電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)運(yùn)行中的應(yīng)用

陳元杰

上海久隆電力（集團(tuán)）有限公司 上海 200063

引言

電力系統(tǒng)與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)。為保證供電順利，必須全面促進(jìn)電力系統(tǒng)質(zhì)量的提高?，F(xiàn)階段，電力系統(tǒng)逐漸連成網(wǎng)絡(luò)，結(jié)構(gòu)越來越煩瑣，供電能力大幅度增強(qiáng)。因此，電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全一定要得到保障，強(qiáng)化對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，確保人們用電需求在得到滿足的基礎(chǔ)上，電力行業(yè)也能得到高效發(fā)展。

1 電氣自動(dòng)化概述

一般來說，電氣自動(dòng)化技術(shù)被定義為電氣自動(dòng)化的一種技術(shù)手段，其中電氣是貫穿整個(gè)基礎(chǔ)的重要基礎(chǔ)和前提，自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和途徑。在實(shí)際應(yīng)用中，電氣自動(dòng)化技術(shù)主要以計(jì)算機(jī)終端設(shè)備為載體，借助信息技術(shù)，對(duì)電力進(jìn)行綜合控制、處理和管理，以盡可能提高用電效率，減少不必要的資源浪費(fèi)，提高電力安全。目前，電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)大致可以概括為以下幾點(diǎn)：①電力系統(tǒng)維護(hù)更為便利，近幾年人們生活水平不斷提升，家用電器數(shù)量增多，為電力系統(tǒng)運(yùn)行提出了更高的要求，相較于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，依托電氣自動(dòng)化技術(shù)建立起來的新系統(tǒng)，不再依靠人工完成各項(xiàng)工作，而是根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)，判斷故障、問題、異常位置，而后進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)整，所有數(shù)據(jù)都會(huì)被存儲(chǔ)、處理，并被有效分析，為后續(xù)電力系統(tǒng)維護(hù)提供較為充分的數(shù)據(jù)資料；②技術(shù)本身具有較強(qiáng)的可控性，國(guó)內(nèi)科技水平的提升，為電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展提供了有力支撐，其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用、融合，能夠起到較好的控制效果，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行情況，并提供針對(duì)性的問題解決辦法，應(yīng)用價(jià)值極高。

2 應(yīng)用意義

在電力系統(tǒng)中，對(duì)于電力系統(tǒng)的運(yùn)行來說，配電網(wǎng)是其自身運(yùn)行最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。因此，電氣自動(dòng)化技術(shù)在配電網(wǎng)中的有效應(yīng)用，可以降低配電網(wǎng)智能化、信息化、數(shù)字化運(yùn)行的難度，進(jìn)一步提高配電網(wǎng)運(yùn)行過程中對(duì)信息采集的敏感性。在配電網(wǎng)中，電氣自動(dòng)化技術(shù)的有效應(yīng)用可以為整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行提供有效保障，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。一般來講，電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用可以分為以下幾個(gè)方面：首先，在計(jì)算機(jī)技術(shù)方面，能夠在電氣自動(dòng)化技術(shù)中起到關(guān)鍵性作用，而且在電力系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，如配電、變電等，都可以通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的有效滲入來滿足提高其運(yùn)行效果。其次，智能電網(wǎng)技術(shù)也是電氣自動(dòng)化技術(shù)當(dāng)中最為關(guān)鍵的技術(shù)之一，并且在整個(gè)電力系統(tǒng)中，智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用范圍十分寬廣。對(duì)此，將這二者進(jìn)行有效融合，就能保證在電力系統(tǒng)中，通過對(duì)各個(gè)階段環(huán)節(jié)的有效滲入，使電力網(wǎng)絡(luò)朝向智能化發(fā)展。從電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行需求來看，除技術(shù)運(yùn)用以及電網(wǎng)配置應(yīng)用需求外，也要實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)開關(guān)進(jìn)行有效處理，這樣才能通過全面調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)保證電力系統(tǒng)信號(hào)的有效輸入與輸出，從而才能使電力系統(tǒng)的工作效能獲得提升。因此，對(duì)于該技術(shù)的應(yīng)用來看，也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的開關(guān)量進(jìn)行有效控制，以此就能為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行做出保障。

3 電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

3.1 PLC技術(shù)

PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面[1]：①開關(guān)控制，一方面是控制斷路器，取得傳統(tǒng)電磁型繼電器，提高自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性，也可應(yīng)用于多臺(tái)斷路器控制，減少輔助開關(guān)使用量，使信號(hào)能夠直接顯示，提高電力系統(tǒng)維修工作效率；另一方面，則是在備用電源自動(dòng)投入裝置上應(yīng)用，切實(shí)提高電力系統(tǒng)自身的工作性能，利用編程完善功能模塊；②順序控制，借助信息模塊、通信模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的有效控制，只需要技術(shù)人員完成操作，就能控制系統(tǒng)，具有簡(jiǎn)便性；③安全回路，電力自動(dòng)化系統(tǒng)中，主機(jī)旁屏手動(dòng)啟動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)控制箱手動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)啟動(dòng)是3種基本方式，借助 PLC 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化啟動(dòng)，減輕人員工作壓力。

3.2 強(qiáng)化提升自動(dòng)化技術(shù)水平

在電力企業(yè)的發(fā)展過程中，雖然自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用得到了提高，但電網(wǎng)并不能完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行的目標(biāo)。在電網(wǎng)中，必須實(shí)現(xiàn)配電技術(shù)的自動(dòng)化。只有這樣，才能將電網(wǎng)與電子信息技術(shù)有效地結(jié)合起來，達(dá)到配電網(wǎng)智能化的目的。在電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)的研究中，在電網(wǎng)自動(dòng)化方面，通過合理使用計(jì)算機(jī)管理軟件，可以準(zhǔn)確、客觀地分析各地的供電數(shù)據(jù)，并結(jié)合計(jì)算結(jié)果對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)的管理和監(jiān)控。在對(duì)數(shù)據(jù)計(jì)算期間，根據(jù)具體現(xiàn)狀，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的前提下，把整個(gè)電網(wǎng)虛擬地計(jì)算出來，從而使得在電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)中的數(shù)據(jù)處理能非常精確，讓電網(wǎng)高效且順利運(yùn)行，以便在先進(jìn)技術(shù)手段的支持下，我國(guó)電網(wǎng)事業(yè)能發(fā)展得越來越好?，F(xiàn)階段，我國(guó)在對(duì)這一技術(shù)應(yīng)用期間，存在的漏洞和缺陷偏多。在對(duì)系統(tǒng)故障檢測(cè)過程中，對(duì)其中微小的故障不夠關(guān)注，為系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行埋下了較大安全隱患。因此，若想將這類問題徹底規(guī)避，需要不斷提升自動(dòng)化技術(shù)水平，加強(qiáng)對(duì)故障檢測(cè)與診斷技術(shù)的優(yōu)化，提升檢測(cè)精準(zhǔn)度。通常，在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，借助自動(dòng)化技術(shù)，可以及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，科學(xué)地進(jìn)行整理和分析，降低了人工操作誤差問題出現(xiàn)的概率。對(duì)此，為提升系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性，規(guī)避各類故障現(xiàn)象，必須要加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)的研究和創(chuàng)新。

3.3 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化在電力系統(tǒng)中有著重要的應(yīng)用。在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化可以發(fā)揮重要作用。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化能夠準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)故障，找出故障的具體原因，制定有效的應(yīng)對(duì)策略，并通知相關(guān)員工修復(fù)相應(yīng)問題。傳統(tǒng)技術(shù)下，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，員工一般需要花費(fèi)很多的精力與時(shí)間對(duì)問題進(jìn)行逐一排查，發(fā)現(xiàn)問題之后才可以修復(fù)電力系統(tǒng)。這種過程通常消耗很多的精力、物力、財(cái)力與人力，擴(kuò)增了電力系統(tǒng)的相關(guān)運(yùn)行成本，而且綜合工作效率不高，對(duì)于電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展不利。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化還可以啟動(dòng)智能化監(jiān)控模式。當(dāng)這個(gè)監(jiān)控模式啟動(dòng)的時(shí)候，可以全面采集信息，還能快速連接調(diào)度對(duì)象，便于工作任務(wù)的順利完成。一直以來，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化在電力系統(tǒng)中都施展了很關(guān)鍵的作用，特別是在發(fā)布指令與搜集信息的過程中擁有重要的地位。在使用電氣自動(dòng)化技術(shù)的時(shí)候一般需要具體的載體，如電氣設(shè)備。電氣設(shè)備的安裝，電氣設(shè)備零件的設(shè)置，都需要使用電氣自動(dòng)化技術(shù)，這既提升了電氣設(shè)備的綜合工作效率，也最大限度地提升了電氣設(shè)備運(yùn)行的準(zhǔn)確性與規(guī)范性。

3.4 診斷技術(shù)

在電氣工程中，設(shè)備需要長(zhǎng)時(shí)間工作，在重載下容易發(fā)生故障。電氣故障具有許多不確定因素，并表現(xiàn)出非線性特征。因此，很難快速有效地排除影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的設(shè)備。借助智能技術(shù)，我們可以快速了解故障點(diǎn)并及時(shí)排除。如果電氣設(shè)備運(yùn)行中故障，通常會(huì)在早期有相應(yīng)的跡象，肉眼不可能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。應(yīng)用智能化技術(shù)則可以對(duì)對(duì)象進(jìn)行定期監(jiān)控和管理。如果設(shè)備故障問題，可以第一時(shí)間向系統(tǒng)報(bào)告，確定故障的具體位置并提前預(yù)警，以便診斷和排除問題，減少設(shè)備運(yùn)行故障排除時(shí)間，有效確保故障的快速恢復(fù)，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。在長(zhǎng)期發(fā)展中，電氣結(jié)構(gòu)由于范圍的不斷擴(kuò)大而越來越復(fù)雜。因此，電氣智能化技術(shù)的應(yīng)用還需要不斷分析電氣工作中的其他各種故障，加強(qiáng)智能化技術(shù)程序的有效應(yīng)用，排除可能出現(xiàn)的故障，防止事故的發(fā)生。在分析可能出現(xiàn)的故障時(shí)，使用診斷技術(shù)可以檢測(cè)隨著時(shí)間變化出現(xiàn)的異常問題，還可以制訂措施解決問題。電氣工程的發(fā)展會(huì)導(dǎo)致以前的工作方式發(fā)生變化，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行發(fā)生根本性的變化。因此，為了在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)故障排除的目標(biāo)，需要制訂有針對(duì)性的電氣工程診斷計(jì)劃，并將計(jì)劃全面落實(shí)到電力系統(tǒng)工程中。

3.5 一體化自動(dòng)系統(tǒng)

對(duì)于電氣自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)，仍需通過改進(jìn)和完善，建立統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺(tái)。目前，各種先進(jìn)技術(shù)得到了充分應(yīng)用，通過構(gòu)建系統(tǒng)科學(xué)的管理目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了各模塊的有效建立。因此，在運(yùn)行與實(shí)驗(yàn)的過程中，能夠以高效的工作模式完成整體的應(yīng)用設(shè)計(jì)思路，并且也能夠以先進(jìn)設(shè)計(jì)思想使實(shí)際的管理系統(tǒng)可以得到最大程度的開發(fā)[2]。對(duì)此，在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，這種模式能夠?qū)崿F(xiàn)降低系統(tǒng)管理中的費(fèi)用，還能夠使該技術(shù)在應(yīng)用的過程中，通過統(tǒng)一平臺(tái)的打造，并以系統(tǒng)管理為主確保平臺(tái)運(yùn)行的獨(dú)立性。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是電氣工程以及自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行中的主要功能結(jié)構(gòu)，其功能表現(xiàn)是在各個(gè)管理系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，以此達(dá)到保證電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性提升的目的。將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在電力系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，也能夠使得以技術(shù)管理為目標(biāo)來保證設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。此外，通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的有效應(yīng)用與組建，能夠?qū)崿F(xiàn)在各項(xiàng)數(shù)據(jù)處理后，通過控制系統(tǒng)進(jìn)行資源配置，并通過自動(dòng)轉(zhuǎn)化來實(shí)現(xiàn)對(duì)指令的有效傳達(dá)，從而提高數(shù)據(jù)應(yīng)用的有效性，并確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中，能夠以指令應(yīng)用為主來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，這樣就能通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的互通來保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的高效性與穩(wěn)定性。

3.6 變壓器設(shè)備檢測(cè)技術(shù)

變壓器作為電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其使用效果將直接影響電力系統(tǒng)的綜合運(yùn)行效果。此外，在電力系統(tǒng)的所有相關(guān)設(shè)備中，由于變壓器的頻繁使用，負(fù)載非常大，在使用時(shí)容易引起故障，影響電力系統(tǒng)的綜合運(yùn)行效果。在以往的變壓器設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)中，由于自動(dòng)化程度低，所采用的技術(shù)無法充分發(fā)揮作用。在太依賴人工的前提下，變壓器的日常維護(hù)與故障排除的綜合成效也欠佳。而在電氣自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用之后，電力公司就可以借助在線檢測(cè)全面提高變壓器的管理成效。技術(shù)者利用在線檢測(cè)可以及時(shí)明確故障變壓器的具體位置以及故障原因。然后能夠派出技術(shù)者直接到現(xiàn)場(chǎng)開展修理，讓變壓器在第一時(shí)間恢復(fù)到良好的運(yùn)行狀態(tài)。另外，經(jīng)過在線監(jiān)測(cè)變壓器設(shè)備，還可以通過分析數(shù)據(jù)來預(yù)測(cè)變壓器可能產(chǎn)生的問題，使用有效的應(yīng)對(duì)策略。如此就會(huì)最大限度地提高變壓器設(shè)備的管理效果。

4 發(fā)展趨勢(shì)

第一，技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用，時(shí)代在進(jìn)步和發(fā)展，電力供應(yīng)應(yīng)該更加充足。一旦發(fā)生電力短缺，就有可能造成一系列嚴(yán)重后果。例如，中國(guó)東北地區(qū)的“限電”導(dǎo)致電梯停運(yùn)和人員被困，這是更嚴(yán)重的后果[3]。因此，未來的研究方向，如注重技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用，將使系統(tǒng)跟上時(shí)代的步伐，提高電氣工程及其自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性，最終提高生產(chǎn)效率，確保信息的安全性和有效性。這些都給當(dāng)代科研人員和電力企業(yè)帶來了更大的挑戰(zhàn)。我們需要在未來繼續(xù)加強(qiáng)科學(xué)研究，以滿足現(xiàn)代電力工業(yè)的發(fā)展需要。第二，引入先進(jìn)操作系統(tǒng)，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)本身具有較強(qiáng)的商業(yè)價(jià)值，為了使電力企業(yè)能夠更好發(fā)展，提高市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)、滿足供電需要。系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)也要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)合理性，因此在今后系統(tǒng)開發(fā)落實(shí)、自動(dòng)化設(shè)計(jì)、數(shù)字設(shè)計(jì)、智能化設(shè)計(jì)等，均是較為重要的研究方向，需要科研人員不斷加強(qiáng)針對(duì)性研究，促使電氣自動(dòng)化系統(tǒng)不斷升級(jí)、轉(zhuǎn)型。第三，人員素質(zhì)提升，電氣系統(tǒng)自動(dòng)化需要由人來完成整體操作，需要技術(shù)人員具備較強(qiáng)的實(shí)踐能力，尤其是電力系統(tǒng)、電力設(shè)備不斷更新，技術(shù)人員原本的知識(shí)技能應(yīng)得以更新，才能更好地適應(yīng)現(xiàn)下時(shí)代發(fā)展進(jìn)程。對(duì)于理論強(qiáng)、實(shí)踐弱的技術(shù)人員，應(yīng)予以培訓(xùn)，介紹先進(jìn)設(shè)備、系統(tǒng)的操作方法，提高個(gè)人能力，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備硬實(shí)力、人員軟實(shí)力的同步提升。

5 結(jié)束語(yǔ)

電力系統(tǒng)包含的內(nèi)容較多，諸如配電網(wǎng)以及電力用戶等，其中的每一部分都發(fā)揮巨大作用，一旦存在異?，F(xiàn)象，必然會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。就目前來看，我國(guó)電力系統(tǒng)在自動(dòng)化方面，水平一直處于世界領(lǐng)先地位，但在技術(shù)層面，需要提高的地方還有很多。因而，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度分析，在今后的發(fā)展中，還要著力對(duì)現(xiàn)存問題加以解決，深入地分析和研究，加強(qiáng)對(duì)技術(shù)的優(yōu)化，以便電力系統(tǒng)運(yùn)行能越來越安全。