電工電子與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用

魏尚杰

摘要：電力系統(tǒng)是當(dāng)今世界上最大的人造動態(tài)物理系統(tǒng)，電力系統(tǒng)數(shù)字化本質(zhì)上是以物理電力系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以社會公共需求為導(dǎo)向，以信息技術(shù)為主 要溝通手段構(gòu)建高度融合的信息-物理-社會-電力系統(tǒng)（cyber-physical-social-power system，CPSPS）的過程。CPSPS 包含了信息系統(tǒng)（cyber system）、物 理系統(tǒng)（physical system） 和社會系統(tǒng)（social system），以信息系統(tǒng)促進(jìn)電力系統(tǒng)與社會系統(tǒng)之間建立更深入、廣泛的聯(lián)系，電力數(shù)據(jù)與社會數(shù)據(jù)高度融合互 動，構(gòu)成具備特大規(guī)模數(shù)字化服務(wù)能力的融合型社會公共基礎(chǔ)設(shè)施。

關(guān)鍵詞：電工電子;網(wǎng)絡(luò)化技術(shù);電力系統(tǒng);應(yīng)用

引言

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會的進(jìn)步，人們對于用電需求逐漸擴(kuò)大，對電力系統(tǒng) 的平穩(wěn)性也提出了更高標(biāo)準(zhǔn)。但由于外在因素的影響，電力系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn) 故障，對人們的生活產(chǎn)生了巨大的影響。人工智能技術(shù)的出現(xiàn)順應(yīng)時(shí)代的 發(fā)展需求，通過電力系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)有力的改變這一情況，達(dá)到科學(xué)預(yù) 防及處理電力故障的顯著效果，對我國電力系統(tǒng)的發(fā)展具有重要意義。

1 電力信息物理系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)。

1） 設(shè)備自動化水平不斷提升，部分設(shè)備通過數(shù)字化升級改造，工作性?能明顯提升。例如，電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置的核心元器件不斷更新迭代，從電?磁式、晶體管、集成電路到微機(jī)保護(hù)，逐步達(dá)到高可靠、高性能、高集成。信息系統(tǒng)從離線系統(tǒng)逐步發(fā)展為在線系統(tǒng)，如，20 世紀(jì) 70 年代，調(diào)度自?動化以電話通信等方式傳遞系統(tǒng)狀態(tài)，隨著互聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，逐?步實(shí)現(xiàn)了調(diào)控一體化。2） 管理信息化水平不斷提升，從單體軟件應(yīng)用發(fā)展?為信息集成應(yīng)用，逐步實(shí)現(xiàn)了企業(yè)日常經(jīng)營管理核心業(yè)務(wù)全面覆蓋，實(shí)現(xiàn)?從分散建設(shè)到集中建設(shè)、從局部應(yīng)用到企業(yè)級應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，有效提升了企?業(yè)規(guī)范化管理水平，并積累了寶貴的數(shù)據(jù)資源。

2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備的隱患。

從我國當(dāng)前電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的實(shí)際情況來看，仍存在很多 問題，但首要問題仍是繼電保護(hù)設(shè)備的陳舊問題，從而給各種故障的發(fā)生 埋下了隱患。目前，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的整體背景下，包括高端微機(jī)型?繼電保護(hù)和裝置在內(nèi)的各種新型設(shè)備逐漸被研發(fā)出來，并受到了很多企業(yè) 的關(guān)注和認(rèn)可。針對我國當(dāng)前的電力發(fā)展局勢具有十分重要的意義。但是，在技術(shù)和設(shè)備不斷發(fā)展的過程中，卻也仍存在著部分企業(yè)的認(rèn)知問題，并 為能夠認(rèn)識到繼電保護(hù)的作用和價(jià)值。在實(shí)際工作中，對設(shè)備和技術(shù)的投 入不積極，仍在使用者傳統(tǒng)的電磁型繼電保護(hù)裝置。與當(dāng)下先進(jìn)的繼電保 護(hù)設(shè)備相對于，電磁型繼電保護(hù)裝置在功耗、占地、靈敏度以及反應(yīng)速度 等方面都具有明顯的劣勢，并極容易受到一些客觀因素的干擾，從而加大 了故障的發(fā)生概率。

3 應(yīng)對措施的優(yōu)化

3.1 在繼電保護(hù)中應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，提高系統(tǒng)整體安全性。

在當(dāng)前電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的過程中，為切實(shí)解決故障問題，科學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)應(yīng)用是必不可少的。同時(shí)，就當(dāng)前的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展局勢 而言，網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)也在不斷投入到人們的日常生活中，在人們的日常生活 中發(fā)揮出至關(guān)重要的意義和作用。一般認(rèn)為，網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的應(yīng)用，主要是 基于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置和計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)來對焦各項(xiàng)功能，從而避免電網(wǎng)系統(tǒng)在實(shí) 際運(yùn)行中出現(xiàn)異常反應(yīng)，并同時(shí)開展故障的切換工作和故障的選擇工作。而從網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的工作原理來看，主要表現(xiàn)為數(shù)據(jù)信息的整合、計(jì)算機(jī)感 應(yīng)系統(tǒng)連接和通信方式連接等方面，使其在主控系統(tǒng)的前提下，實(shí)現(xiàn)管理 的統(tǒng)一性。借助于這樣一種方式，不僅僅是推動了繼電保護(hù)裝置在性能上 的整體發(fā)展，也改善了系統(tǒng)整體的安全性。

3.2 人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)故障診斷中的應(yīng)用

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用可以有效去除電力系統(tǒng)中的噪音數(shù)據(jù)，對電 力系統(tǒng)故障進(jìn)行科學(xué)處理。其主要原理是通過控制人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)閾值獲取 相應(yīng)的知識點(diǎn)，將其分布在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，具有一定的隱秘性，進(jìn)而有 效改善電力系統(tǒng)中存在的故障。因人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用的過程中會產(chǎn)生記 憶，進(jìn)一步可以獲得充足的隱形知識點(diǎn)，以此達(dá)到快速糾正電力系統(tǒng)存在 的問題，并將所獲得的知識點(diǎn)、數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的系統(tǒng)中，快速準(zhǔn)確的清 理掉系統(tǒng)中的故障。另外，運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)因其會產(chǎn)生記憶，會相 應(yīng)的在數(shù)據(jù)庫內(nèi)存入數(shù)據(jù)，為后續(xù)工作提供了參考價(jià)值，減少了人力、物 力等浪費(fèi)資源情況，在電力系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng) 故障診斷中的運(yùn)用，對電力系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行具有重要的作用。經(jīng)濟(jì)的 發(fā)展，對電力行業(yè)既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，必須充分利用人工智能技術(shù)，對電 力系統(tǒng)存在的故障進(jìn)行診斷并處理，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行創(chuàng)新，進(jìn)一步促進(jìn)電力行業(yè)的快速發(fā)展。

3.3 形成綜合接受控制端

在電力體系供電過程中采用配網(wǎng)自動形式，可構(gòu)建綜合接受控制端，通過此類控制端可使配網(wǎng)需要傳輸至 SCADA 體系，參考收到的信息資料實(shí) 行電力體系數(shù)據(jù)信息收集及處置。經(jīng)過整合綜合接受控制端信息資料內(nèi)容，實(shí)行體系規(guī)模簡約化操控，在配網(wǎng)自動形式綜合接受控制端針對信號實(shí)行 收集及處置等，完成對應(yīng)操作后，應(yīng)考慮此類自動化數(shù)據(jù)信息處置期間，是否會由于電力體系震蕩等因素而引發(fā)數(shù)據(jù)信息資料處置效果無法符合實(shí) 際需要。經(jīng)過開展整個過程電力體系潮流排布和電壓指標(biāo)檢測，且對測定 所得數(shù)據(jù)信息資料傳輸?shù)街骺刂品?，依?jù)及時(shí)傳送信息內(nèi)容，可實(shí)行綜合 接受控制端的信息資料通信過程，充分保證配網(wǎng)自動方式能夠使用于 SCADA 及 DA 體系內(nèi)，對電力體系數(shù)據(jù)信息實(shí)行及時(shí)處置，采取數(shù)控端完 成信息資料及時(shí)通信，提高信息傳輸精準(zhǔn)程度。

3.4 優(yōu)化電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

電力系統(tǒng)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是數(shù)據(jù)信號傳輸影響了傳遞的準(zhǔn)確性，在整個 電力系統(tǒng)中為了保障傳輸質(zhì)量高效，對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，利用傳輸模式 技術(shù)、綜合業(yè)務(wù)、轉(zhuǎn)換協(xié)議等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)的寬帶化在地域和用戶的需求下建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，避免出現(xiàn)管理 亂象，避免信號傳輸過程中出現(xiàn)差異。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用主要 是傳統(tǒng)的 SDH 實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)變，在滿足 IP 業(yè)務(wù)的實(shí)際要求時(shí)更好地實(shí)現(xiàn)多 方面的支持。目前的 SDH 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級和擴(kuò)容創(chuàng)建了多種技術(shù)等多業(yè)務(wù)傳 播平臺，大力推廣 MSTP 技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)相比增加了數(shù)據(jù)處 理功能，獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行連接，能夠更好地使數(shù)據(jù)變化更加符合多業(yè) 務(wù)傳送平臺的要求，構(gòu)建管理控制一體化模式。

4 電工電子與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用的未來發(fā)展

電力企業(yè)可利用新一代數(shù)字技術(shù)提升對企業(yè)內(nèi)外部環(huán)境的洞察力，整 合、共享企業(yè)內(nèi)外部資源，與能源、交通、金融等行業(yè)泛化互動，促進(jìn)城 市能源服務(wù)體系構(gòu)建，為智慧城市提供能源供給保障，引導(dǎo)能源在城市中 的合理布局，提升清潔能源供給能力，提升能源管控和應(yīng)急處置能力，預(yù) 防和降低能源災(zāi)害，實(shí)現(xiàn)智慧城市對能源安全、綠色環(huán)保、安居樂業(yè)的要 求;同時(shí)，可主動對接數(shù)字政府建設(shè)，利用電力企業(yè)優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)資源，為 經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市規(guī)劃、城市治理等提供決策支撐;其三，可實(shí)時(shí)且廣泛地 建立、打通和優(yōu)化電力企業(yè)和外部生態(tài)的關(guān)系，強(qiáng)化各利益相關(guān)方的銜接 紐帶和運(yùn)轉(zhuǎn)鏈條，推動社會各層面的融合互動，促進(jìn)跨界生態(tài)合作。

結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)今，自動技術(shù)在電力體系配網(wǎng)過程中逐漸被推廣應(yīng)用，可保證電力配網(wǎng)安全運(yùn)行工作，改善通信高效性，完善電力監(jiān)測控制效果。通過在電力體系中使用配網(wǎng)自動方式，可增強(qiáng)軟件自動檢修維護(hù)能力，有?助于建設(shè)硬件支撐體系、環(huán)形設(shè)置電纜設(shè)施、新型輻射形式配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、 架空類型配電網(wǎng)體系，改善自動診斷異常故障性能，此技術(shù)發(fā)展態(tài)勢是構(gòu)?成綜合接受控制端、集中管理形式，研發(fā)運(yùn)用 FA 方法、定制電力方法，逐?漸更新自動化網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，進(jìn)而改善電力配網(wǎng)質(zhì)量及效率。

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