電氣自動化控制技術在電力系統(tǒng)中的應用

閆凌飛 張志佳

[摘? ? 要]文章基于提高電力系統(tǒng)運行安全性和效益水平的目的，論述電氣自動化控制技術在電力系統(tǒng)中的應用，并提出技術應用的發(fā)展策略，共享給相關人員參考借鑒。電氣自動化控制技術的應用能夠提升變電自動化、配電自動化以及供電自動化水平，能夠適應電力系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀，推動電力行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

[關鍵詞]自動化控制;電力系統(tǒng);智能化;安全化

[中圖分類號]TM76 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）07–0–02

Application of Electric Automation Control Technology in Power System

Yan Ling-fei，Zhang Zhi-jia

[Abstract]Based on the purpose of improving the operational safety and benefit level of the power system， a simple discussion is made around the application of electrical automation control technology， and a strategy to promote the application of the technology is proposed， which is shared with relevant personnel for reference. According to the application summary of electrical automation control technology， by improving the level of substation automation， distribution automation and power supply automation， it can adapt to the current development of the power system and promote the development of power modernization.

[Keywords]automatic control; power system; intelligence; security

電力自動化是面向整個電網(wǎng)和能源行業(yè)，集成現(xiàn)代化信息技術和互聯(lián)網(wǎng)技術以及控制技術等，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)、輸變電環(huán)節(jié)、配電環(huán)節(jié)的監(jiān)測、控制、保護，實現(xiàn)高效運行管理，推動電力行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。近年來，我國電力系統(tǒng)自動化國產(chǎn)化水平不斷提高，調度自動化系統(tǒng)和變電站綜合自動化等被積極推廣與應用，獲得不錯的成效。

1 電力系統(tǒng)自動化發(fā)展現(xiàn)狀

電力系統(tǒng)自動化涉及到電力能源從生產(chǎn)到消費的全過程，具體包括電力交易、調度管理、發(fā)電與輸變電等。其中，調度管理是基于自動化控制技術實現(xiàn)全過程調節(jié)、控制與管理;電力交易是對接電力能源生產(chǎn)與消費的管理應用。根據(jù)新思思產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的報告顯示，從2012年開始，我國電力系統(tǒng)自動化市場保持逐年增長的發(fā)展態(tài)勢，2019年電力系統(tǒng)自動化市場規(guī)模超過940億元，相比2018年的905億元，增長大約3.9%。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，提出了建設智能電網(wǎng)，通過集成新能源和新材料以及新設備等，綜合運用傳感技術和信息技術以及控制技術等，打造高性能電力系統(tǒng)。使其具備信息化、自動化與互動化等功能，保障電網(wǎng)安全有序、高效運行。當發(fā)生運行故障時能夠自愈且具有較強抗壓性，可適應新能源的隨機接入。這便需要優(yōu)化配電與變電以及用電等的基礎設施，以促進電力系統(tǒng)的自動化發(fā)展。

2 電氣自動化控制技術在電力系統(tǒng)中的具體應用分析

2.1 關鍵技術

現(xiàn)代電力系統(tǒng)的典型模式為智能電網(wǎng)，具有發(fā)電自動化、變配電自動化等特點。從系統(tǒng)的構建與運行分析來看，采用的電氣自動化控制技術主要有：①計算機技術與通信技術。構建的智能電網(wǎng)，依托高性能的計算機技術和高水平的通信技術，實現(xiàn)配電與輸電等的自動化，使得運行的安全性與效率水平得到提高。采用現(xiàn)代通信技術，支持數(shù)據(jù)信息高水平且安全傳輸，助力運行與調度管理相關業(yè)務的高效落實，創(chuàng)造更多的效益與價值。②PLC?；赑LC的電氣自動化控制系統(tǒng)，依托計算機技術手段以及自動控制技術，使得內(nèi)部存儲能力增強，系統(tǒng)運行管控水平得到提高。電氣自動化控制系統(tǒng)具有強大的數(shù)據(jù)采集功能和分析功能等，為運行管理和調度優(yōu)化提供支持與保障。③仿真技術。目前，電氣自動化控制技術快速發(fā)展，技術水平不斷提高。自動化的實現(xiàn)需集成大量的設備和系統(tǒng)，采用仿真技術，對電力系統(tǒng)進行設計分析，提供模擬實際的試驗條件與環(huán)境，使得監(jiān)控功能得到強化，高效控制成本。④智能化技術。采用智能化技術，輔助電力系統(tǒng)的規(guī)劃以及監(jiān)控，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的高效采集與處理，促使電力系統(tǒng)高效率運行。通過自動化監(jiān)測與故障精準有效處理，助力電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

2.2 系統(tǒng)功能

2.2.1 無人值守

按照智能電網(wǎng)的發(fā)展要求，開展智能變電站建設，綜合運用電力系統(tǒng)自動化技術與智能化技術，最終實現(xiàn)無人值守。依托電氣自動化控制技術手段，實現(xiàn)對人力資源的高效利用，提高電網(wǎng)自動化水平，跟上智能電網(wǎng)的發(fā)展步伐。無人值守模式下，利用集控中心遠程控制系統(tǒng)，實時采集變電站運行參數(shù)和設備信息，達到遠程在線監(jiān)測的效果。與此同時，變電設備數(shù)字化功能的實現(xiàn)為變電站運行管理提供技術支持。如果電力系統(tǒng)突發(fā)運行故障，集控中心快速反應，向上級控制中心反饋，并且實施遠程處理，節(jié)約了問題處理的時間，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。除此之外，采取無人值守模式，減少值班人員，釋放更多的人力資源。

2.2.2 可視化調度

現(xiàn)代電力系統(tǒng)融合了高性能的智能化技術，實現(xiàn)了調度自動化，增強了系統(tǒng)運行的可靠性與安全性。借助系統(tǒng)中配置的傳感器采集數(shù)據(jù)信息，結合運行設備絕緣監(jiān)測方法，精準檢測故障，開展故障分析，使得系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。引入的遙視技術，正是集成網(wǎng)絡視頻技術和數(shù)據(jù)自動化采集技術，開發(fā)了遙視系統(tǒng)功能、系統(tǒng)安全保衛(wèi)功能、消防系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測功能等，將系統(tǒng)適當開放，各級使用者能夠利用自身的權限，采集實時數(shù)據(jù)與信息，動態(tài)獲取變電站運行的狀態(tài)信息。當發(fā)現(xiàn)故障或變電站設備數(shù)據(jù)異常，系統(tǒng)會立即反饋報警，根據(jù)數(shù)據(jù)分析制定處理措施，進行自動化處理或者發(fā)布處理指令。借助系統(tǒng)的調度視頻會議功能，實現(xiàn)可視化調度處理以及應急指揮，形成強大的安全防護系統(tǒng)，創(chuàng)造自動化控制的效益與價值。

2.3.3 設備故障自動化診斷

隨著電力系統(tǒng)自動化技術的不斷創(chuàng)新與優(yōu)化，為設備運行管理與維護提供了強有力的支持與保障。將計算機技術、通信技術、智能化技術等融入到電力生產(chǎn)全過程，借助自動化控制系統(tǒng)，強化對每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的控制。智能變電站構建監(jiān)測系統(tǒng)，輔助對設備進行自動化檢查，依托GPS技術，實現(xiàn)對故障的精準定位，高效處理設備故障?；凇按髷?shù)據(jù)”的積累與分析，形成專家數(shù)據(jù)庫，借助數(shù)據(jù)信息與專家經(jīng)驗，處理變電站運行的問題，保障其安全穩(wěn)定運行。

2.3.4 數(shù)據(jù)信息的自動化處理

面向智能電網(wǎng)的發(fā)展，將電力系統(tǒng)自動化技術與電網(wǎng)系統(tǒng)緊密結合，輔助數(shù)據(jù)信息的實時化采集與處理，輔助各項管理工作的開展與落實。通過資源的高效率整合與分享，滿足多樣化需求。未來，電氣自動化控制技術持續(xù)升級與優(yōu)化，兩者之間的融合度不斷增強，對故障的識別與應對能力也隨之提高。為發(fā)揮電氣自動化控制技術的價值與作用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的自動化處理有著重要意義。這需要積極開發(fā)相應的功能模塊，輔助相關作業(yè)的開展與落實^[1]。

3 電氣自動化控制技術在電力系統(tǒng)中的應用發(fā)展策略

3.1 提高故障“自愈”能力

面向電網(wǎng)的智能化發(fā)展，電氣自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化與升級要圍繞提高故障自愈能力，加大研究和投入力度。近年來，很多電力公司圍繞智能配電網(wǎng)自愈控制技術開展相應的研究與開發(fā)，促使配電網(wǎng)性能水平得到提高。通過實現(xiàn)系統(tǒng)的自我感知、自我診斷、自我決策以及自我恢復等功能，促使區(qū)域供電安全穩(wěn)定。實現(xiàn)配電系統(tǒng)的自愈功能，需要借助光纖通信網(wǎng)，將配備智能控制系統(tǒng)的電房聯(lián)通。當出現(xiàn)運行故障后，能夠瞬時定位且隔離，并且在2s內(nèi)完成轉供電。為縮短停電時間，提升供電服務水平，電力企業(yè)高度重視線路的自愈能力，促使電網(wǎng)運行故障發(fā)生后可自動快速恢復供電，用戶幾乎感受不到停電。以某城市配電線路為例，采取主站+就地式自愈模式，實現(xiàn)電網(wǎng)的自愈率可達到100%，同時供電可靠性達到99.998%，年平均停電時間控制在2.25min左右，有效提高了電力服務的水平，避免由于電力故障造成的損失。

3.2 構建信息采集系統(tǒng)

現(xiàn)階段，電力系統(tǒng)中電氣自動化控制技術的應用規(guī)模不斷擴大。實現(xiàn)技術的應用價值，就要注重信息采集系統(tǒng)的構建。在進行自動化控制系統(tǒng)建設時，選擇某個區(qū)段的線纜初始位置和終端位置，安裝高性能的傳感器裝置，例如，霍爾元件等，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集與分析;利用通信系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)信息的迅速傳輸，發(fā)送到信息化系統(tǒng)中心，動態(tài)調整與分析參數(shù)。如果數(shù)據(jù)參數(shù)超出閾值，則系統(tǒng)可自動報警。未來，智能電網(wǎng)背景下，無人值守和高自愈水平等的實現(xiàn)，都離不開數(shù)據(jù)信息的支持，然而電力系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴大，每時每刻都會產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)信息，對數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)的性能和水平提出了較高的要求。構建數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)時，要結合電力系統(tǒng)實際情況，面向數(shù)據(jù)管理需求，配置高性能的數(shù)據(jù)庫和軟硬件，構建效率較高的數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的快速采集與利用，實時掌握電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，分析潛在問題，采取應對措施^[2]。

3.3 構建強大的通信系統(tǒng)

電力系統(tǒng)各個部分的運行，包括智能電網(wǎng)和變電站等，均依靠通信技術與系統(tǒng)。按照電力系統(tǒng)自動化的應用需求，構建通信系統(tǒng)，融合智能化技術手段，例如，光纖通信技術，增強系統(tǒng)整體的運行效果，保障信號得到快速傳輸以及調整，減少自然因素和運行環(huán)境因素的影響，防范信號不穩(wěn)定情況的出現(xiàn)。構建的通信系統(tǒng)，切實運用傳感器裝置，采集并傳輸電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，經(jīng)過光電轉換設備成為光信號。將經(jīng)過調節(jié)與處理的信息傳送到信息化系統(tǒng)。值得注意的是，構建通信系統(tǒng)必須要堅持從實際需求出發(fā)的原則與要求，做好全面的把控，保證其應用價值的實現(xiàn)。

3.4 重點發(fā)展配電自動化

從我國電力系統(tǒng)自動化發(fā)展現(xiàn)狀來看，配電自動化水平不高，與提出的發(fā)展目標還有著很大距離，需重點發(fā)展配電自動化技術。實踐中可采取以下措施：①加大技術創(chuàng)新力度。未來，智能電網(wǎng)的局面是多種發(fā)電模式并存，很多新能源將會大規(guī)模引入，給電網(wǎng)穩(wěn)定運行帶來挑戰(zhàn)。在大規(guī)模接入新能源前，要加大技術創(chuàng)新和研究力度，積極引入新技術與新理念，破解遇到的困難，使得配電網(wǎng)自動化性能得到優(yōu)化，提高配網(wǎng)自動化覆蓋率。②積極培養(yǎng)技術人員。隨著電力系統(tǒng)的自動化與智能化發(fā)展，系統(tǒng)運行與管理模式將會發(fā)生很大變化，尤其是無人值守的大規(guī)模推行，很多崗位需要整合，為其他崗位工作的開展提供支持與保障。這樣便需要結合發(fā)展實際，積極培養(yǎng)未來型技術人員，推動電力系統(tǒng)自動化與智能電網(wǎng)的發(fā)展。③引入新設備與新技術。打造堅強電網(wǎng)，要積極完善軟硬件基礎。實踐中要積極引入新設備與新技術，形成高水平的電力系統(tǒng)，滿足自動化控制和智能化運行監(jiān)控等系列需求，創(chuàng)造更多的價值。

4 結語

綜上所述，電力系統(tǒng)運行實踐中，電氣自動化控制技術的應用可以起到積極的作用，具有推廣應用價值。從未來發(fā)展的角度，電氣自動化控制技術的應用與發(fā)展需要強大的通信系統(tǒng)和信息采集系統(tǒng)等的支持，需圍繞各方面加大投入與建設，打造堅強電網(wǎng)。

參考文獻

[1] 李海芹，申向麗.電力系統(tǒng)配電網(wǎng)技術在農(nóng)機自動化控制中的應用[J].農(nóng)機化研究，2021，43（5）：254-258.

[2] 梁友飛.電氣自動化技術在電力系統(tǒng)運行中的應用分析[J].海峽科技與產(chǎn)業(yè)，2020（6）：42-44.