輸配電工程中自動化控制技術應用探析

趙柳華

摘要：輸配電工程是一項復雜的工程系統(tǒng)，隨著網(wǎng)絡和信息技術的迅速發(fā)展，自動化控制技術逐漸被應用于輸配電工程中，進一步提升了輸配電工程的運行穩(wěn)定性。本文基于實際情況總結自動化控制技術在當前輸配電工程中的應用情況及優(yōu)勢，分析輸配電工程中存在的問題，并提出相應的應用策略建議，旨在促進輸配電工程智能化建設、提高輸配電工程的運行效率和安全性。

關鍵詞：輸配電工程；自動化控制技術；智能化

DOI：10.12433/zgkjtz.20232839

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術和信息技術的高速發(fā)展，自動化控制技術應運而生，當前已深入社會各個領域，不僅提升了人們的生活水平，還促進了企業(yè)智能化發(fā)展。近年來，工業(yè)迅速發(fā)展，自動化控制技術被廣泛運用于輸配電工程各項工作環(huán)節(jié)中，促使電力系統(tǒng)逐漸向智能化發(fā)展，確保電力系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定、安全。

一、輸配電工程中自動化控制技術應用現(xiàn)狀

（一）自動化控制技術在輸配電工程中的應用情況

自動化控制技術是利用計算機、傳感器、執(zhí)行器等設備自動對生產過程、工業(yè)設備、機器人等進行控制的技術。輸配電工程以樹形管理結構呈現(xiàn)，包括多個部門及多種設施設備，電力系統(tǒng)線路在基于用戶需求的情況下進行布線，線路十分復雜，因此，對電力系統(tǒng)線路具有較高要求。自動化控制技術主要通過計算機系統(tǒng)和相關設備實時監(jiān)測和分析輸配線路運行狀況，以計算機系統(tǒng)和自動化設備為核心，控制輸配電工程的硬件設備和軟件系統(tǒng)，以此及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，確保輸配設施安全穩(wěn)定運行。輸配電工程可按照實際情況劃分為用戶、饋線、管理層和變電站四個層次，有助于按照技術層次有序進行自動化管理。同時，自動化控制技術能將數(shù)據(jù)轉化成數(shù)字信號后傳輸至計算機系統(tǒng)進行處理，從而保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行，實現(xiàn)輸配電工程的實時監(jiān)測與控制，并為這一領域的發(fā)展奠定基礎。自動化控制技術的介入使得輸配電工程的各級信息管控可以在無需人為干預的情況下完成，從而提高監(jiān)管效率，減少人為失誤，進一步促進電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

（二）自動化控制技術應用于輸配電工程的優(yōu)勢

輸配電系統(tǒng)的自動監(jiān)測、自動控制和自動調節(jié)可以借助自動化控制技術來實現(xiàn)，通過實時監(jiān)測和分析，預測和維護輸配電設施的運行狀況，從而提高系統(tǒng)的運行效率和穩(wěn)定性，降低人力操作的失誤率。第一，智能化管理輸配電系統(tǒng)，優(yōu)化輸配電工程系統(tǒng)運行模式，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，減少外部因素造成的損失，進一步降低輸配電工程系統(tǒng)的運行成本。第二，優(yōu)化電網(wǎng)負荷，高效利用電能，減少能源浪費，助力社會經濟的可持續(xù)發(fā)展。第三，通過智能采集數(shù)據(jù)，確保收集的正確性，采集后通過互聯(lián)網(wǎng)技術進行數(shù)據(jù)分析，以此提升輸配電工程中的數(shù)據(jù)分析及決策能力，促使輸配電工程向著智能化發(fā)展，降低運營成本。第四，自動控制檢測電力設備，降低人力成本。

二、自動化控制技術在輸配電工程中存在的問題

（一）輸配點管理不合理

電力網(wǎng)絡是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，由眾多電力輸配點組成，主要負責電力輸送、轉換和配置，管理好每個電力輸配點等于管理好整個電力網(wǎng)絡。傳統(tǒng)管理模式以計算機控制系統(tǒng)管理電力輸配站，各種因素均會對其造成影響，從而增加人力和財力方面的投入。

（二）自動化技術運用存在局限

由于智能技術的廣泛應用，各行各業(yè)普遍實現(xiàn)了自動化。雖然電力系統(tǒng)自動化進程開始得較早，但發(fā)展一直受到技術方面的限制。當前，電力行業(yè)自動化已取得一定成效，但不夠完善，還存在一些不足。例如，技術方面缺乏創(chuàng)新，自動化進程緩慢，電力資源尚未得到充分應用等。

（三）損耗過大，成本控制存在局限

在電力行業(yè)中，降低能耗是控制成本、擴大收益的主要措施，輸配電中造成的電能損耗是耗能的主要環(huán)節(jié)，盡管自動化技術的應用顯著提高了供電穩(wěn)定性和用戶用電體驗，但人為因素和自然因素的影響仍會增加電能損失。

三、優(yōu)化自動化控制技術在輸配電工程中應用方式

（一）合理規(guī)劃配電系統(tǒng)

隨著社會的快速發(fā)展，用電量逐年上升，為了滿足社會各界對電力的需求，需要合理規(guī)劃輸配電工程，盡可能地減少電力損耗，提高電力利用率。合理規(guī)劃輸配電工程系統(tǒng)能發(fā)揮自動化控制技術在輸配電工程中的作用，減少電力損耗，并充分利用自動化控制的技術優(yōu)勢，實現(xiàn)合理供電。同時，可以在應用自動化控制技術時，將輸配電工程的各要素相結合，構建既統(tǒng)一又分散的管理結構，全面監(jiān)測輸配電工程設備，針對電網(wǎng)結構日益復雜的情況，簡化輸配電工程管理，改進輸配電操作流程，通過自動化控制技術革新管理模式，穩(wěn)定配置電力資源，減少電力損耗。

（二）強化智能設備在輸配電工程中的應用

1.積極引進自動化檢測系統(tǒng)

安裝傳感器和監(jiān)測設備，實時監(jiān)測電力系統(tǒng)的電壓、電流和功率等參數(shù)，掌握電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障和異常情況，提醒操作人員采取相應措施，從而提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。

2.優(yōu)化自動化調節(jié)系統(tǒng)

通過控制設備的運行狀態(tài)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動調節(jié)，自動化調節(jié)系統(tǒng)能根據(jù)負載變化自動調整發(fā)電機的輸出功率，保持電網(wǎng)穩(wěn)定運行。

3.自動化保護系統(tǒng)

利用裝置和自動斷路器實現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動保護，可及時切斷出現(xiàn)故障的部分，確保電力系統(tǒng)安全運行。

4.引進智能化及自動化管理系統(tǒng)

利用通信設備等技術手段，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的遠程監(jiān)測和管理，及時監(jiān)測和分析電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，以便發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)的故障和異常情況，提高電力系統(tǒng)的管理效率和服務質量。

要實現(xiàn)輸配電自動化，關鍵在于運用自動化控制技術，在使用該技術時，關鍵要實現(xiàn)遠程監(jiān)管和實時控制，實現(xiàn)多重效益，引進計算機技術、傳感器技術和集成電路技術。例如，在線路和電力輸配點安裝電壓電流傳感器以及其他軟件設施設備等監(jiān)測電力傳輸情況，集成電路將各個傳感器的監(jiān)測信號集中并傳輸至計算機，工作人員不必親自到現(xiàn)場檢查，通過查看計算機系統(tǒng)整合的數(shù)據(jù)就可以及時發(fā)現(xiàn)電力網(wǎng)絡中的問題并予以解決。同時，工作人員可以在監(jiān)測系統(tǒng)中增加報警裝置，以便在必要時及時發(fā)現(xiàn)故障并予以處理。

（三）優(yōu)化自動化控制技術在輸配電工程系統(tǒng)中的應用

1.完善自動化控制技術的應用

在推進智慧電網(wǎng)的過程中，輸配電工程致力于發(fā)展新型管理控制模式，實現(xiàn)無人值守。引入自動化控制技術，利用數(shù)字信息信號載體，以高效穩(wěn)定的方式傳遞輸配電信息，實現(xiàn)數(shù)字信號實時接收，從而提升輸配電工程的控制效果。與傳統(tǒng)管理控制模式相比，在自動化控制技術的支持下實現(xiàn)初步無人值守，降低輸配電工程運行成本。同時，通過實時傳輸電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，為制定供電決策提供數(shù)據(jù)支持，從而降低輸配電系統(tǒng)在運作傳輸過程中的能耗，提高電力資源的利用率。

2.將人工智能技術與信息技術相結合

（1）自動化控制技術要融合人工智能與信息技術

在輸配電工程自動化控制過程中，可以采用人工智能技術，讓機器產品模擬人類感官和神經傳導系統(tǒng)，為人們提供很大的便捷，已成為當今工業(yè)發(fā)展趨勢。例如，設備發(fā)生故障時，可以自動捕獲故障模式中相應的故障信號，并通過電信號篩選、整合和分析故障線路呈現(xiàn)的不穩(wěn)定信號，進行故障識別和定位，在故障信息轉換成可視化模型后根據(jù)故障表現(xiàn)在系統(tǒng)內檢索和篩選，以此提出應對措施，自行解決故障問題。

（2）使用人工智能技術診斷輸配電系統(tǒng)中存在的故障問題

人工智能技術的引進能提升電氣設備的智能化水平，提高自動化控制效果。當前，電力系統(tǒng)實現(xiàn)自動化需要采用智能診斷技術，利用模擬人類神經網(wǎng)絡、傳感器、集成電路等設備傳遞信號，促使電力網(wǎng)絡具備自我診斷故障的能力，但現(xiàn)階段該技術的應用尚不完善，僅限于發(fā)現(xiàn)問題，仍需要依靠人工排查故障。在輸配電工程實際運行中，電氣設備會產生振動信號，經過轉換和加工后將其篩選整合，從而識別處于故障狀態(tài)的線路傳遞的不穩(wěn)定電信號，確定故障部位。

（3）通過信息技術可識別定位故障并自行解決

智能診斷技術是一種基于電氣工程的自動化技術，功能較為單一和片面，需要結合信息技術才能實現(xiàn)真正的自動化?，F(xiàn)有的輸變電自動化監(jiān)測系統(tǒng)只能自動監(jiān)測故障，要想具備自行修復能力，需要將相關內容接入控制計算機中，借助數(shù)據(jù)庫、建模系統(tǒng)、邏輯算法等程序，將檢測到的故障轉換為計算機可識別的模型，設置檢索程序，使其在發(fā)生故障時自行檢索數(shù)據(jù)庫中的解決方案，使故障得到自動化處理。

3.多種技術融合

為推動輸配電工程的自動化控制管理，提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，輸配電工程在實際運行中會應用多種先進技術，例如，互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術、BIM技術、云數(shù)據(jù)、信息技術等。在輸配電工程實際操作運行中，可根據(jù)實際利用大數(shù)據(jù)設計數(shù)據(jù)庫，實時監(jiān)測電力系統(tǒng)的運行狀況，精準定位電力系統(tǒng)運行隱患并予以解決，以此促使電力系統(tǒng)的運行更加可靠。

（四）強化自動化控制技術的控制功能

為了發(fā)揮自動化控制技術在輸配電工程中的優(yōu)勢，要拓展和增強智能控制、電氣保護和可視化監(jiān)視等功能，確保輸配電工程系統(tǒng)一直處于可控狀態(tài)。例如，在自動化控制技術的幫助下分析用電數(shù)據(jù)，利用自動化控制技術智能控制用電高峰期及非高峰期的電力輸送，以此避免輸配電系統(tǒng)閑置，實現(xiàn)輸配電系統(tǒng)靈活調節(jié)，提高電力資源的利用率。

隨著城市化的不斷發(fā)展，輸配電工程得到了發(fā)展和建設，但增加了電力系統(tǒng)的維護壓力。如果繼續(xù)采用人工方式進行管理和維護，會增加工作量，提高成本。當前，應順應輸配電工程自動化控制的趨勢，運用遠程控制手段監(jiān)控和管理輸配電工程，以計算機網(wǎng)絡為橋梁，對不在同一地點的輸配電系統(tǒng)設備進行操作。通過遠程監(jiān)測，可有效避免發(fā)生電力流失等問題，實時掌握輸配電工程的運行狀態(tài)，進而實現(xiàn)無人值守。在遠程控制的過程中，根據(jù)輸配電工程的實際情況，設計信息輸送點和網(wǎng)絡交換機，并進行閘門配置，以便通過可視化的方式呈現(xiàn)遠程控制技術采集的輸配電工程運行信息，實現(xiàn)對輸配電工程的遠程高效管理。

（五）健全輸配電工程系統(tǒng)管理體系

確保各領域工作有序穩(wěn)定開展的重要前提是制度規(guī)范。輸配電工程系統(tǒng)單位可以通過加強培訓促使員工建立自動化控制意識，為確保每位工作人員都能履行職責并完成工作任務，需要建立健全相關管理制度，并實施獎懲措施，定期表彰工作出色或有貢獻的優(yōu)秀員工并給予一定的物質獎勵，而存在不負責行為、重大失誤等問題的員工應給予處分或警告，明確相關條例和懲罰措施以約束員工行為。

四、結語

綜上所述，在輸配電工程建設中采用自動化控制技術已是不可避免的發(fā)展趨勢，必須因地制宜，充分利用自動化控制技術的優(yōu)勢，合理規(guī)劃系統(tǒng)運行，增加自動化功能，并引入人工智能技術，實現(xiàn)對輸配電工程的遠程管理，實時監(jiān)測和掌握電力系統(tǒng)的運行情況。另外，還要將自動化技術與其他技術結合起來，進一步增強自動化控制的效果。

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