電網(wǎng)系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化應(yīng)用實(shí)踐分析

張鵬久

（齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾161000）

在最初的電力系統(tǒng)當(dāng)中，自動(dòng)化功能的實(shí)現(xiàn)基本上都是依靠變電站的綜合自動(dòng)化技術(shù)來(lái)完成的，但是隨著科技的飛速發(fā)展，這種綜合自動(dòng)化系統(tǒng)逐漸顯現(xiàn)出一些缺陷，比如監(jiān)控效果較差等，越來(lái)越無(wú)法適應(yīng)電網(wǎng)的升級(jí)需求。所以當(dāng)時(shí)的電網(wǎng)系統(tǒng)亟待進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化更新，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)改造，電氣自動(dòng)化技術(shù)便在其中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，大大提升了電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，使其發(fā)生了質(zhì)的飛躍。

1 電網(wǎng)系統(tǒng)自動(dòng)化的基本內(nèi)容

1.1 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化。電網(wǎng)調(diào)度實(shí)際上指的是對(duì)電力系統(tǒng)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集和控制的一個(gè)過(guò)程。具體而言，電網(wǎng)工作人員可以通過(guò)遠(yuǎn)程操控電氣自動(dòng)化控制終端，輸入設(shè)備執(zhí)行指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其他電氣設(shè)備的自動(dòng)化管理和控制，與此同時(shí)，工作人員還可以通過(guò)電氣自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的整體運(yùn)行情況進(jìn)行全過(guò)程掌握，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存在的故障風(fēng)險(xiǎn)并予以解決，以確保電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

1.2 變電站電氣自動(dòng)化。變電站無(wú)論在現(xiàn)代化電網(wǎng)系統(tǒng)還是在早期的電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，都是必不可少的一部分。電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用影響最大的就包括變電站，具體而言，就是利用電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)變電站的所有電氣設(shè)備和電子化系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和分析，然后再通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)路環(huán)境將相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)竭h(yuǎn)端服務(wù)器當(dāng)中，相關(guān)故障診斷系統(tǒng)則會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳回的數(shù)據(jù)對(duì)整個(gè)變電站系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行評(píng)定，一旦發(fā)現(xiàn)存在異常即會(huì)發(fā)出預(yù)警提示，提醒工作人員及時(shí)進(jìn)行異常確認(rèn)，避免發(fā)生更加嚴(yán)重的安全事故。

1.3 發(fā)電廠分散測(cè)控系統(tǒng)。采用分層分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)電廠分散測(cè)控系統(tǒng)，系統(tǒng)包含四大組成部分，一是過(guò)程控制單（轉(zhuǎn)下頁(yè)）元，二是運(yùn)行員工作站，三是工程師工作站，四是冗余的高速數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)。在過(guò)程控制單元中，包含兩個(gè)部分，其一是可冗余配置的主控模件，與智能模件通訊時(shí)，通過(guò)冗余的總線來(lái)實(shí)現(xiàn)。其二就是智能模件。過(guò)程控制單元直接面向生產(chǎn)過(guò)程，現(xiàn)場(chǎng)變送器、熱電偶、熱電阻等產(chǎn)生的信號(hào)均傳至此單元，運(yùn)算處理之后，信號(hào)輸出，執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收信號(hào)之后進(jìn)行生產(chǎn)。

1.4 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的在線檢測(cè)。評(píng)價(jià)一個(gè)電力系統(tǒng)是否具有足夠的可靠度和安全性的重要指標(biāo)之一就是確認(rèn)該系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中設(shè)備維修和養(yǎng)護(hù)工作是否完善到位。電力系統(tǒng)本身的構(gòu)成就較為復(fù)雜，運(yùn)行過(guò)程中會(huì)因?yàn)槭艿蕉喾N因素的影響導(dǎo)致其運(yùn)行效果發(fā)生變化，發(fā)生設(shè)備故障是在所難免的，這就需要電力公司采取積極有效的維護(hù)管理措施對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并將解決異常問(wèn)題，以確保電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可以充分實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)中電氣設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的在線檢測(cè)，從而預(yù)測(cè)其一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)行趨勢(shì)，便于幫助工作人員進(jìn)行全方位、精準(zhǔn)化的設(shè)備檢修。

1.5 智能電網(wǎng)技術(shù)。智能化時(shí)代的來(lái)臨使得電氣自動(dòng)化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相融合成為了必然趨勢(shì)，對(duì)于電力行業(yè)而言，這種技術(shù)融合模式下的電網(wǎng)系統(tǒng)即為智能電網(wǎng)，這種融合性技術(shù)即為智能電網(wǎng)技術(shù)。智能電網(wǎng)技術(shù)覆蓋到智能電網(wǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，無(wú)論是發(fā)電還是配電，都需要通過(guò)智能電網(wǎng)技術(shù)的支持。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，目前我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始著手準(zhǔn)備建設(shè)數(shù)字化電網(wǎng)，這就預(yù)示著未來(lái)電網(wǎng)系統(tǒng)會(huì)朝著智能化的方向轉(zhuǎn)型發(fā)展。而通信技術(shù)作為智能電網(wǎng)的核心技術(shù)之一，利用的就是計(jì)算機(jī)的信息管理功能。

2 電氣自動(dòng)化在電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在電網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用電氣自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的，最主要的優(yōu)點(diǎn)可以總結(jié)為以下三點(diǎn)：其一，電氣自動(dòng)化技術(shù)擁有先進(jìn)的信息化水平。當(dāng)前時(shí)代各領(lǐng)域的運(yùn)營(yíng)維護(hù)都離不開(kāi)信息化技術(shù)支持，電網(wǎng)系統(tǒng)也不例外，利用信息化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)大量數(shù)據(jù)資源的在線整合和分析，從而精準(zhǔn)判斷電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，提高其運(yùn)行效率和運(yùn)行質(zhì)量，而電氣自動(dòng)化技術(shù)就是綜合了先進(jìn)的信息化技術(shù)所形成的設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值非常突出。其二，電子自動(dòng)化技術(shù)具有良好的可控性。這是由于電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要是通過(guò)操控終端設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的綜合管控的，具有很強(qiáng)的統(tǒng)一性和規(guī)范性，所以可控性也比較高。其三，由于電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有完善的監(jiān)控和故障診斷設(shè)備，而且智能化程度和精準(zhǔn)度都比較高，所以其維護(hù)管理工作也會(huì)更為靈活簡(jiǎn)便。

3 電網(wǎng)系統(tǒng)電氣自動(dòng)化技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程中可能存在的問(wèn)題

根據(jù)當(dāng)前我國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行情況來(lái)看，在利用電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造的過(guò)程中，還會(huì)存在一些限制性問(wèn)題，其中電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的問(wèn)題是最為明顯的，具體而言，可能會(huì)有以下幾方面問(wèn)題：

3.1 系統(tǒng)升級(jí)可能引起監(jiān)控系統(tǒng)癱瘓。電網(wǎng)系統(tǒng)固有的監(jiān)控系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)和間隔層設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于上傳到間隔層的數(shù)據(jù)資料，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)選擇優(yōu)先處理。某些情況下，通信數(shù)據(jù)的傳輸還會(huì)關(guān)聯(lián)到調(diào)度站，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下，調(diào)度站的作用可以得到充分發(fā)揮。不僅如此，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本身還具有良好的可維護(hù)性和交互性，可以充分保證電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器或變電站的保護(hù)。但是電網(wǎng)系統(tǒng)升級(jí)之后，很有可能導(dǎo)致原有的監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前電氣自動(dòng)化技術(shù)，進(jìn)而發(fā)生系統(tǒng)癱瘓。

3.2 保護(hù)機(jī)制的有效性問(wèn)題。電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性對(duì)于電網(wǎng)系統(tǒng)具有關(guān)鍵性的影響，所以電網(wǎng)系統(tǒng)必須具備可靠的保護(hù)機(jī)制。其中監(jiān)控系統(tǒng)電網(wǎng)當(dāng)中發(fā)揮著不可替代的作用，通過(guò)有效的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中的細(xì)微故障，并在第一時(shí)間急性報(bào)警提示，便于工作人員及時(shí)進(jìn)行檢修。但是電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用有可能會(huì)造成監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法兼容，進(jìn)而導(dǎo)致后臺(tái)安全控制機(jī)制無(wú)法發(fā)揮相應(yīng)的作用。

3.3 增容限制的問(wèn)題。在原有的電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，由于各種條件的限制，導(dǎo)致大部分監(jiān)控系統(tǒng)和軟硬件性能配置處于較低的水平，本身監(jiān)控系統(tǒng)就會(huì)存在一定的不穩(wěn)定因素。如果再對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行電氣自動(dòng)化升級(jí)改造，原有的監(jiān)控系統(tǒng)容量顯然是無(wú)法承擔(dān)更多的數(shù)據(jù)的，所以就必須對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)容處理，這在一定程度上會(huì)加劇監(jiān)控系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。

4 電網(wǎng)系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化技術(shù)升級(jí)的應(yīng)用實(shí)踐

4.1 升級(jí)思路。在原有的變電站監(jiān)控系統(tǒng)中，通過(guò)間隔層的各個(gè)測(cè)控裝置，實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)信息，完成后，將信息傳輸至通信層，隨后，在傳送至變電站層，變電站層對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相應(yīng)的處理之后，變?yōu)椴僮餍畔?，返回至通信層，通信層依?jù)具體的操作信息控制間隔層。現(xiàn)如今，電氣自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)在升級(jí)的過(guò)程中可采用的新技術(shù)越來(lái)越多，其中占據(jù)主要優(yōu)勢(shì)的技術(shù)有兩種，一種是以太網(wǎng)局域技術(shù)，一種是TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在進(jìn)行升級(jí)時(shí)，可充分利用這兩種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在此技術(shù)上形成升級(jí)思路：在監(jiān)控系統(tǒng)中，如果IED 裝置不存在以太網(wǎng)通信功能，那么將其連接到以太網(wǎng)中，促使監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，具有比較高的獨(dú)立性，而且監(jiān)控系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，相互之間不會(huì)產(chǎn)生任何干擾。

4.2 升級(jí)方案。目前，RS-485、RS-422 和RS-232 為多數(shù)保護(hù)測(cè)控裝置、IED裝置采用的串行接口，其所使用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為規(guī)約轉(zhuǎn)換器。在進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊時(shí)，通過(guò)RS-485、RS-422 和RS-232 串行接口以、以太網(wǎng)接口等共同實(shí)現(xiàn)，利用相關(guān)程序處理之后，傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)或其他系統(tǒng)中。在升級(jí)方案中，采用規(guī)約轉(zhuǎn)換器的同時(shí)，還使用嵌入式遠(yuǎn)動(dòng)子站，規(guī)約轉(zhuǎn)換器的串口為雙串口，遠(yuǎn)動(dòng)子站為智能型通信管理機(jī)，系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)采集完成之后，通過(guò)電纜，規(guī)約轉(zhuǎn)換器接受并處理之后，傳輸至調(diào)動(dòng)中心，實(shí)現(xiàn)調(diào)度。

5 結(jié)論

總而言之，在現(xiàn)代化電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為了必然趨勢(shì)，而且還不單單是電氣自動(dòng)化技術(shù)，而是要與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的智能化技術(shù)。只有充分將計(jì)算機(jī)技術(shù)與電氣自動(dòng)化技術(shù)相融合，才能全面實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的智慧化管理，從而提升電網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)控能力和運(yùn)行控制能力，便于相關(guān)工作人員全面掌握電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，從而及時(shí)進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)整，向人們?cè)丛床粩嗟靥峁┌踩煽康碾娏δ茉础?/p>