變電站電力系統(tǒng)自動化智能控制分析

戴欣欣

（南京南瑞集團有限公司，江蘇 南京 211106）

0 引 言

作為電力供給的樞紐，變電站是電力網絡中不可缺少的一環(huán)。為支撐經濟社會的快速發(fā)展，更好地滿足人民美好生活對電力供應的需求，必須改革傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)控制技術。結合當前發(fā)展趨勢，充分應用自動化和智能化技術，以促進電力系統(tǒng)運行水平的提升。

1 變電站電力系統(tǒng)自動化智能控制作用

1.1 確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定

變電站電力系統(tǒng)負責不間斷地電能輸出，當前變電站電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大，電能供應穩(wěn)定性的要求也越來越高，需對電力系統(tǒng)進行有效管理。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)管理采取人工控制方式，雖然能做到具體問題具體處理，但管理低效且人力成本過高。而自動化智能控制技術的引入支持進行全過程性的無人化操作，各類電力系統(tǒng)運行中的頻發(fā)問題得到了智能化的監(jiān)管，大大降低電力系統(tǒng)安全隱患，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

1.2 提升操作安全性

對于電力企業(yè)來說，變電站電力系統(tǒng)管理帶有一定的危險性。長期工作的設備一旦出現線路老化和損耗等問題，就會產生相應的故障，而檢修人員需要深入現場，探明故障，解決故障，在故障查找與處理的過程中面臨較大的作業(yè)風險。而引入自動化智能控制能及時自動地對電力系統(tǒng)所有設備線路狀態(tài)數據進行采集、處理及分析，若發(fā)現異常問題就會自動警告提示，協(xié)助工作人員迅速處理或者進行自動化處理，降低損耗，也大大提升管理操作的安全性。

1.3 提高電力系統(tǒng)管理效率

變電站電力系統(tǒng)的故障原因很多，而發(fā)生故障后需要工作人員盡快查明故障源頭，做好故障的緊急處理，這對于工作人員專業(yè)技術水準要求較高，且需要相應的檢測設備做輔助。故障源頭的排查需要多方面入手，整個排查工作既復雜又漫長，故障問題往往得不到及時的控制，產生更大的安全隱患。在電力系統(tǒng)中引入自動化智能控制技術，其自動地對電力系統(tǒng)中的設備層、站控層以及間隔層狀態(tài)進行在線監(jiān)視，且定期對這些構件的運行參數進行采集與整理，進行有效地分析預警，提醒工作人員查看故障點，使得電力系統(tǒng)管理更簡單，電力系統(tǒng)管理效率明顯提升。

2 變電站自動化智能控制發(fā)展的幾種模式

2.1 集中式

20世紀80年代及以前，變電站處于“四遙”發(fā)展階段，也就是遙測、遙信、遙控以及遙調。其中，基于RTU的遠動裝置及當地監(jiān)控是電力系統(tǒng)的主要組成部分。在常規(guī)裝置上加入RTU能夠支持遙信、遙測、遙控以及遙調，該系統(tǒng)又被稱為集中式自動化智能控制系統(tǒng)。集中式自動化智能控制系統(tǒng)在很多領域都有成熟的應用，屬于最為常見的結構方式，在計算機的輔助下擴展I/O接口，準確采集信息。就模擬量采集來說，準確采集信息后進行信息的有效處理，并由計算機對信息參數進行分析，監(jiān)控和保護設備的運行。集中式結構需要多臺計算機協(xié)調發(fā)力，不同的計算機任務也不同，其中監(jiān)控計算機主要負責實現信息監(jiān)控，同時也要對電流斷路器進行應急操作處理，這是變電站電力系統(tǒng)自動化控制的初級階段。

2.2 分布式

20世紀90年時代初，基于單元式微機和依照功能需求設計的分布式微機測控裝置得到了開發(fā)與應用，其能夠實現獨立運行，并且可以通過通信管理系統(tǒng)將所采集信息輸送到后臺。繼電保護與測控裝置的獨立運行基于總線與網絡技術的應用，實現了所得數據信息的交換應用，但其不足是系統(tǒng)數據存在冗余，二次功能缺乏優(yōu)化。對比集中式結構，分布式結構擴展功能更強，能與更多的處理單元相聯系，使得任務分配更精細。各個處理單元獨立完成各項工作，并最終在監(jiān)控主機上進行處理單元數據的匯總，這樣不會對處理單元的運行產生影響。分布式結構模式能夠支持同一時間段內海量數據的高效處理，對比集中式結構，它的處理效率更高，這也意味著如果短時間內產生海量數據也不會導致出現宕機的情況，如果其中一個模塊出現故障，也不會對其他模塊產生影響。

2.3 分層分布式

20世紀90年代中期以后出現了分層分布式結構模式，其是計算機技術和網絡通信技術快速發(fā)展的產物。基于新技術發(fā)展起來的分層分布式系統(tǒng)應用配置更靈活，擴展更方便。分層分布式系統(tǒng)將整個變電站自動化控制分為監(jiān)控層和間隔層兩大部分，在一些個別情況下可以分為3層，即增加了過程層[1]。變電站一個斷路器間隔需要用到的數據采集和控制功能主要由智能化采集單元完成，智能化采集單元多裝在斷路器或者其間隔的周圍，通過光纜實現通信，進行信息傳輸。

3 自動化智能控制技術應用

3.1 半自動化智能控制技術

半自動化智能控制技術是相對于全自動化智能控制技術來講的，其在電力行業(yè)中有廣泛應用，主要功能是進行數據采集、整理及傳輸，但操作較為被動。目前自動化智能控制常見的控制方式有就地控制、交互式控制以及遠程控制[2]。其中交互式控制是通過工作人員進行指令操作來控制，從而實現系統(tǒng)內部的交互操作，在執(zhí)行過程中不需要人為干預。就地控制分為自動控制和手動控制，手動控制需要人員操作，自動控制可以在計算機處理技術的輔助下執(zhí)行相關的裝置開關控制工作。遠程控制主要對應監(jiān)控系統(tǒng)控制，監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控計算機的執(zhí)行行為，對應的是成本的節(jié)約和管理效率的提升，其不足是使用時必須確保和變電站處于網絡連通狀態(tài)，如果變電站網絡有故障，則會影響其控制效果[3]。

3.2 自動化智能控制

3.2.1 線性最優(yōu)控制

分析受控對象的規(guī)律，通過已有的知識庫經驗進行對比，以確定影響控制效果的因素，對其加強控制，達到控制目的[3]。例如，對于智能控制分布結構的應用，如果電路中出現低壓電流不斷減少的情況，則可以通過線性最優(yōu)方式采集電流信息，明確低壓電流的原因，再對比以往的經驗，從而實現問題的高效解決。

3.2.2 模糊邏輯控制

模糊邏輯控制具有高效處理的優(yōu)勢，能夠完成應急處理需求，如果變電站出現特定性故障，則可以對出現問題的地方實現信息快速采集[4]。其主要工作原理是將傳統(tǒng)電壓無功控制方法與九區(qū)圖法對應的分區(qū)與輸入變量的模糊語言變量相結合，根據變電站的運行狀態(tài)確定解耦控制手段或綜合控制方式，由模糊控制算法得出控制策略，使得電力系統(tǒng)處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，也規(guī)避了電力系統(tǒng)功能受限的風險。在一些重大事故處理中，應用效果明顯，但控制不全面，結果不確定。邏輯模糊控制方法對應的是快速解決問題的情形，是模糊化的控制與處理。

3.3 神經網絡控制

神經網絡控制組成內容多，因此能儲存較多的知識模型，使用神經網絡控制技術可以解決一些棘手的問題。多數情況下應根據實際需要確定神經網絡控制結構，完成適用各種情況的建模工作，結合對應算法中的神經網絡進行優(yōu)化控制。神經控制中包含有多個神經網絡，并且每個都是獨立關系，每個模塊也不相同[5]。例如，應用神經網絡控制技術可以進行電力負荷預測，克服了傳統(tǒng)電力負荷預測中的識別困難、適應性不強以及數據量大等缺陷，表現出較強的適應能力和學習能力，支持各種模型的建立及存儲，也支持經驗的歸納總結。

4 自動化智能控制實現舉措

針對自動化智能控制技術的應用，工作人員應當充分考慮電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。在保證電力系統(tǒng)操作與控制可靠性的基礎上，借用計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行電力系統(tǒng)的設計與監(jiān)控。

智能控制技術應支撐變電站二次保護、控制功能的優(yōu)化以及設備的整合，促進變電站更智能、更經濟。智能控制技術提高了設備的狀態(tài)監(jiān)測和健康預警，雖然使得變電站可以實現無人值班運行，但也存在設備故障不能及時發(fā)現的隱患。對此應加強技術型管理人才的培養(yǎng)，讓管理人才參與到自動化建設的各個環(huán)節(jié)，準確了解相關設備操作方法和操作規(guī)范，讓管理人員可以憑借自身所掌握的知識和技能有效分析收集到的信息數據，及時維護與更新監(jiān)控設備系統(tǒng)，使得智能監(jiān)控自動化系統(tǒng)不斷優(yōu)化，讓終端操作更人性，自動化智能化控制效果更理想。

5 結 論

變電站作為電力系統(tǒng)的重要構成，其在電力資源供給方面發(fā)揮重要作用。變電站電力系統(tǒng)的有效控制問題值得關注，特別是當前變電站電力系統(tǒng)自動化智能控制技術應用更為成熟，為變電站電力系統(tǒng)的高效運作和穩(wěn)定運行提供技術支持。在實際的變電站電力系統(tǒng)控制管理中，要求工作人員掌握自動化智能控制技術，響應電力企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略，提升變電站的自動化控制水平，實現一體化的電力控系統(tǒng)控制目標，保證電力資源供應穩(wěn)定，更好地推動國民經濟的發(fā)展。