淺論供電系統(tǒng)電氣工程與自動(dòng)化控制技術(shù)

劉奕新

（昆明理工大學(xué)，云南 昆明 266555）

0 引言

自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程廣泛應(yīng)用，促進(jìn)電氣工程建設(shè)效率的同時(shí)，也能彌補(bǔ)其中的缺陷，將自動(dòng)化控制中的不足處理[1]。在自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中，逐漸朝向智能化方向進(jìn)展，智能化技術(shù)的應(yīng)用為自動(dòng)化系統(tǒng)提供全新的路徑。對(duì)此，本文對(duì)監(jiān)控技術(shù)及PLC控制及計(jì)算機(jī)技術(shù)三個(gè)方面進(jìn)行分析，結(jié)合相關(guān)案例對(duì)供電系統(tǒng)電氣工程自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行研究。

1 自動(dòng)化控制技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)

1.1 分層分布式監(jiān)控技術(shù)

分層分布式監(jiān)控一般是在利用多臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，不同計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互通，結(jié)構(gòu)明確的同時(shí)，監(jiān)控效果較為理想。國(guó)際上多采取分層分布式監(jiān)控技術(shù)，共計(jì)含有三個(gè)層面，包括過(guò)程層、站控層、間隔層。過(guò)程層的功能在于采集數(shù)據(jù)，將不同電氣設(shè)備參數(shù)信息輸入間隔層，完成數(shù)據(jù)匯總及傳達(dá)指令[2]。間隔層則是利用電子智能模塊，將接收的信息轉(zhuǎn)換，通過(guò)同利用總線在服務(wù)器中傳輸，完成控制及計(jì)算功能，控制層則是若干計(jì)算機(jī)連接的網(wǎng)絡(luò)，完成遠(yuǎn)程監(jiān)督任務(wù)，并對(duì)間隔層進(jìn)行管理，及信息交換。

1.2 集中式監(jiān)控技術(shù)

該技術(shù)是對(duì)強(qiáng)電信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，并利用空接點(diǎn)及直流信號(hào)將電纜線連接，通過(guò)一對(duì)一形式進(jìn)行模擬，通過(guò)分布式系統(tǒng)建立I/O模件柜，達(dá)到電氣設(shè)備監(jiān)督及管理的目的[3]?，F(xiàn)階段，自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)包括兩種形式，包括直接接入及遠(yuǎn)程接入，遠(yuǎn)程接入將V0采集柜安裝到主控室，利用分布式控制方式控制主機(jī)，直接接入將電纜及電子間集中組屏連接，兩種形式并未存在差別。供電系統(tǒng)中，集中式監(jiān)控技術(shù)具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，包括硬接地技術(shù)相對(duì)成熟，運(yùn)行環(huán)境良好，且便于維護(hù)，但也存在投資成本高及安裝量大的情況。對(duì)此，在集中式監(jiān)控技術(shù)安裝過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)獨(dú)立電氣監(jiān)控主站進(jìn)行管理。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控

在供電系統(tǒng)中，針對(duì)特殊情況利用現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行控制，保障總線監(jiān)控的安全性，這也是自動(dòng)化控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。不同裝置功能均獨(dú)立運(yùn)行，通過(guò)完成連接。現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控不僅能完成各個(gè)設(shè)備間的連接，也能發(fā)揮不同設(shè)備的價(jià)值，其中一項(xiàng)環(huán)節(jié)存在問(wèn)題，也要自系統(tǒng)上分離，避免故障不斷延展，達(dá)到系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的目的，為系統(tǒng)正常運(yùn)行提供保障。對(duì)此，若想實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，在現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需關(guān)注企業(yè)需求，保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)的針對(duì)性，保障系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控能力。

2 電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

自動(dòng)化控制技術(shù)引入電氣工程，有利于實(shí)現(xiàn)人力資源及物力資源的整合，在固有人力不能及的區(qū)域完成高危作業(yè)。具體優(yōu)勢(shì)如下：①自動(dòng)化控制技術(shù)能對(duì)電氣工程進(jìn)行全面監(jiān)督，電氣工程施工過(guò)程中，電氣系統(tǒng)無(wú)法有效監(jiān)督，一些隱性故障及硬性故障無(wú)法及時(shí)處理，導(dǎo)致電氣系統(tǒng)癱瘓，工期延誤，利用自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)電氣工程進(jìn)行監(jiān)督是保證電氣工程順利開(kāi)展的基礎(chǔ)。②自動(dòng)化控制技術(shù)對(duì)有利于提升電氣工程安全性。自動(dòng)化技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中取代原有的高危作業(yè)，設(shè)定系統(tǒng)后，操作更為精準(zhǔn)，也能降低人身傷害危險(xiǎn)[4]。自動(dòng)化技術(shù)為電氣工程提供更為先進(jìn)的技術(shù)，讓電氣工程更為高效的開(kāi)展工作。自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中具有明顯的作用，操作人員在利用自動(dòng)化技術(shù)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)把握幾點(diǎn)。首先，針對(duì)供電系統(tǒng)使用分層分布式自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)過(guò)程中，分層指的是自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)在理論上能范圍間隔及站級(jí)及通信三個(gè)層面。供電系統(tǒng)每處均應(yīng)當(dāng)歸入自動(dòng)監(jiān)控層面，為監(jiān)控提供數(shù)據(jù)信息的同時(shí)，也能對(duì)問(wèn)題進(jìn)行預(yù)判，為信息供電系統(tǒng)維護(hù)奠定基礎(chǔ)，一旦供電系統(tǒng)發(fā)生問(wèn)題，不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，保證工期順利進(jìn)展。此外，分層分布式自動(dòng)化控制技術(shù)符合現(xiàn)代節(jié)約資源的理念，設(shè)備在不同的位置分布，每個(gè)位置占地面積小，普通技術(shù)人員可完成操作，不會(huì)出現(xiàn)技術(shù)難點(diǎn)。其次，施工現(xiàn)場(chǎng)利用自動(dòng)化技術(shù)完成總線監(jiān)控，與分層分布式監(jiān)控不同，自動(dòng)化控制技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)總線控制過(guò)程中需根據(jù)實(shí)際施工情況進(jìn)行分析，保證獨(dú)立監(jiān)控的優(yōu)勢(shì)，也要樹(shù)立大局意識(shí)，對(duì)整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)督，為安全施工提供保證。

3 自動(dòng)化技術(shù)在供電系統(tǒng)電氣工程的實(shí)際應(yīng)用

3.1 合理使用PLC技術(shù)

電氣工程中的自動(dòng)化控制技術(shù)是數(shù)字化系統(tǒng)為主的電子系統(tǒng)，具有自動(dòng)化控制特點(diǎn)。在工業(yè)環(huán)境中，PLC技術(shù)操作較為簡(jiǎn)單、靈活，應(yīng)用安全性較高，可解決機(jī)電控制系統(tǒng)的缺陷。對(duì)此，PLC技術(shù)不僅能保證工程順利進(jìn)展，也能提升電氣系統(tǒng)抗干擾能力，保證操作人員人身安全[5]。PLC技術(shù)在供電系統(tǒng)中應(yīng)用有利于加快工程進(jìn)展，提升工作效率，降低人力及物力成本。PLC技術(shù)是工業(yè)環(huán)境下設(shè)計(jì)的數(shù)字化系統(tǒng)，具有靈敏度高及可靠性高的特點(diǎn)，通過(guò)PLC技術(shù)發(fā)布指令，保證系統(tǒng)模塊正常完成工作。PLC控制技術(shù)一般采取閉環(huán)控制技術(shù)，對(duì)供電系統(tǒng)流量進(jìn)行控制，并利用開(kāi)關(guān)量，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行處理，不影響供電系統(tǒng)運(yùn)行的情況下，完成點(diǎn)流量的高效傳輸，達(dá)到自動(dòng)控制目標(biāo)。此外，PLC制定根據(jù)相關(guān)的程序完成操作，操作方式簡(jiǎn)單，有利于進(jìn)一步提升工作效率。PLC技術(shù)在使用過(guò)程中可保證電力資源的穩(wěn)定供應(yīng)，也能降低資源浪費(fèi)，保證自動(dòng)化供電系統(tǒng)的整體經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 計(jì)算機(jī)技術(shù)在供電系統(tǒng)中的合理應(yīng)用

計(jì)算技術(shù)技術(shù)在供電系統(tǒng)應(yīng)用，包含三個(gè)層面。第一是原有的人力電網(wǎng)調(diào)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)電網(wǎng)調(diào)度，過(guò)往的人力調(diào)度電網(wǎng)中，操作人員無(wú)法及時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作，若想保證電網(wǎng)合理調(diào)動(dòng)，還需投入大量的成本。自動(dòng)化控制技術(shù)下電網(wǎng)調(diào)度納入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對(duì)計(jì)算機(jī)需求的電量進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)設(shè)備及供電系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行評(píng)估，做到全過(guò)程監(jiān)督管理，保證系統(tǒng)運(yùn)行的高效性。第二則是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)變電站進(jìn)行監(jiān)督，變電站融入自動(dòng)化控制術(shù)無(wú)法脫離計(jì)算機(jī)技術(shù)，從而對(duì)變電站正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制[6]。第三，供電系統(tǒng)中融入智能化技術(shù)，智能化電網(wǎng)能對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)督，對(duì)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制，對(duì)電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，滿足用電需求。

3.3 人工智能技術(shù)在供電系統(tǒng)應(yīng)用

二十世紀(jì)后，人工智能概念被提出，人工智能技術(shù)指的是研究機(jī)械及類人系統(tǒng)，其中涉及計(jì)算機(jī)及心理學(xué)、控制論、哲學(xué)等內(nèi)容。伴隨機(jī)械設(shè)備規(guī)模不斷拓展，功能區(qū)不斷擴(kuò)大，很多功能是人力無(wú)法達(dá)到的。伴隨人工智能技術(shù)發(fā)展，機(jī)器具有與人類一致的功能，現(xiàn)階段的智能化技術(shù)除自主操作外，具有自動(dòng)識(shí)別功能，自動(dòng)對(duì)圖片進(jìn)行掃描，或者接受音波?，F(xiàn)代生活中，電氣工程已經(jīng)參與到人類生活的各個(gè)方面，受到電氣工程區(qū)域及強(qiáng)電流因素限制，還需廣泛應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)及信息處理技術(shù)。此類技術(shù)對(duì)提升自動(dòng)化水平具有重要意義，大量節(jié)省人力資源，也能代替人類從事一些工作，保證人們的健康及工作安全性，進(jìn)一步提升供電工作的效率?，F(xiàn)階段，人工智能涉及虛擬人工智能開(kāi)發(fā)及強(qiáng)化，目前多數(shù)智能化技術(shù)依靠計(jì)算機(jī)運(yùn)行，對(duì)此，人工智能領(lǐng)域?qū)儆谟?jì)算機(jī)科學(xué)，該科學(xué)發(fā)展的目標(biāo)是完成機(jī)械自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)及自動(dòng)管理，在技術(shù)導(dǎo)向下，制作出與人腦一致的反應(yīng)系統(tǒng)，使系統(tǒng)在無(wú)人管理的狀態(tài)下運(yùn)行，現(xiàn)階段，人工智能在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，針對(duì)各種語(yǔ)言進(jìn)行編程，電氣工程自動(dòng)控制利用信息處理及自動(dòng)化技術(shù)展開(kāi)研究。

3.4 自動(dòng)化技術(shù)在供電調(diào)度的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，采取有效的電網(wǎng)調(diào)度措施非常必要，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)包括服務(wù)中心及網(wǎng)線、顯示器等，電氣監(jiān)控及調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)中包括執(zhí)行子系統(tǒng)及信息傳輸子系統(tǒng)、人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)等。電氣自動(dòng)化控制技術(shù)利用局域網(wǎng)完成設(shè)備連接及融合，保證電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)的有效傳輸速度。電網(wǎng)調(diào)度中使用自動(dòng)化技術(shù)可以綜合對(duì)電力系統(tǒng)情況進(jìn)行評(píng)估，對(duì)信息進(jìn)行收集及整理，并對(duì)信息進(jìn)行分類。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)電網(wǎng)地理負(fù)荷量進(jìn)行檢測(cè)，以此為基礎(chǔ)上對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度。這種模式不適宜對(duì)縣級(jí)以下的電網(wǎng)進(jìn)行把控，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析及整理后，保證電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的全面性及整體性，推動(dòng)電力市場(chǎng)朝向現(xiàn)代化發(fā)展。比如，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)CIM模型及圖形交換規(guī)范技術(shù)為智能電網(wǎng)調(diào)度提供支持，完成電網(wǎng)模型及圖形的高效轉(zhuǎn)換，滿足電網(wǎng)調(diào)度作業(yè)要求的同時(shí)，也能滿足業(yè)務(wù)的橫向轉(zhuǎn)變需求。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的背景下，人們對(duì)電力的需求不斷增加，這也推動(dòng)我國(guó)電力企業(yè)的發(fā)展進(jìn)程?，F(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，導(dǎo)致傳統(tǒng)供電系統(tǒng)無(wú)法滿足人們的需求，對(duì)此，供電系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)及時(shí)更新升級(jí)。并且在先進(jìn)的智能化背景下，自動(dòng)化技術(shù)在供電領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，供電系統(tǒng)中融入自動(dòng)化控制技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)兩者的緊密融合，從而提升供電質(zhì)量，保證對(duì)供電系統(tǒng)的控制力。