電力系統(tǒng)運行中電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用探討

李可雨

（南京信息工程大學(xué)自動化學(xué)院，江蘇 南京 210044）

0 引言

隨著電力信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，電氣自動化已逐步向電力系統(tǒng)中滲透。在整個電力系統(tǒng)的運行過程中，既可以節(jié)約人力，又可以減少人力資源的消耗。電力系統(tǒng)在運行過程中的運用，使電力系統(tǒng)的運行效率得到了顯著的提升，其中在電力系統(tǒng)高速運行下降低了電力行業(yè)的成本，這也使得能有更多成本投入電力系統(tǒng)的優(yōu)化中去，達到促進了電力系統(tǒng)發(fā)展的速度的作用。隨著信息化進程的加快，電氣自動化等信息技術(shù)在電網(wǎng)的各個方面得到了廣泛的應(yīng)用。電力行業(yè)也在積極采用電子控制技術(shù)，把它作為一種有效的管理方法。實際應(yīng)用表明，采用電控技術(shù)后，電力系統(tǒng)的運行速度進一步加快，其中表現(xiàn)最明顯的就是電力系統(tǒng)處理問題的效率得到了明顯的提升，隨著電力系統(tǒng)的更新?lián)Q代，給電力系統(tǒng)的運行和發(fā)展帶來全新的變化。

1 電力系統(tǒng)電氣自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢和意義

1.1 電力系統(tǒng)中的電氣自動化技術(shù)

在電力系統(tǒng)中，利用電氣自動化技術(shù)進行模擬，使電力系統(tǒng)的暫態(tài)試驗和穩(wěn)態(tài)試驗兩者有機地結(jié)合起來，使試驗結(jié)果更加準確，從而為電網(wǎng)的實際工作提供了大量的數(shù)據(jù)。另外，利用模擬試驗獲得的有效數(shù)據(jù)，對新的電力系統(tǒng)設(shè)備和設(shè)備進行試驗，從而為建立電力系統(tǒng)模擬實驗室提供更加科學(xué)、合理的數(shù)據(jù)和保證。在電力系統(tǒng)中，也可以采用電子控制技術(shù)，實現(xiàn)智能供電。電網(wǎng)的自動控制與電網(wǎng)的安全運行息息相關(guān)，隨著電網(wǎng)自動化水平的逐步提升，影響最大的就是電網(wǎng)的運行安全，電網(wǎng)的運行安全也會隨著電網(wǎng)自動化水平的提高而變得更加堅固[1]。

1.2 配電網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

配電網(wǎng)絡(luò)是電力系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)，配電網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)條件的不同靈活地應(yīng)用于電氣自動化技術(shù)，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)效率的最大化，也能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化，極大地降低了配電系統(tǒng)的運行難度，并極大地提高了配電系統(tǒng)的信息采集能力。將電氣自動化技術(shù)應(yīng)用于配電網(wǎng)絡(luò)，能有效地為電力系統(tǒng)的運行提供服務(wù)，提升電力系統(tǒng)的運行效率。智能電網(wǎng)技術(shù)是電氣自動化領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。在電網(wǎng)中，計算機技術(shù)已經(jīng)深入電網(wǎng)的各個環(huán)節(jié)和各個環(huán)節(jié)，使得電網(wǎng)的智能化程度不斷提高[2]。

配電網(wǎng)絡(luò)是電力系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，將電氣自動化技術(shù)運用于配電網(wǎng)絡(luò)，對配電網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)字化信息化建設(shè)具有積極意義。將電氣自動化技術(shù)引入配電網(wǎng)絡(luò)中，可以解決配電網(wǎng)絡(luò)的消耗量、應(yīng)用載波路徑等問題，有效地提高了配電網(wǎng)絡(luò)的接收靈敏度，使整個電網(wǎng)的運行狀況得到改善。同時，將電氣自動化技術(shù)運用到配電網(wǎng)絡(luò)的實際運行中，利用模擬技術(shù)對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與暫態(tài)進行實時模擬，電氣自動化技術(shù)可以為電力系統(tǒng)的實時運行提供大量的數(shù)據(jù)，對電力系統(tǒng)的運行狀況進行全面的了解，大大提高了電力系統(tǒng)在模擬測試運行狀態(tài)下的精度，運行精度提高可以幫助相關(guān)測試運行的技術(shù)人員更合理地規(guī)劃電網(wǎng)線路。此外，在模擬試驗環(huán)境下，可以對配電網(wǎng)絡(luò)中各類設(shè)備的運行狀況進行檢測，從而建立一個能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)絡(luò)進行有效監(jiān)控的實時混合型電力實驗室。

1.3 自動化技術(shù)

自動化技術(shù)是一種既涉及計算機技術(shù)又涉及機電控制技術(shù)的一種新興技術(shù)，它能自動對電氣設(shè)備運行過程中的各種指令進行編程，并對其進行有效的記錄、處理，從而達到低能耗、高效率運行的目的。電力系統(tǒng)的信息收集和處理是指利用技術(shù)對電網(wǎng)中的各種信息進行高效的采集、篩選，然后將這些信息進行分析和綜合，將這些信息傳遞給相應(yīng)的部門，從而使電網(wǎng)的運行更加智能化。利用該技術(shù)，實現(xiàn)了對各獨立模塊的有效控制，實現(xiàn)了信息的高效鏈接，從而推動了電力行業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。采用仿真閉環(huán)方式，對電網(wǎng)的溫度、壓力、電網(wǎng)的流量等進行仿真閉環(huán)控制，達到了一定的調(diào)節(jié)效果，保證了電網(wǎng)的安全、平穩(wěn)[3]。

1.4 可編程控制器技術(shù)

PLC 技術(shù)是現(xiàn)代計算機技術(shù)與自動控制技術(shù)的有機結(jié)合，在電力系統(tǒng)的各個控制環(huán)節(jié)中得到了廣泛的應(yīng)用。同時，將PLC 技術(shù)引入電網(wǎng)的實際操作中，可以實現(xiàn)對電網(wǎng)進行邏輯運算，記錄信息，并根據(jù)不同的計算機指令進行編程，從而大大減少了電網(wǎng)的能源消耗，實現(xiàn)了電網(wǎng)的靈活運行。PLC 技術(shù)在電網(wǎng)運行中的運用，不但能夠迅速地進行數(shù)據(jù)的傳遞、轉(zhuǎn)換、整合、分析、采集，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)中的某些計算機指令的智能控制，從而大大地提高了電網(wǎng)的運行效率。PLC 技術(shù)本身就具有很強的自控能力，因此，將PLC 技術(shù)用于電力系統(tǒng)的斷電控制，并將其與輸入、輸出功率信號相結(jié)合，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的高效率運行[4]。

1.5 控制電網(wǎng)開關(guān)容量

針對電網(wǎng)的實際運行狀況，采用電氣自動化技術(shù)可以對電網(wǎng)的開關(guān)進行有效的調(diào)整，實現(xiàn)對電網(wǎng)信號的輸入和輸出，從而提高電網(wǎng)的工作效率。

2 電氣自動化技術(shù)的具體應(yīng)用

電氣自動化技術(shù)可以極大地方便電網(wǎng)的運行，從而使有關(guān)工作人員能夠更加合理、高效地進行工業(yè)自動化技術(shù)的發(fā)展。從當前的發(fā)展趨勢來看，電氣自動化技術(shù)具有如下發(fā)展趨勢。

2.1 向計算機、多媒體等領(lǐng)域的一體化發(fā)展

隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，有關(guān)電氣自動化的技術(shù)已逐步與世界標準接軌。在這些技術(shù)中，計算機技術(shù)是最主要的一項。電力系統(tǒng)在配電、變電等各方面的應(yīng)用都離不開這一技術(shù)。因此，電子控制技術(shù)必然會向計算機、多媒體等方向發(fā)展。保護、控制、監(jiān)控三者有機結(jié)合，實現(xiàn)三位一體當前，從專業(yè)分工、人員配置等角度來看，電力系統(tǒng)的運行模式仍然相對獨立。而從今后電氣自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢來看，這種“保護、控制、測量”的“三合一”模式必然會被替代。

將電氣自動化技術(shù)引入供、配電系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)對電能的實時監(jiān)控，通過供電、配電監(jiān)控系統(tǒng)，可以直接了解到用戶的用電狀況，無須供電員工親自查看用戶端的電表，大大減少了抄表員的工作量，還可以利用電腦上網(wǎng)查詢用電。同時，電氣自動化技術(shù)還可以實現(xiàn)供、配電系統(tǒng)的系統(tǒng)頻率、節(jié)點電壓等各項指標的采集，并實時顯示在配電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中，對關(guān)鍵信息進行存儲，從而為電力系統(tǒng)的工作人員進行深入的研究[5]。

2.2 建立自動化應(yīng)用的科學(xué)統(tǒng)一體系

要完善和健全電氣自動化的生產(chǎn)體系，構(gòu)建一個能夠充分利用現(xiàn)有的先進技術(shù)，從而達到科學(xué)的管理目的。在測試、開機、運行等各方面都采用了更為有效的運行方式，將這些先進的設(shè)計理念運用到實際的管理系統(tǒng)中。企業(yè)的發(fā)展與精益之路也愈來愈順暢，在企業(yè)的工程應(yīng)用中，不同的系統(tǒng)可以滿足不同的企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)需要，并且在實施一個統(tǒng)一的平臺及系統(tǒng)的管理時，也可以達到使用平臺的獨立性。它的主要功能是使各管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，以達到快速、高效、安全的目的。企業(yè)業(yè)務(wù)的各個方面都能高效地實現(xiàn)自動化，并能在生產(chǎn)設(shè)備、技術(shù)監(jiān)控、企業(yè)管理體系等方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。由于通用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理完成后，要對相應(yīng)的控制系統(tǒng)進行資源分配，因此，在保證數(shù)據(jù)的及時傳遞的前提下，才能發(fā)揮其獨特的價值，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的互聯(lián)[6]。

2.3 電氣與自動化系統(tǒng)的平穩(wěn)交接

為使電力工程與自動化系統(tǒng)實現(xiàn)完全的數(shù)據(jù)交換，需要對各軟件的界面進行規(guī)范化的設(shè)定，從而使電氣工程及自動化系統(tǒng)的工作效率得到提高，整個系統(tǒng)得以正常運行。目前常用的電腦軟件有Windows 2010和ActiveX 兩種，這些都是針對電子工程應(yīng)用中的實際應(yīng)用而設(shè)計的。不同企業(yè)使用的系統(tǒng)軟件必須符合國際統(tǒng)一的統(tǒng)一標準，從而實現(xiàn)PC 機的無縫連接，使自動化與管理系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)通訊更加科學(xué)合理。

2.4 智能化電網(wǎng)技術(shù)在我國的應(yīng)用

由于智能化電網(wǎng)具有相當高的自動化水平，因此在智能電網(wǎng)的運轉(zhuǎn)中，必須始終處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，以確保智能電網(wǎng)的供電品質(zhì)和穩(wěn)定，因此，采用電子控制技術(shù)可以有效地消除電網(wǎng)的諧波，保證電網(wǎng)的正常運行。計算機技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于電力系統(tǒng)的供電、配電等領(lǐng)域，從而促進了計算機網(wǎng)絡(luò)的自動調(diào)度。通過計算機技術(shù)，可以實現(xiàn)不同層次、不同層次電網(wǎng)的自動調(diào)撥，而微機電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)則把全國各電網(wǎng)設(shè)備緊密地連接起來，對電網(wǎng)的運行狀況進行實時監(jiān)測，同時還能迅速采集到大量的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)。而變電所作為整個電網(wǎng)的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，將電氣自動化技術(shù)引入變電所，使變電所的工作自動化水平得到了很大的提升[7]。

2.5 電氣自動化技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用

利用電氣化技術(shù)可以使電網(wǎng)的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)同時存在，從而達到了同步實驗的目的。通過模擬實驗，可以獲得大量的電力系統(tǒng)工作參數(shù)。在模擬環(huán)境下，電力部門的工作人員能夠進行設(shè)備的檢測與故障診斷。電力自動化技術(shù)可以使電力系統(tǒng)的操作更加智能化。我國是一個用電大國，電氣自動化技術(shù)是電力系統(tǒng)智能化中的一項關(guān)鍵技術(shù)，它可以較準確地幫助電網(wǎng)工作人員設(shè)計電網(wǎng)的操作。并且可以快速、精確地輔助電網(wǎng)工作人員進行故障分析，使問題得到快速、高效的解決。通過對電網(wǎng)的智能控制，可以讓電網(wǎng)的運行變得更加穩(wěn)定和有效[8]。

2.6 電力系統(tǒng)自動調(diào)度

電力系統(tǒng)的調(diào)度自動化系統(tǒng)包括服務(wù)器、顯示器、工作站和相應(yīng)的計算機網(wǎng)絡(luò)。電網(wǎng)調(diào)度自動化是由變電站終端、調(diào)度中心、控制裝置三者有機結(jié)合而成的。變電站是電力系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的單元，主是集電氣自動化技術(shù)于一體的。它的主要用途是屏幕監(jiān)控、全微機化設(shè)備、自動化的運行管理，以及數(shù)據(jù)的收集和傳送。電力自動化技術(shù)在變電所的供電調(diào)度中的應(yīng)用，既可以加強對變電所的監(jiān)控，又可以使電網(wǎng)的運行水平得到進一步的改善[9]。

3 電氣自動化的發(fā)展趨勢

隨著我國電網(wǎng)的不斷發(fā)展，電力自動化技術(shù)已逐漸成為一種高效的運行方式，同時也是一個關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)。電力自動化技術(shù)應(yīng)該深入電網(wǎng)的每一個方面，使人工操縱的情況得到了很大程度上的緩解，使電網(wǎng)的運行更加順暢和經(jīng)濟。電氣自動化技術(shù)已逐步與國際標準接軌，其中，計算機技術(shù)是其中最關(guān)鍵的一項。電力系統(tǒng)在配電、變電等各方面的應(yīng)用都離不開這一技術(shù)。因此，電子控制技術(shù)必然會向計算機、多媒體等方向發(fā)展。將電氣自動化技術(shù)應(yīng)用于供配電系統(tǒng)，實現(xiàn)對供電、配電系統(tǒng)中的繼電保護、斷路器等設(shè)備進行實時監(jiān)控和自動控制，一旦發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中的電流超過允許值，就會自動斷開供配電系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備，從而避免供配電系統(tǒng)中相關(guān)設(shè)備的故障和進一步損壞，徹底改變傳統(tǒng)的手工操作方式。電氣自動化技術(shù)在供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用，使供、配電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行和工作人員的人身安全得到了保障[10]。

4 結(jié)語

總之，隨著科技水平的不斷提高，電力系統(tǒng)的自動化水平也在不斷提高。隨著計算機信息化技術(shù)的發(fā)展，電力自動化技術(shù)得到了極大的發(fā)展。本文針對電力自動化技術(shù)的特點，對電力自動化技術(shù)在電網(wǎng)運行中的應(yīng)用進行了研究，并指出了今后的發(fā)展趨勢。電氣自動化技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于電力企業(yè)，大大提高了故障的探測與信息反饋，從而極大地降低了供電企業(yè)的工作量，從而使電力企業(yè)的生產(chǎn)效率得到了顯著的提升。電氣自動化技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度中的應(yīng)用也是一項重要的應(yīng)用，因為電氣自動化技術(shù)是利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行配電的，因此，將電氣自動化技術(shù)運用到智能電網(wǎng)的智能化生產(chǎn)中，并將其應(yīng)用到智能電網(wǎng)的智能化生產(chǎn)中。將電氣自動化技術(shù)引入電網(wǎng)，可以有效減少電網(wǎng)內(nèi)的電能消耗量，并能有效減少電力系統(tǒng)的機電設(shè)備損耗，提高供電企業(yè)的生產(chǎn)效率。電氣自動化在電網(wǎng)運行中的應(yīng)用已成為我國電網(wǎng)迅速發(fā)展的主要力量，而隨著電氣自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，其在今后的發(fā)展中將會越來越受到人們的重視。