一體化

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、簡化維護(hù)工作量以及發(fā)展趨勢等方面考慮，將保護(hù)與控制、測量結(jié)合在一起會(huì)更有優(yōu)勢。

4.2 國際標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用

近年來，IED電力自動(dòng)化方面有了廣泛應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)不同廠家IED 設(shè)備的信息共享和互操作性，使廠站電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)成為開發(fā)系統(tǒng)，國際電工委員會(huì)制定了IEC61850國際標(biāo)準(zhǔn)。為了與國際接軌，國內(nèi)已經(jīng)開始了基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的產(chǎn)品研發(fā)，相信這將是未來自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展方向。

4.3 以太網(wǎng)技術(shù)的使用

隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，人們對電力的需求與日俱增，加之電網(wǎng)系統(tǒng)越來越復(fù)雜化，其涉及的數(shù)據(jù)和信息也越來越多。在這種背景下，電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)所需要采集和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)日益龐大，對通訊的實(shí)時(shí)性和傳輸速度提出了更高的要求。以太網(wǎng)具有傳輸數(shù)據(jù)量大、傳輸數(shù)據(jù)快的優(yōu)勢，能夠滿足電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展需求，因此，以太網(wǎng)在電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中必然會(huì)有更多的應(yīng)用。

5 結(jié)語

總而言之，針對當(dāng)前我國的電力系統(tǒng)的發(fā)展，由于在用電需求的不斷提高基礎(chǔ)上，就要能進(jìn)一步的強(qiáng)化電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，所以要能在自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用上得到加強(qiáng)，使其能和實(shí)際的需求相結(jié)合，不僅要能夠提升電力系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)，還要在自動(dòng)化的管理層面得到進(jìn)一步的加強(qiáng)。由于本文的篇幅限制不能進(jìn)一步深化研究，希望此次努力能起到拋磚引玉的作用。

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