淺析電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化

曹賀

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)已經(jīng)全面的向著自動(dòng)化方向邁進(jìn)，電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)是一個(gè)全新的技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)傳統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)行改造，對(duì)現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行有效的利用，有利于推動(dòng)電力系統(tǒng)總體技術(shù)。電力系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，還有一些問(wèn)題需要提高和完善，尤其是對(duì)用電需求量大、環(huán)境條件復(fù)雜的地區(qū)。所以應(yīng)從技術(shù)和人力方面不斷發(fā)展和提高，保證電力系統(tǒng)自動(dòng)化可以全面實(shí)現(xiàn)。本文結(jié)合多年工作實(shí)踐，對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景進(jìn)行分析。

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

一、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的概念和組成

電力系統(tǒng)是變壓器、分配、各種用電設(shè)備、生產(chǎn)、消費(fèi)電能的發(fā)電機(jī)、輸送和電力線路構(gòu)成的一個(gè)統(tǒng)一整體。電力系統(tǒng)自動(dòng)化是指為了保證電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)，可靠和安全的運(yùn)行，并且向電力用戶提供合格的電源，從而使用各種具有控制功能，決策和自動(dòng)檢測(cè)裝置的系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)就地或遠(yuǎn)方的控制、調(diào)節(jié)并自動(dòng)監(jiān)視電力系統(tǒng)的全系統(tǒng)，局部系統(tǒng)或各個(gè)元件。電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量和運(yùn)行的可靠性和電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平有著非常密切的聯(lián)系。電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的調(diào)度自動(dòng)化與自動(dòng)化水平的高低和現(xiàn)代電力系統(tǒng)的安全性密切相關(guān)。

電力系統(tǒng)自動(dòng)化根據(jù)電能的分配與生產(chǎn)過(guò)程主要包括電力工業(yè)管理系統(tǒng)的自動(dòng)化，火力發(fā)電廠自動(dòng)化，水力發(fā)電站綜合自動(dòng)化，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化，供電系統(tǒng)自動(dòng)化，電力系統(tǒng)信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)和電力系統(tǒng)反事故自動(dòng)裝置等七個(gè)方面的內(nèi)容。電力系統(tǒng)自動(dòng)化的主要目標(biāo)是提高管理效能與經(jīng)濟(jì)效益，保障系統(tǒng)安全運(yùn)行，保證供電的電壓和頻率滿足要求。

二、電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用

電力系統(tǒng)中的電氣自動(dòng)化技術(shù)主要包括了PLC技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)兩方面。

電力系統(tǒng)中的自動(dòng)化技術(shù)其核心即為計(jì)算機(jī)技術(shù)，這也是電氣自動(dòng)化技術(shù)中最為常見(jiàn)也是最具代表性的科學(xué)技術(shù)，它為電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化提供前提條件，并且在輸配電和供變電方面也發(fā)揮了無(wú)可替代的作用。此外，計(jì)算機(jī)技術(shù)中運(yùn)用了電網(wǎng)的調(diào)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了國(guó)家電網(wǎng)信息的采集工作，并且還負(fù)責(zé)對(duì)不同的省、地區(qū)直轄市范圍和省、市、縣不同級(jí)別電網(wǎng)實(shí)施自主調(diào)配工作，對(duì)其信息進(jìn)行儲(chǔ)存和整合。計(jì)算機(jī)技術(shù)在電氣自動(dòng)化的實(shí)施還實(shí)現(xiàn)了我國(guó)整體電位設(shè)備整合，加強(qiáng)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的監(jiān)控以及調(diào)動(dòng)工作。

隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，采用電氣自動(dòng)化在電力系統(tǒng)運(yùn)行中開展實(shí)時(shí)的仿真工作。電力系統(tǒng)采用電氣自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行仿真技術(shù)的實(shí)施驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)致電力系統(tǒng)在更大的工程上都可以實(shí)現(xiàn)暫時(shí)以及穩(wěn)定狀態(tài)，在這兩種狀態(tài)中進(jìn)行同步的實(shí)驗(yàn)，并且可以為電力系統(tǒng)提供強(qiáng)大且精確的數(shù)據(jù)，相關(guān)的工作人員還能夠在這樣的環(huán)境中，對(duì)于更多新型的電力裝置進(jìn)行測(cè)試，最終很大程度上推動(dòng)了混合型的實(shí)時(shí)、仿真實(shí)驗(yàn)室的建立，也推動(dòng)電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更大程度的發(fā)展。

PLC技術(shù)在電力系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化的應(yīng)用順利實(shí)現(xiàn)了對(duì)于電網(wǎng)數(shù)據(jù)的分析、采集、整合、傳遞以及調(diào)換等工作，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)實(shí)施控制，并且提高了在電力相關(guān)的生產(chǎn)活動(dòng)中的協(xié)調(diào)性。PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用，使得電力控制內(nèi)接線得以精簡(jiǎn)，并且使得電力系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性大大提高，降低了系統(tǒng)的能源損耗，節(jié)約了電力生產(chǎn)的人力和物力。PLC技術(shù)所具有的種種優(yōu)勢(shì)使得其在電力系統(tǒng)中的電氣自動(dòng)化方面得到了充分的應(yīng)用和發(fā)揮。PLC技術(shù)所采用的輔助性繼電器，內(nèi)部邏輯關(guān)聯(lián)替換了之前的機(jī)械繼電器導(dǎo)線相連。這樣繼電器其中節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換時(shí)間就能夠到達(dá)忽略不計(jì)的程度，這使得電力系統(tǒng)的可靠性顯著提升。除此之外，PLC系統(tǒng)其抗干擾性非常強(qiáng)，這能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中復(fù)雜多變的工作環(huán)境。隨著社會(huì)科技的不斷發(fā)展，研究的不斷深入，系統(tǒng)的操作流程將會(huì)更加簡(jiǎn)單易操作，逐步實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)操作的方便快捷的目標(biāo)，并降低電力員工的工作難度，提升作業(yè)準(zhǔn)確率，這使得員工的工作效率大大提升。

三、自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

1.自動(dòng)化技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度中的應(yīng)用

電網(wǎng)調(diào)度的現(xiàn)代化自動(dòng)控制系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)、收集和分析，并完成系統(tǒng)操作的高效進(jìn)行。通過(guò)自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證電網(wǎng)運(yùn)行的質(zhì)量和可靠性，實(shí)現(xiàn)電能的充分供應(yīng)，使人們的需求得到滿足。自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用，將能源損耗降到最低，保證供電的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，實(shí)現(xiàn)電能的節(jié)約。

2.自動(dòng)化技術(shù)在配電網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

隨著電網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，配電系統(tǒng)的現(xiàn)代化和網(wǎng)絡(luò)化程度不斷提高，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)主站、子站和光線終端組成的三層結(jié)構(gòu)，配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，使通信傳輸?shù)乃俣鹊玫奖Ｕ?，自?dòng)化系統(tǒng)的性能不斷提高，電網(wǎng)事故快速排除機(jī)制得到優(yōu)化，故障停電時(shí)間明顯縮短。常規(guī)的值班方式被打破，無(wú)人值守電站得以出現(xiàn)，工作人員的效率大大的提高。

3.自動(dòng)化技術(shù)在變電系統(tǒng)中的應(yīng)用

變電系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)二次系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，通過(guò)功能設(shè)計(jì)的優(yōu)化，協(xié)調(diào)科學(xué)的綜合性系統(tǒng)建立，設(shè)備的運(yùn)行操作信息被方便搜集。

四、電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

1.智能化發(fā)展

當(dāng)前國(guó)家電網(wǎng)大力建設(shè)智能電網(wǎng)，電力系統(tǒng)逐漸向智能化方向發(fā)展。智能電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)智能化管理、智能化運(yùn)行以及智能化檢測(cè)，極大的提高電網(wǎng)運(yùn)行水平，降低電力企業(yè)的人工成本和運(yùn)營(yíng)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。但是目前這些智能化設(shè)備在應(yīng)用過(guò)程中，由于沒(méi)有建立統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的兼容。目前在線監(jiān)測(cè)技術(shù)、狀態(tài)分析、可視化技術(shù)在電力系統(tǒng)廣泛應(yīng)用。這對(duì)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)要求更高了，電力調(diào)度系統(tǒng)自動(dòng)化水平一定程度上可以提高電力系統(tǒng)兼容性能，確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

2.操作簡(jiǎn)單

電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)最終實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行。由于我國(guó)的電力系統(tǒng)涉及信息量比較多、信息數(shù)據(jù)類型多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這些數(shù)據(jù)信息呈現(xiàn)非線性關(guān)系。同時(shí)，由于我國(guó)的電網(wǎng)覆蓋范圍廣、農(nóng)村地區(qū)電網(wǎng)比較分散，所以需要根據(jù)每一個(gè)區(qū)域的實(shí)際用電需求進(jìn)行調(diào)配，這對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)提出了新的要求。為了滿足電力自動(dòng)化發(fā)展要求，必須完善電力系統(tǒng)調(diào)度平臺(tái)，降低操作難度，從而滿足自動(dòng)化發(fā)展要求。

3.監(jiān)測(cè)控制與數(shù)據(jù)采集并用的SCADA

變電站自動(dòng)化的一個(gè)主要特點(diǎn)是監(jiān)控集成與保護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的主要手段就是SCADA，它把監(jiān)控與保護(hù)功能整合在同一個(gè)裝置中，把分布式的變電站SCADA集成到微機(jī)保護(hù)中，使繼電保護(hù)所處理的數(shù)據(jù)與其它一些數(shù)據(jù)一樣，使監(jiān)控與保護(hù)共用一個(gè)硬件平臺(tái)，從而獲得明顯的經(jīng)濟(jì)性。

4.DMS-全面建立配電管理系統(tǒng)

全面建立配電管理系統(tǒng)不僅是適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)技術(shù)快速發(fā)展的需要，而且對(duì)提高電氣綜合管理水平也有一定的幫助;通過(guò)全面建立配電管理系統(tǒng)，管理人員能夠清楚的掌握電量，功率，電壓和電流等不同的運(yùn)行參數(shù)，隨時(shí)監(jiān)控整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，這樣不僅大大減少了用電量，而且有利于電力平衡負(fù)荷監(jiān)控的精確計(jì)量。

再者，DMS系統(tǒng)通過(guò)改變現(xiàn)行的變電值班和運(yùn)行操作模式，真正實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守變電站的管理方式，從而大大的減少了人員的占用。大大優(yōu)化了電氣設(shè)備保護(hù)控制，大大減少了大面積停電故障的發(fā)生，同時(shí)也有利于供電系統(tǒng)可靠性的提高。

結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力自動(dòng)化在現(xiàn)在和將來(lái)的電力系統(tǒng)的建設(shè)和管理中具有重要的地位，電力自動(dòng)化技術(shù)作為電力行業(yè)的新技術(shù)，將集信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化于一身，應(yīng)建立相應(yīng)的機(jī)制，建立良好的導(dǎo)向，從研究實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn)實(shí)踐向電力自動(dòng)化技術(shù)靠攏，以期更快的適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)的需求，改善電力系統(tǒng)的自動(dòng)化現(xiàn)狀。

參考文獻(xiàn)：

[1]展宗波，趙健.電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)下的電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（11）：177-178.

[2]李亞強(qiáng).電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)下的電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017（23）：4395.

[3]丁立云，潘俊，張銳等.電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)下的電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017（25）：2561.