電氣自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

向小平

摘要：在電力需求增多的趨勢下，電力企業(yè)需引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行能力，為用戶提供可靠穩(wěn)定的電力服務(wù)?；诖耍恼聫碾姎庾詣踊夹g(shù)的特征與優(yōu)勢入手，結(jié)合電力行業(yè)工作實踐，總結(jié)電氣自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，為電力企業(yè)開展相關(guān)工作提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：電氣自動化;電力系統(tǒng);電網(wǎng)調(diào)度

隨著行業(yè)信息化建設(shè)，自動化技術(shù)在各行各業(yè)中的應(yīng)用增多，電力行業(yè)的自動化技術(shù)以電氣自動化技術(shù)為核心，將其用于電力系統(tǒng)中，可優(yōu)化電廠、輸配電系統(tǒng)、用電終端的電力運(yùn)行，發(fā)揮電廠機(jī)組的效能，提高輸配電效率，保障用電終端穩(wěn)定用電，推動電力行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。

1 電氣自動化技術(shù)及其優(yōu)勢

電氣自動化技術(shù)是指利用電子技術(shù)及信息技術(shù)進(jìn)行電氣工程各項操作的優(yōu)化，包括電路分析、PLC技術(shù)、傳感器技術(shù)及電氣控制技術(shù)等。在電力系統(tǒng)實踐應(yīng)用中，電力系統(tǒng)覆蓋發(fā)電、輸電、配電等全過程，表現(xiàn)出顯著的復(fù)雜性、系統(tǒng)性、整體性、技術(shù)性特征，應(yīng)配置先進(jìn)技術(shù)為電力系統(tǒng)運(yùn)行提供支撐[1]。電力自動化技術(shù)的應(yīng)用，可優(yōu)化電力生產(chǎn)、供應(yīng)的各個環(huán)節(jié)，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。細(xì)化來說，電氣自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢體現(xiàn)在以下三點(diǎn)：

（1）加強(qiáng)控制，在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，需發(fā)電、輸配電等環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)配合，方可確保用戶終端活動穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用，可實現(xiàn)電力系統(tǒng)的全面、深入監(jiān)控，加強(qiáng)對電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的設(shè)備、參數(shù)的控制，結(jié)合電力系統(tǒng)出現(xiàn)的異常，進(jìn)行預(yù)警與處理，提高電力系統(tǒng)的實效性及安全性;（2）提高效率，電力自動化技術(shù)的應(yīng)用，可事先模擬電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，評估電力系統(tǒng)方案的可行性，優(yōu)化電力系統(tǒng)的設(shè)備配置與參數(shù)設(shè)計，保障電力系統(tǒng)的高效運(yùn)行，提高效率;（3）便于運(yùn)維，隨著用電需求的增強(qiáng)，電力系統(tǒng)架構(gòu)、設(shè)備越來越復(fù)雜，加大了電力系統(tǒng)的運(yùn)維難度，電力自動化技術(shù)可通過先進(jìn)設(shè)備，檢測設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，幫助運(yùn)維人員迅速定位故障位置，分析故障原因，進(jìn)而為運(yùn)維工作提供便利[2]。

2 電氣自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

基于電氣自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢，電力企業(yè)應(yīng)結(jié)合電氣自動化技術(shù)特點(diǎn)，在合適的電力系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)節(jié)進(jìn)行應(yīng)用，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的高效運(yùn)行。本文結(jié)合電力系統(tǒng)運(yùn)行實踐，列舉四種電力系統(tǒng)常用電氣自動化技術(shù)，分析其應(yīng)用方式與應(yīng)用要點(diǎn)，為電力工作者提供成功經(jīng)驗參考。

2.1 仿真技術(shù)的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)中，常用的仿真技術(shù)為虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可將其用于電力系統(tǒng)設(shè)計、線路巡查及技術(shù)培訓(xùn)等環(huán)節(jié)，可通過其真實體驗的優(yōu)勢，預(yù)防、規(guī)避電力系統(tǒng)運(yùn)行故障，提高線路巡查效率，強(qiáng)化電力工作者專業(yè)素養(yǎng)，為電力系統(tǒng)的運(yùn)行提供保障。

在電力系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)計人員可利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行設(shè)計方案的仿真模擬，結(jié)合虛擬環(huán)境中的電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況，評估各項設(shè)計方案的應(yīng)用效果，進(jìn)而明確電力系統(tǒng)設(shè)計方案的不足，為設(shè)計方案優(yōu)化提供參考。例如，某電網(wǎng)公司將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與3D建模、無人機(jī)等技術(shù)整合，共同開展電力線路遷改規(guī)劃設(shè)計工作，利用無人機(jī)獲取電力線路的地理信息，通過3D建模與虛擬現(xiàn)實技術(shù)打造虛擬環(huán)境，明確各項遷改規(guī)劃方案的應(yīng)用效果，使配網(wǎng)線路設(shè)計更貼合工程實踐，提高設(shè)計合理性及可行性。

在線路巡查中，電力企業(yè)可引進(jìn)基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的巡檢設(shè)備，為巡檢人員獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況提供幫助。例如，在電表箱巡檢中，電力企業(yè)可為巡檢人員配置VR增強(qiáng)設(shè)備，通過該設(shè)備的攝像頭對電表箱粘貼的標(biāo)簽進(jìn)行識別，獲取電表箱的基礎(chǔ)信息，如線路圖等，評估電表箱是否存在異常。

在技術(shù)培訓(xùn)中，電力企業(yè)可利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬電力系統(tǒng)操作的各種環(huán)境，組織電力人員進(jìn)行模擬操作，提高電力人員的專業(yè)技能，保障電力系統(tǒng)的精準(zhǔn)操作。例如，在變電站檢修培訓(xùn)中，電力企業(yè)可利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬變電站的運(yùn)行環(huán)境，展示操作設(shè)備的各項細(xì)節(jié)與參數(shù)，并以可視化方式下達(dá)操作指令，參訓(xùn)人員可在虛擬環(huán)境內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)操作，掌握變電站檢修的各項要點(diǎn)，提高電力系統(tǒng)運(yùn)維有效性。

2.2 PLC技術(shù)的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，PLC技術(shù)是最常用的電力自動化技術(shù)，其功能在于電力系統(tǒng)的有效控制，可自動控制電力系統(tǒng)的各個設(shè)備、器件及參數(shù)，保障其穩(wěn)定可靠穩(wěn)定。細(xì)化來說，PLC技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）順序控制。在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，PLC技術(shù)的應(yīng)用可全面采集設(shè)備、器件的各項參數(shù)，如開關(guān)狀態(tài)量、模擬量等，傳輸至控制中心，協(xié)調(diào)整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，保障穩(wěn)定可靠供電。

（2）電源控制。在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，備自投裝置以手動或自動方式控制，在備自投裝置投入瞬間出現(xiàn)斷電現(xiàn)象，影響供電持續(xù)性。PLC技術(shù)的應(yīng)用，可實現(xiàn)備自投的可靠投入，防止斷電現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（3）斷路器控制。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)斷路器控制模式為繼電器，該控制方式存在接觸不良故障，降低控制可靠性。針對該問題，電力企業(yè)可引進(jìn)PLC技術(shù)，結(jié)合電力系統(tǒng)整體運(yùn)行參數(shù)，控制斷路器的開啟或閉合，且在電力系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障時，PLC控制系統(tǒng)可控制斷路器自動跳閘，發(fā)出相應(yīng)報警信息，提示電力人員，為故障運(yùn)維提供便利。

（4）過程控制。在電力系統(tǒng)中，PLC技術(shù)可通過內(nèi)置程序算法，對模擬量進(jìn)行控制，如電力系統(tǒng)設(shè)備器件的溫度、壓力等參數(shù)，實現(xiàn)I/O模塊的有效A/D轉(zhuǎn)換與D/A轉(zhuǎn)換，優(yōu)化電力系統(tǒng)設(shè)備器件運(yùn)行過程，提高運(yùn)行效率。

2.3 智能技術(shù)的應(yīng)用

在智能電網(wǎng)發(fā)展背景下，智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，電力企業(yè)可將智能技術(shù)用于電力系統(tǒng)的設(shè)計、管理、運(yùn)維等多個環(huán)節(jié)，發(fā)揮智能優(yōu)勢，改進(jìn)傳統(tǒng)人工操作面臨的效率低、質(zhì)量差等問題，擴(kuò)大智能電網(wǎng)的覆蓋范圍，提高配電網(wǎng)智能化水平。

在電力系統(tǒng)設(shè)計中，電力企業(yè)可引進(jìn)線性最優(yōu)技術(shù)，在該技術(shù)支持下，設(shè)計人員可在最優(yōu)勵磁模式下，完成電力系統(tǒng)設(shè)備與線路的優(yōu)化配置。在實際設(shè)計中，設(shè)計人員可綜合評估給定電壓、電力系統(tǒng)配置發(fā)電機(jī)的實際電壓等參數(shù)，通過PID明確控制電壓數(shù)值，優(yōu)化調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)電壓及相應(yīng)的相位轉(zhuǎn)移角，提高電力系統(tǒng)設(shè)計效率與質(zhì)量。

在電力系統(tǒng)管理中，電力企業(yè)可引進(jìn)基于智能技術(shù)的巡檢設(shè)備，擴(kuò)大巡檢范圍，提高巡檢質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)的缺陷，為電力系統(tǒng)管理決策提供幫助。例如，在某電力企業(yè)的日常巡檢中，為巡檢人員配置智能巡檢眼鏡，該眼鏡應(yīng)用了大數(shù)據(jù)技術(shù)、傳感器技術(shù)與感知交互技術(shù)，配置地圖導(dǎo)航、自動拍照、數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程控制與語音識別等功能，巡檢人員可利用智能巡檢眼鏡全面獲取電力設(shè)備的各項數(shù)據(jù)，評估作業(yè)現(xiàn)場的運(yùn)行狀況，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能管理。

在電力系統(tǒng)運(yùn)維中，電力企業(yè)可在電力系統(tǒng)中引進(jìn)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，結(jié)合電力系統(tǒng)設(shè)備、器件的常見故障，總結(jié)故障相關(guān)知識，如故障類型、故障參數(shù)、故障位置等，使電力系統(tǒng)具備故障自診斷功能。在電力系統(tǒng)運(yùn)行期間，故障自診斷功能可使電力系統(tǒng)自動完成參數(shù)評估工作，進(jìn)行故障診斷與預(yù)警，并將相關(guān)信息傳輸至控制中心，為電力系統(tǒng)的運(yùn)維提供參考資料，便于故障的高效排除，減少故障對電力系統(tǒng)供電的影響。

2.4 監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，監(jiān)控技術(shù)是指利用基于電氣自動技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)測電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，為電力系統(tǒng)的調(diào)度、管理、運(yùn)維提供幫助。隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展，監(jiān)控技術(shù)朝著智能化、無人化方向發(fā)展，電力企業(yè)可引進(jìn)無人值守監(jiān)控系統(tǒng)，對電力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)督管理，發(fā)揮電氣自動化優(yōu)勢，提高電力系統(tǒng)監(jiān)管效率與質(zhì)量，保障其高效運(yùn)行。以某電力企業(yè)為例，其設(shè)計的無人值守監(jiān)控系統(tǒng)包括以下幾部分：

（1）信號采集系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)的設(shè)備機(jī)房與線路中安裝采集設(shè)備，采集內(nèi)容包括音視頻信號、溫濕度、數(shù)值報警信息、模擬量等，全面獲取電力系統(tǒng)的運(yùn)行信息，為電力系統(tǒng)的調(diào)度、管理、運(yùn)維提供支持。

（2）信號傳輸系統(tǒng)。通過光纖通信技術(shù)，將信號采集系統(tǒng)獲取的各項信息傳輸至監(jiān)控中心。為保障各項參數(shù)的有效傳輸，需結(jié)合傳輸信息的特點(diǎn)，配置轉(zhuǎn)換器、交換機(jī)及解碼器等設(shè)備，避免數(shù)據(jù)傳輸過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、變化等問題。

（3）控制中心。在控制中心的計算機(jī)中，可接收信號傳輸系統(tǒng)傳遞的各項信息，并將信息以音視頻、圖表等方式展示在計算機(jī)顯示屏中，使控制中心值班人員全面掌握電力系統(tǒng)運(yùn)行信息，為遠(yuǎn)程控制提供便利。同時，該監(jiān)控系統(tǒng)具備防盜、防火、門禁、通信等功能。在機(jī)房、配電室等位置安裝紅外攝像頭、探測器（煙霧探測器、玻璃破碎探測器等）、門禁系統(tǒng)，與監(jiān)控中心、智能消防設(shè)備形成聯(lián)動。一旦檢測到煙霧，監(jiān)控系統(tǒng)會立即報警，聯(lián)動門禁系統(tǒng)開啟大門，啟動智能消防設(shè)備，及時撲滅火災(zāi)，避免火情蔓延，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性。

總的來說，在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，電氣自動化技術(shù)可為電力系統(tǒng)的設(shè)計、管理、調(diào)度、運(yùn)維等工作提供支持，推動電力系統(tǒng)的智能化、自動化、現(xiàn)代化發(fā)展，為用戶提供優(yōu)質(zhì)、有保障的供電服務(wù)，有助于電力行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

3 結(jié)論

綜上所述，在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用可加強(qiáng)控制、提高效率，為運(yùn)維工作提供便利。通過本文的分析，電力工作者可在電力系統(tǒng)中應(yīng)用仿真技術(shù)、PLC技術(shù)、智能技術(shù)及監(jiān)控技術(shù)，發(fā)揮電氣自動化技術(shù)優(yōu)勢，強(qiáng)化電力系統(tǒng)運(yùn)行效果，為社會生產(chǎn)生活提供可靠電力支持。

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