淺談自動化控制技術在電力系統(tǒng)的應用

南京市水利規(guī)劃設計院股份有限公司 朱瑩瑩 劉紅坤 陳 域 白鳳玲

電力企業(yè)能否穩(wěn)定發(fā)展取決于電力系統(tǒng)實際運行狀況。受系統(tǒng)運行特點影響，相關人員須嚴格把控每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，防止出現(xiàn)控制紕漏影響系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)的人力控制技術效率低、成本巨大，將自動化控制技術應用到系統(tǒng)的控制管理過程中，不僅可有效提高系統(tǒng)管理效率，還可節(jié)約控制成本，提高電力企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1 自動化控制技術概述

1.1 主要技術內(nèi)容

PLC 技術。又稱可編程邏輯控制器技術，是保證系統(tǒng)完成自動控制的關鍵技術?？上蛳到y(tǒng)的硬件設備導入邏輯編程內(nèi)容，并通過系列邏輯運算啟動邏輯控制器，借助數(shù)字信號和模擬信號完成對電氣設備的自動控制。該技術主要被應用于設備控制、編程自動運算工作中；計算機網(wǎng)絡技術。主要應用于系統(tǒng)信息管理工作中，用以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)運行效率。通過應用該技術可對系統(tǒng)運行情況進行自動管理，有助于相關人員及時發(fā)現(xiàn)并解決系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的問題，維持系統(tǒng)高效、安全、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)[1]。該技術還可被應用到系統(tǒng)資源共享工作中，提高電網(wǎng)資源調(diào)配工作的效率；智能技術。是經(jīng)計算機技術發(fā)展而來，本身存在數(shù)量較多的接口。該技術具有解決系統(tǒng)運行問題、控制系統(tǒng)運行漏洞的功能，對提高電力生產(chǎn)效率、控制電力生產(chǎn)質(zhì)量有極大幫助。

1.2 技術發(fā)展現(xiàn)狀

隨著工業(yè)化進程不斷推進對電力的需求在不斷提升，電力工程的數(shù)量不斷增多、建設規(guī)模也不斷擴大。在此背景下，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)控制技術已無法滿足當前系統(tǒng)運行對系統(tǒng)控制工作的具體要求，發(fā)展智能化控制技術與自動化控制技術勢在必行。根據(jù)實際經(jīng)驗，電氣自動控制技術的可靠性更高，更能保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行。目前自動化控制技術逐漸被應用到電力生產(chǎn)、電力配送等系統(tǒng)的控制管理工作中，并取得了較好的應用效果[2]。在此背景下，相關部門需加大對自動化技術、PLC 技術、智能技術的創(chuàng)新研發(fā)，通過不斷調(diào)整技術內(nèi)容優(yōu)化控制系統(tǒng)，極大程度改善了系統(tǒng)控制效率低、效果不明顯等管理問題。

1.3 技術應用特點

智能程度高。自動控制技術中應用了大量信息技術、智能技術及自動化管理技術，能實現(xiàn)對系統(tǒng)工作情況的智能化管理。自動控制系統(tǒng)可在系統(tǒng)運行過程中對系統(tǒng)參數(shù)進行調(diào)節(jié)，從而提高系統(tǒng)的性能；適應能力強。自動控制技術可在信息技術的幫助下對電力系統(tǒng)進行調(diào)控，使系統(tǒng)適應自動控制技術的具體需求；工作效率高。相關人員可通過操作計算機完成對不同站點電力信息系統(tǒng)的管理，如信息管理、故障管理等，輕松完成對系統(tǒng)的遠程控制。同時在進行技術操作時，只需輸入控制命令即可使系統(tǒng)進行自動檢測、自動維修[3]。

2 自動化控制技術在電力系統(tǒng)中的具體應用

2.1 智能技術的具體應用

智能技術又稱人機接口體系結(jié)構(gòu)技術，具有自主學習能力強、適應能力強、應變能力強等技術特點，其具體應用表現(xiàn)為四方面：

線性優(yōu)化控制技術。具有模擬局部線性控制的功能，能對電力系統(tǒng)中的資源進行科學配置，解決水輪發(fā)電機自動控制系統(tǒng)運行管理中的問題；模糊控制技術?？蓪ο嚓P人員的思維模式進行控制分析，通過模擬完成系統(tǒng)的決斷推理工作，維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術。是智能技術的核心技術，能良好解決電力系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的非線性問題。日常工作中主要被應用于系統(tǒng)硬件設備的支持管理、電氣設備的維檢修管理、系統(tǒng)故障檢測維護等工作中，為提升系統(tǒng)的運行質(zhì)量作出不菲貢獻；專家系統(tǒng)控制技術。該技術需專業(yè)人員將電力領域的人工控制工作經(jīng)驗上傳到系統(tǒng)中。經(jīng)計算機系統(tǒng)的分析處理，專家系統(tǒng)可模擬專業(yè)人員對電力系統(tǒng)運行中的問題進行處理，保證系統(tǒng)始終處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 仿真建模技術的具體應用

近年來我國的信息技術水平在不斷提高，越來越多國內(nèi)自主研發(fā)的科研技術被應用于電力系統(tǒng)運行過程中[4]。仿真建模技術的開發(fā)與應用極大程度提升了國內(nèi)電力系統(tǒng)運行管理的效率，減少了系統(tǒng)運行過程中發(fā)生的故障。技術人員使用仿真建模技術構(gòu)建出系統(tǒng)運行模型，通過模擬真實的運行環(huán)境獲得有效的數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)信息內(nèi)容調(diào)整系統(tǒng)管理方針。如使用仿真建模技術模擬交直流電網(wǎng)連鎖故障，通過構(gòu)建模型對系統(tǒng)運行情況（停電風險分析、關鍵元件識別、臨界態(tài)、平均負載率）進行分析，從而確定電力系統(tǒng)的自動管理程序。

2.3 變電站自動化處理技術的應用

變電站自動化處理技術是建立在現(xiàn)代通訊技術、信息處理技術、電力電子技術基礎上的一種綜合控制技術，具有發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行故障、自動報警、切除報警、自動控制設備檢修等功能。其具體應用主要表現(xiàn)在：應用在變電站建設工作中。相關人員應用系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工控制，通過安裝權威計劃裝置的方式構(gòu)建數(shù)字化、網(wǎng)絡化、集成化的變電站系統(tǒng)，有效提高系統(tǒng)的運行水平；應用在變電站設備保護工作中。借助自動化控制技術保護變電站的過電壓、過電流和低頻減載，以此實現(xiàn)對變電站中電氣設備、材料的保護，防止電氣故障對設備、材料造成傷害；應用在數(shù)據(jù)傳輸工作中。通過使用網(wǎng)絡技術、計算機技術、自動化技術完成對電力系統(tǒng)運行中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)（電力數(shù)據(jù)、遙控信息）的上報、儲存、整理分析工作，進一步推動不同系統(tǒng)中配電站的溝通交流[5]。

2.4 電網(wǎng)調(diào)度自動化處理技術的應用

電網(wǎng)的正常運轉(zhuǎn)對于維持電力系統(tǒng)安全、高效運行有重要意義。加強對電網(wǎng)調(diào)度自動化處理技術的創(chuàng)新研發(fā)與應用，能在減輕相關人員工作負擔的同時提高電網(wǎng)調(diào)度管理、電網(wǎng)安全管理工作的效率。自動化調(diào)度系統(tǒng)由網(wǎng)絡系統(tǒng)、工作站、電腦顯示器、服務器、其他硬件設備構(gòu)成。在自動控制技術不斷發(fā)展的過程中電網(wǎng)自動化調(diào)度系統(tǒng)的功能也逐漸增多，不僅能對電力數(shù)據(jù)進行實時傳輸，還可實時監(jiān)測電網(wǎng)系統(tǒng)的系統(tǒng)狀態(tài)波動、電力負荷變化情況。

電網(wǎng)調(diào)度自動化處理技術的應用流程如下：技術人員使用通訊技術、計算機技術在系統(tǒng)中發(fā)布管理指令，系統(tǒng)將指令傳輸?shù)浇K端，自動化設備接收指令后根據(jù)要求進行規(guī)范化的操作，完成對電網(wǎng)的調(diào)配。在具體應用過程中須設置好具體的工作流程，下達明確的工作指令，才能夠清除電網(wǎng)系統(tǒng)的安全隱患，維持電網(wǎng)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。

2.5 電氣自動化集成技術的具體應用

電氣自動化集成技術是一項較為復雜的技術，將其應用到電力系統(tǒng)運行管理工作中能進一步優(yōu)化系統(tǒng)管理、系統(tǒng)監(jiān)測、系統(tǒng)保護等工作效果，提高電力系統(tǒng)的運行質(zhì)量[6]。該技術充分發(fā)揮了功率總線技術與現(xiàn)場總線技術的技術優(yōu)勢，通過電能傳輸、通信控制等方式對系統(tǒng)中的電氣設備進行集成管理，改善了電力系統(tǒng)運行過程中能量分配不均、信息傳遞不及時等系統(tǒng)運行問題。該技術的應用范圍較廣，如高壓發(fā)電機、艦船新型動力平臺等系統(tǒng)都應用了電氣自動集成技術。

3 電力系統(tǒng)自動化控制技術的發(fā)展探究

朝著智能化方向發(fā)展。國內(nèi)計算機技術、通訊技術、自動化技術等技術發(fā)展速度不斷加快，越來越多的智能控制技術被應用到發(fā)電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)度的管理工作中，并取得了良好的成效。在不斷的實踐、應用與研究過程中系統(tǒng)控制的算法逐漸升級，電力系統(tǒng)中自動化控制技術也在不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的系統(tǒng)運行故障問題得到了有效解決。同時，隨著神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術、線性最優(yōu)控制系統(tǒng)、綜合智能系統(tǒng)等新型智能控制技術的不斷推出，電力系統(tǒng)的控制管理系統(tǒng)逐漸朝著智能化方向發(fā)展。

朝著標準化方向發(fā)展。自動化控制技術的應用減少了電力系統(tǒng)信息收集、設備管理、故障檢修等工作的難度，推動了不同系統(tǒng)中配（變）電站的信息交流與溝通。同時，國內(nèi)電力企業(yè)就企業(yè)自身的技術與資源進行了有效交流，并將國際標準應用到國內(nèi)的電力行業(yè)建設工作中。不同電力企業(yè)所采用的標準相同，就導致了不同系統(tǒng)中電氣設備的運營管理操作流程逐漸趨近、系統(tǒng)間的雙向互動操作也越來越頻繁，電力系統(tǒng)的自動化控制技術逐漸朝著標準化趨勢發(fā)展。

朝著一體化方向發(fā)展。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)建設工作主要以設備基礎建設、設備檢測、設備維護、設備管理等工作為主，不同部門負責不同的建設環(huán)節(jié)，部門間的交互程度不大。隨著自動化控制技術水平不斷提升，該技術的應用范圍不斷被擴大，自動化設備負責的工作范圍也越來越廣，電氣設備檢測、系統(tǒng)控制管理、設備保護等工作內(nèi)容逐漸統(tǒng)一。在此背景下，電力系統(tǒng)內(nèi)不同工作環(huán)節(jié)的聯(lián)系逐漸增大，自動化控制技術也逐漸朝著一體化的方向發(fā)展。

4 結(jié)語

現(xiàn)階段自動化控制技術已被廣泛應用于電力系統(tǒng)運行管理過程中，并取得良好工作成效。在這一過程中，相關部門需加強變電站、電網(wǎng)系統(tǒng)的建設，通過應用智能技術、仿真建模技術、專家系統(tǒng)控制技術實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的遠程控制，從而保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、高效運行。