電氣工程自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)運(yùn)行中的作用

梁健華

[中圖分類號(hào)] TM76;TM732

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]2095-6487 （2021） 02-0085-02 The Role of Electrical Engineering Automation Technology in Power System Operation

Liang Jian-hua

[ Abstract] In this research process， the key technologies in electrical engineering automation are analyzed， and the application benefits in powersystem are analyzed. The matters needing attention in flexible AC transmission， virtual simulation evaluation， artificial intelligence management andpower grid dispatching coordination are studied， so as to provide effective reference for the reform and optimization ofpower system under the concept ofintelligent control.

[ Keywords]

electrical engineering automation; power system; key technology; application research

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，電力系統(tǒng)已經(jīng)得到了本質(zhì)上的轉(zhuǎn)變，開始從傳統(tǒng)的人工調(diào)控轉(zhuǎn)變?yōu)榛诂F(xiàn)代技術(shù)的智能化管控，有效提升了輸電質(zhì)量及用電安全系數(shù)。尤其是在電氣工程自動(dòng)化技術(shù)與電力系統(tǒng)結(jié)合后，柔性輸電調(diào)控、虛擬仿真評(píng)估、智能協(xié)調(diào)調(diào)度等促使電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了高效化、智能化、綜合化管理，使我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展邁上了一個(gè)新臺(tái)階。

1 電氣工程自動(dòng)化技術(shù)概述

電氣工程自動(dòng)化技術(shù)是在電子技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電氣技術(shù)等基礎(chǔ)上形成的智能控制技術(shù)，可按照分析一管理一控制模式實(shí)現(xiàn)集成控制，在成高集成、高整合的數(shù)據(jù)信息體系基礎(chǔ)上快速判斷系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)化、自動(dòng)化、有效化調(diào)控，從而保證系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，如表1所示。

電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的核心在于智能管控，即依照監(jiān)測(cè)、仿真等過(guò)程中的數(shù)據(jù)信息評(píng)估電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，在高集成、智能化構(gòu)造基礎(chǔ)上快速實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障“反應(yīng)”，以達(dá)到輸配電質(zhì)量的提升和優(yōu)化。

2 電氣工程自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的作用

2.1 柔性交流輸電

柔性交流輸電技術(shù)是綜合電力電子技術(shù)、微處理和微電子技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)而形成的用于靈活快速控制交流輸電的新技術(shù)，可以通過(guò)自動(dòng)化裝置和電力電子元件等消除輸電潮流，保障電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，具體狀況如圖1所示。

（1）遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。運(yùn)用遙感技術(shù)、電力儀表等快速采集電力系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，計(jì)算有功功率、無(wú)功功率、系統(tǒng)潮流、輸電電容等是否在安全范圍內(nèi)，一旦超出閾值就通過(guò)中央監(jiān)控臺(tái)實(shí)施調(diào)控處理。

（2）中央調(diào)控。配合整流器、逆變柜、補(bǔ)償器等形成綜合控制裝置，在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中最大限度地消除潮流對(duì)輸電效益的影響，保證電力系統(tǒng)長(zhǎng)距離、人功率輸電的平穩(wěn)性，在人規(guī)模新能源接入時(shí)調(diào)控效果非常顯著。

2.2 虛擬仿真評(píng)估

虛擬仿真作為電氣工程自動(dòng)化中的核心技術(shù)，能夠在運(yùn)行模擬過(guò)程中查找問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并仿真處理，從而達(dá)到電力系統(tǒng)的高效管控。

現(xiàn)階段我國(guó)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)的自動(dòng)化仿真，利用Matlab、Proteus等快速搭建電力系統(tǒng)仿真下臺(tái)，按照實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)構(gòu)建電力系統(tǒng)模型，并將所有的電力數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)等傳輸?shù)椒抡婺Ｐ椭?，為電力系統(tǒng)管理提供了有效決策依據(jù)。尤其是在動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)運(yùn)用后，我國(guó)電力系統(tǒng)開始構(gòu)建以數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控控制技術(shù)、動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)于一體的綜合性虛擬仿真平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)三維立體場(chǎng)景中的高效化仿真管理，具體如圖2所示。

在上述模型中將狀態(tài)數(shù)據(jù)導(dǎo)入后可以明顯觀測(cè)電力系統(tǒng)的實(shí)際狀態(tài)，并且還可以直接獲取各個(gè)模型單元的數(shù)據(jù)結(jié)果，其效果更加直觀。此外，在該仿真過(guò)程中得到的電力數(shù)據(jù)具有前瞻性，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)化、動(dòng)態(tài)化電力運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估，針對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化，防患于未然。

2.3 人工智能管理

人工智能管理在我國(guó)電力系統(tǒng)運(yùn)行管理過(guò)程中已經(jīng)基本普及，主要利用電氣工程自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程遙控，在故障發(fā)生后第一時(shí)間實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警、故障點(diǎn)定位、事故單元切除等，以最大限度地縮短電力系統(tǒng)停電時(shí)間，提高安全性、穩(wěn)定性和可靠性。

如在電力系統(tǒng)中可構(gòu)建饋線自動(dòng)化管理體系，利用土站、STU、環(huán)網(wǎng)柜等實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)測(cè)及自動(dòng)控制，從而達(dá)到快速自愈的效果。該系統(tǒng)中，一旦電力系統(tǒng)設(shè)備、線路等出現(xiàn)問(wèn)題，饋線自動(dòng)化系統(tǒng)中的STU準(zhǔn)確定位故障區(qū)段，并配合分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)完成故障區(qū)段的斷開和非故障區(qū)域的重合，如圖3所示.

上述智能管理過(guò)程中可依照實(shí)際情況合理選擇就地式、集中式或分布式自動(dòng)化方案，依照系統(tǒng)中的各項(xiàng)故障數(shù)據(jù)快速判斷故障位置、現(xiàn)場(chǎng)情況等，并配合遠(yuǎn)程投切裝置有效隔離故障區(qū)域，為電力系統(tǒng)管理和修復(fù)提供有效保障。

2.4 電網(wǎng)控制調(diào)度

從目前情況而言，我國(guó)電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化主要包括電力調(diào)度組織、電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化結(jié)構(gòu)等，可以實(shí)現(xiàn)SCADA監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集、AGC自動(dòng)發(fā)電控制和EDC經(jīng)濟(jì)調(diào)度，對(duì)電力系統(tǒng)發(fā)展具有至關(guān)重要的意義。

為保證電力系統(tǒng)的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益，上述系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中需在實(shí)際用戶用電需求基礎(chǔ)上開展相應(yīng)電力調(diào)度，保證電力分配的科學(xué)性、合理性和經(jīng)濟(jì)性。一般可構(gòu)建SCADA系統(tǒng)，利用EMS架構(gòu)、UNIX架構(gòu)等形成合理的調(diào)度形式，快速完成電力數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理，實(shí)現(xiàn)高效人機(jī)交互和調(diào)度分配，其具體狀況如圖4所示。

3 電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的效益評(píng)估

從安全系數(shù)方而考慮，在運(yùn)用電氣工程自動(dòng)化技術(shù)后，電力系統(tǒng)故障管理、潮流管控、電量調(diào)度等效果均得到明顯改善和提升，全而推動(dòng)了其自動(dòng)化、智能化、智慧化運(yùn)行成效，降低了電力故障事故發(fā)生率。

從經(jīng)濟(jì)性角度而言，借助電氣工程自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)故障的前瞻性處理，配合柔性交流輸電技術(shù)、電力自動(dòng)調(diào)度技術(shù)等，將其控制在可控范圍內(nèi)，從根本上緩解了事故的嚴(yán)重性，減少了電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)損失。

某地區(qū)電力系統(tǒng)2016年開始進(jìn)行改革升級(jí)，利用電氣工程自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)人規(guī)模風(fēng)電接入后的系統(tǒng)調(diào)整和管控，有效提高了電力系統(tǒng)的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2018年基于電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的電力系統(tǒng)投入使用后，其可靠性指標(biāo)達(dá)到99.8%，用戶甲均故障停電時(shí)間僅為0.54h，如表2所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

電氣工程自動(dòng)化技術(shù)能夠有效提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，對(duì)電力系統(tǒng)發(fā)展具有至關(guān)重要的意義。電氣工程自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)中可以明顯改善其系統(tǒng)性能，通過(guò)柔性交流輸電、虛擬仿真評(píng)估、人工智能管理、電網(wǎng)調(diào)度協(xié)調(diào)等實(shí)現(xiàn)裝置、設(shè)備等的有效保護(hù)，達(dá)到電力系統(tǒng)的安全、高效協(xié)調(diào)調(diào)度，值得在今后研究中進(jìn)行深入挖掘和推廣。

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