物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代電氣自動化的發(fā)展方向

王崇宇

摘 要 隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，發(fā)電廠自動化技術(shù)的應(yīng)用也迅速發(fā)展。更高的效率和低成本促進(jìn)了高技術(shù)、高自動化技術(shù)和產(chǎn)品的革新。輔助控制系統(tǒng)如分布式控制系統(tǒng)（dcs）、工廠級監(jiān)視信息系統(tǒng)（sis）、工廠級管理信息系統(tǒng)（mis）等的廣泛應(yīng)用，促使發(fā)電站進(jìn)入了數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代。因此，電氣自動化系統(tǒng)（ecs）誕生了。新技術(shù)的應(yīng)用大大提高了發(fā)電廠的工作效率和自動化水平，降低了發(fā)電廠的成本，大大提高了發(fā)電廠的競爭力。本文簡要分析了電力設(shè)備中電子自動化技術(shù)的應(yīng)用和現(xiàn)狀，合理展望了電氣自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢，以期能為促進(jìn)其發(fā)展提供有益參考。

關(guān)鍵詞 電力互聯(lián)網(wǎng) 電氣自動化 能源系統(tǒng)

中圖分類號：TM92 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）02-0031-03

1 前言

隨著科技的不斷進(jìn)步，能源系統(tǒng)的發(fā)展必須與時(shí)俱進(jìn)，打破傳統(tǒng)供電，結(jié)合先進(jìn)科技，供電系統(tǒng)及其自動化應(yīng)用進(jìn)行革新，不僅解決了傳統(tǒng)供電的不穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)也提高了供電的連續(xù)性和安全性，提高了供電的安全性和可靠性。因此，本文分析了電力系統(tǒng)自動化的實(shí)施和發(fā)展趨勢。有必要總結(jié)績效系統(tǒng)自動化并確定績效系統(tǒng)自動化的發(fā)展方向。在研究自動化技術(shù)在能源系統(tǒng)中的應(yīng)用過程中，分析和檢查了自動化技術(shù)的關(guān)鍵問題。同時(shí)，對自動化技術(shù)的基本原理和自動化技術(shù)的改進(jìn)進(jìn)行了分析和探討，提高了自動化技術(shù)在能源系統(tǒng)中的應(yīng)用水平，為自動化技術(shù)在能源系統(tǒng)中的有效應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代電氣自動化的現(xiàn)狀

2.1 電氣自動化在發(fā)電廠的應(yīng)用現(xiàn)狀

電廠電氣自動化的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)對電廠、變電站和電氣參數(shù)的實(shí)時(shí)、有效的安全監(jiān)控，基于監(jiān)控裝置的自動化系統(tǒng)支持信號反饋的交換。對于監(jiān)控設(shè)備，應(yīng)實(shí)時(shí)記錄和存儲開關(guān)值。應(yīng)對設(shè)備各部分的模擬值和脈沖值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并以主接線圖和簡圖的形式顯示裝置的運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息。此外，自動化系統(tǒng)還必須記錄設(shè)備的每日、每月、年度、啟動和關(guān)閉報(bào)告。電氣自動化系統(tǒng)的擴(kuò)展功能還提供大量特殊數(shù)據(jù)反饋。電氣自動化系統(tǒng)（ECS）的集成配置和特點(diǎn)是性能系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、信息處理和新技術(shù)開發(fā)的集成。通信與自動控制、微機(jī)保護(hù)等綜合技術(shù)，包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)和信號處理繼電保護(hù)，通信層和中間層自下而上劃分為一個(gè)站控層。[1]管理站包括后臺監(jiān)控系統(tǒng)和服務(wù)器，通信控制主要包括通信和通信管理系統(tǒng)。其主要任務(wù)是通過DCS系統(tǒng)完成電氣后臺監(jiān)控系統(tǒng)與電廠等智能設(shè)備之間的通信。輔助電源及智能控制器是ECS系統(tǒng)與偽同步自動控制器集成配置設(shè)計(jì)的通信控制的一部分，屬于低壓自動切換裝置的母線站控制。調(diào)試的配置可以同時(shí)完成。提供ECs與CS、MIS、MIS、ECs與DCS之間的通信接口，ECs系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，能夠保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。ECS機(jī)架層采用測控設(shè)備，冗余、容錯(cuò)、防火墻網(wǎng)絡(luò)劃分、加密算法、邏輯數(shù)據(jù)加密、糾錯(cuò)等多項(xiàng)智能技術(shù)應(yīng)用進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的安全性;另一方面，ECS系統(tǒng)不具備原有電控系統(tǒng)的自診斷和自救功能，與以前的DCS系統(tǒng)相比，ECS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸和處理速度要快得多。

2.2 電力系統(tǒng)及其自動化的組成和作用

電力系統(tǒng)及其自動化是通過由發(fā)電站、變電站、配電網(wǎng)和電力利用者四個(gè)方面構(gòu)成的發(fā)電事業(yè)的全過程來執(zhí)行的。發(fā)電站將自然界的能源轉(zhuǎn)換成電能，利用變電所和配電網(wǎng)向負(fù)荷中心傳達(dá)電能，根據(jù)人們的要求通過負(fù)荷中心向數(shù)千戶家庭發(fā)送電能。為了滿足人們各種各樣的電能需求，在電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，發(fā)電站主要起著將各種自然能源轉(zhuǎn)換為電力、風(fēng)力和水資源的作用，而變電站的主要目的是利用變電站系統(tǒng)合理控制電壓。而且，電壓能夠滿足電力系統(tǒng)正常操作的配電系統(tǒng)，利用配電系統(tǒng)向數(shù)千戶家庭輸電，使人們能夠使用安全穩(wěn)定的電能。[2]

3 電氣自動化未來的發(fā)展趨勢

3.1 電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)在運(yùn)行過程中存在的問題

為了有效地?cái)U(kuò)大電力系統(tǒng)的應(yīng)用范圍和提高自動化技術(shù)水平，在電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的應(yīng)用研究過程中，應(yīng)該從電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的運(yùn)用中存在的問題出發(fā)。關(guān)于在電力系統(tǒng)中應(yīng)用自動化技術(shù)的分析研究，有必要進(jìn)一步改進(jìn)電力系統(tǒng)中自動化技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)。到目前為止，在電力系統(tǒng)中自動化技術(shù)的應(yīng)用過程中，自動化技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的合理性是不夠的。通過對這個(gè)原因的詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化技術(shù)運(yùn)用在設(shè)計(jì)過程中缺乏指導(dǎo)和管理的科學(xué)理論。因此，設(shè)計(jì)和應(yīng)用的自動化技術(shù)容易成為不合理的問題。需要改進(jìn)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用自動化技術(shù)的智能度。在電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的應(yīng)用中，確保足夠的智能基礎(chǔ)是完全發(fā)揮自動化技術(shù)真正作用的基本部分。如果電力系統(tǒng)的自動化技術(shù)難以進(jìn)行智能操作，那就很容易導(dǎo)致電力系統(tǒng)控制不良的問題。

但是，到目前為止，由于資本和技術(shù)的限制，我國的自動化技術(shù)的知識開發(fā)水平仍然難以滿足電力系統(tǒng)開發(fā)的實(shí)際需求。[3]

3.2 自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用策略探析

自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，提高了能源系統(tǒng)的自動化程度，實(shí)現(xiàn)了能源系統(tǒng)的自動化、智能化，簡化了能源系統(tǒng)的運(yùn)行。目前我國能源系統(tǒng)還沒有達(dá)到這一水平，能源系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量仍然很大。沒有系統(tǒng)的歸納和整合，將無助于電力企業(yè)合理利用資源，阻礙供電自動化程度的提高。受科學(xué)技術(shù)的影響，績效系統(tǒng)自動化技術(shù)水平不斷提高，并逐漸發(fā)展為知識。隨著能源系統(tǒng)自動化研究的深入，性能系統(tǒng)智能化和自動化的發(fā)展不僅是時(shí)代演進(jìn)的必然趨勢，系統(tǒng)自動化的研究也越來越受到重視。更明顯的是，電力供應(yīng)的健康發(fā)展和自動化是電力供應(yīng)連續(xù)性和安全性的基本前提。優(yōu)化自動化技術(shù)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，可有效提高性能系統(tǒng)自動化技術(shù)的應(yīng)用水平。在系統(tǒng)自動化中，需要不斷優(yōu)化系統(tǒng)自動化的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，特別是要保證自動化技術(shù)應(yīng)用結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)效果，自動化技術(shù)必須滿足系統(tǒng)性能的實(shí)際要求，規(guī)劃自動化技術(shù)在能源系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍。通過優(yōu)化自動化技術(shù)在能源系統(tǒng)中的應(yīng)用策略，該自動化技術(shù)可用于改進(jìn)應(yīng)用系統(tǒng)，充分考慮了性能系統(tǒng)自動化技術(shù)在結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的連續(xù)測試結(jié)果，并用MATLAB軟件的數(shù)學(xué)規(guī)劃方法進(jìn)行了驗(yàn)證。優(yōu)化了Marquardt法和Rround Kutta法的組合。

3.3 自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用策略探析

在整個(gè)電力生產(chǎn)和加工過程中，許多電力公司忽視了培訓(xùn)相關(guān)操作員的必要性。為了降低電力運(yùn)營商的運(yùn)營成本，許多運(yùn)營商降低了相關(guān)人員的培訓(xùn)成本，包括電力運(yùn)營商，導(dǎo)致缺乏專業(yè)的電力操作員?，F(xiàn)有員工實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較少，專業(yè)技能和操作水平較低。由于電子產(chǎn)品的特殊性，對其生產(chǎn)和操作人員的技術(shù)要求非常高。在這種情況下，電力公司應(yīng)首先加強(qiáng)公司培訓(xùn)，對于新員工，職前培訓(xùn)必須從基本專業(yè)技能開始。員工培訓(xùn)師可以選擇行業(yè)內(nèi)的一些高科技人才。在實(shí)際培訓(xùn)中，公司內(nèi)部專業(yè)領(lǐng)域的頂級操作員可以決定培訓(xùn)活動的開展。培訓(xùn)結(jié)束后，員工將接受職業(yè)評估和實(shí)際活動評估。能夠取得良好成果的員工可以獲得適當(dāng)?shù)膱?bào)酬，未接受培訓(xùn)的員工不能繼續(xù)他們的工作。年長員工定期會面，分享他們的工作經(jīng)驗(yàn)，可邀請專業(yè)技術(shù)人員對員工進(jìn)行指導(dǎo)，并分享他們在工作中遇到的困難。[4]為了提高員工的職業(yè)績效，電力公司必須加大對員工培訓(xùn)的投入。提高能源企業(yè)自動化產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)能源企業(yè)發(fā)展。在發(fā)展過程中，需要加強(qiáng)能源公司與學(xué)校的合作，能源管理公司需要專業(yè)人員的幫助和支持。因此，電力公司不但要加強(qiáng)專業(yè)培訓(xùn)，還需加強(qiáng)教育合作。根據(jù)電工的發(fā)展需要，學(xué)校制定了適合專家的培訓(xùn)方法。在合作期間，學(xué)生可以定期委托電力公司參與實(shí)踐和學(xué)習(xí)。事實(shí)上，是將專業(yè)知識與實(shí)踐相結(jié)合，可以提高專業(yè)技能和質(zhì)量，并應(yīng)用于學(xué)校的實(shí)際學(xué)習(xí)。在電氣基礎(chǔ)知識的管理中，我們首先應(yīng)該對電氣自動化專業(yè)的發(fā)展有一個(gè)基本的了解，并根據(jù)學(xué)生的接受程度優(yōu)化和提高相關(guān)的管理知識和目的。確保教育效果和有效滿足專家對能源經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，允許學(xué)生在基本知識的基礎(chǔ)上獲得專業(yè)知識和實(shí)踐。在實(shí)踐中，教師還為能源經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供指導(dǎo)，不斷提高實(shí)踐學(xué)習(xí)的綜合素質(zhì)和專業(yè)技能，促進(jìn)整個(gè)能源自動化行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

3.4 電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展前景

科學(xué)技術(shù)是電力系統(tǒng)發(fā)展的主要因素。這些科學(xué)技術(shù)主要反映在計(jì)算機(jī)、通信和數(shù)值控制手段的使用上。隨著時(shí)代的不斷變化和發(fā)展，科學(xué)技術(shù)成為信息社會的第一生產(chǎn)力。因此，生產(chǎn)程序從以前的手動勞動模式變成了電腦模式。在實(shí)際應(yīng)用過程中，功率系統(tǒng)的自動化尤其需要在功率設(shè)備中實(shí)現(xiàn)自動化設(shè)置。整體性能是在電力系統(tǒng)的信息利用和加工過程中持續(xù)進(jìn)行自動化的相關(guān)措施，在促進(jìn)整體設(shè)定方面發(fā)揮了積極作用，因此該數(shù)據(jù)的精度提高了。

動力系統(tǒng)自動化的開發(fā)展望是，如果系統(tǒng)要想實(shí)現(xiàn)自動化的開發(fā)，就需要對獨(dú)自的自動化水平和自動化開發(fā)目標(biāo)進(jìn)行各種各樣的研究和分析。電力分配系統(tǒng)的監(jiān)控具有很大的價(jià)值，它可以執(zhí)行動態(tài)監(jiān)控和靜態(tài)檢測。只需完成兩個(gè)組合，電力系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)全面的實(shí)時(shí)數(shù)值控制。電力系統(tǒng)自動化的開發(fā)和改善需要對系統(tǒng)硬件進(jìn)行研究和分析，了解產(chǎn)品的基本特性，適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展和要求，創(chuàng)造新產(chǎn)品。目前，電力自動化的發(fā)展是由于市場競爭力的不斷加強(qiáng)和一些新產(chǎn)品的出現(xiàn)。我們必須在產(chǎn)品分類上看模型，并根據(jù)產(chǎn)品的基本需求改進(jìn)方法，使系統(tǒng)的自動化符合用戶時(shí)代的開發(fā)要求，在開發(fā)過程中得到人們的認(rèn)識。對于人們來說，需要進(jìn)行自動化技術(shù)的綜合分析和理解，并且需要真誠地接受這項(xiàng)技術(shù)。政府在這一點(diǎn)上也應(yīng)該加強(qiáng)力度，對電力經(jīng)營者進(jìn)行財(cái)政支援。電力企業(yè)本身關(guān)注技術(shù)革新，把技術(shù)革新作為政府工作的重要內(nèi)容，把電力系統(tǒng)的自動化開發(fā)作為當(dāng)今時(shí)代功率開發(fā)的主題。自動化的過程中有人為因素，因此企業(yè)必須研究以技術(shù)開發(fā)為中心的自動化技術(shù)，關(guān)注項(xiàng)目操作的基本標(biāo)準(zhǔn)，也要關(guān)注高科技活動的發(fā)展，學(xué)習(xí)國外的相關(guān)技術(shù)。[5]

3.5 電氣自動化在發(fā)電廠的發(fā)展趨勢

隨著電子控制系統(tǒng)（ECS）的出現(xiàn)，發(fā)電系統(tǒng)的控制和監(jiān)控已經(jīng)從原來的操作領(lǐng)域發(fā)展到目前的計(jì)算機(jī)控制，再到智能控制。電廠電氣自動化的發(fā)展趨勢主要包括智能化和網(wǎng)絡(luò)化。智能化主要體現(xiàn)在電廠的管理中，除了現(xiàn)有的繼電保護(hù)、實(shí)時(shí)性能監(jiān)測、狀態(tài)信息和歷史記錄等基本功能外，還具有站控層、事故分析和狀態(tài)信息等功能。接收器監(jiān)控系統(tǒng)不僅完成了SCADA故障保護(hù)和安全的基本功能，還實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用管理的全面自動化。監(jiān)控系統(tǒng)采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，分析電廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，可預(yù)測最新設(shè)備狀態(tài)。

當(dāng)前，高速大容量以太網(wǎng)成為電廠電力自動化系統(tǒng)的發(fā)展方向。電廠性能自動化系統(tǒng)采用以太網(wǎng)進(jìn)行信息交換和通信，良好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對電廠自動化系統(tǒng)的建立起著重要作用。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃必須確保所有監(jiān)控設(shè)備、系統(tǒng)之間的通信，以確保電廠控制設(shè)備、管理系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)之間的信息順利傳輸，并實(shí)現(xiàn)“全集成自動化”。

4 結(jié)語

簡而言之，電力企業(yè)是中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建設(shè)的支柱產(chǎn)業(yè)，有助于全面提高國家的實(shí)力和綜合競爭力。隨著社會的持續(xù)發(fā)展，電力供應(yīng)的可持續(xù)性和安全性不僅滿足了電力使用者的需求，而且對于電力企業(yè)在自動化和智能方向上促進(jìn)電力系統(tǒng)發(fā)展的要求也越來越高。不斷提高電力系統(tǒng)的自動化水平，明確電力系統(tǒng)的開發(fā)趨勢，有助于電力經(jīng)營者今后的發(fā)展。在開發(fā)智能網(wǎng)格的過程中，要注意客戶的經(jīng)驗(yàn)、網(wǎng)格自動化和電力規(guī)劃，我們也要注意電力操作的基本工作。在電力操作中利用互聯(lián)網(wǎng)不僅可以改善電力運(yùn)用，還可以通過開發(fā)各種應(yīng)用來支援企業(yè)管理，提高管理性能。這是一種不可逆的趨勢，用于集成的智能控制發(fā)電廠的電氣控制。新電氣自動控制管理系統(tǒng)是提高發(fā)電站生產(chǎn)管理效率的關(guān)鍵技術(shù)。在電動自動控制系統(tǒng)的構(gòu)建和開發(fā)中能否做好工作，決定了電力市場在激烈的市場競爭中是否處于有利位置。

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