輸配電工程中自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用研究

孫 希

(淮安新業(yè)電力建設(shè)有限公司弘力分公司)

0 引言

國(guó)內(nèi)的電力設(shè)備、車間變電所、高壓變電站內(nèi)部的低壓配電線路和總降壓變電站等等的連接方式都為樹狀形連接, 此形狀的鏈接方式會(huì)導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中, 需要以客戶需求作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)線路規(guī)劃, 從而加大輸電線路繁瑣程度。對(duì)此, 以電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行作為前提下, 需要采用自動(dòng)化控制技術(shù)來(lái)對(duì)國(guó)內(nèi)配電工程進(jìn)行監(jiān)督與控制, 在此過(guò)程中將計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化設(shè)備作為核心基礎(chǔ), 并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行輸配電系統(tǒng)軟、硬件的控制。此外, 將輸配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行等級(jí)劃分, 即用戶級(jí)、饋線級(jí)和管理級(jí), 隨后對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行層級(jí)細(xì)分, 以此來(lái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)層級(jí)自動(dòng)控制的有序性。

1 我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

伴隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與人民生活質(zhì)量需求不斷提升, 使得電力行業(yè)的作業(yè)壓力與日俱增,國(guó)家和政府不得不投入更多資金來(lái)保證電力行業(yè)穩(wěn)定運(yùn)行。此類公司且屬于電器機(jī)械和器材制造業(yè), 近年來(lái)國(guó)家對(duì)于該行業(yè)投入固定資產(chǎn)投資如圖1 所示:

圖1 電器機(jī)械及器材制造行業(yè)固定資產(chǎn)投資圖

根據(jù)圖1 能夠知曉, 從2018 年開始, 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)行業(yè)中關(guān)于基礎(chǔ)設(shè)施堅(jiān)實(shí)的總固定資產(chǎn)投資總額出現(xiàn)明顯上升, 從原有的9000 億元增加到16667 億元,年均增幅28.6%; 其中需要人們重視的是自從21 年以來(lái)雖然投資總額度呈現(xiàn)穩(wěn)定上升趨勢(shì), 但是投資增速出現(xiàn)斷崖式下跌, 從最高的15.5% 下滑至6.9%[1]。在此階段的電網(wǎng)系統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)資產(chǎn)情況如表1 所示:

表1 工業(yè)企業(yè)規(guī)模以上資產(chǎn)總計(jì)

由表2 可以看出, 行業(yè)內(nèi)規(guī)模以上的工業(yè)企業(yè)資產(chǎn)總額會(huì)隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)體量與國(guó)家投資在該行業(yè)中的總計(jì)上升而上升, 由2018 年最初的49000 億元增長(zhǎng)到2022 年的68789 億元, 年均增幅18.2%, 與之前相同, 年均資產(chǎn)增速在22 年出現(xiàn)急速下滑, 從最高點(diǎn)14.55%下降到6.7%[2]。

結(jié)合以上兩個(gè)角度來(lái)觀察, 發(fā)現(xiàn)電器機(jī)械與器材制造行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)依舊處于整體向上, 但其中企業(yè)資產(chǎn)增速形勢(shì)較為嚴(yán)峻, 電力需求發(fā)生明顯變化。這種變化產(chǎn)生原因主要以經(jīng)濟(jì)增速減緩的同時(shí)固定資產(chǎn)用于建設(shè)新增在市場(chǎng)中處于飽和狀態(tài), 為解決此類問題, 電力行業(yè)就必須提高自身質(zhì)量和需求, 在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中此行業(yè)內(nèi)部的固定資產(chǎn)投資有極高可能依然會(huì)出現(xiàn)下滑趨勢(shì)。因此開展輸配電網(wǎng)工程中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)的任務(wù)迫在眉睫。

2 自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用到輸配電工程中的必要性

2.1 節(jié)能降耗

傳統(tǒng)建造電力輸配電網(wǎng)造價(jià)較高, 并且實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中所需要能源較多, 這與當(dāng)今社會(huì)堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展理念相違背, 對(duì)此, 為滿足新時(shí)期能源要求, 進(jìn)行自動(dòng)化控制技術(shù)調(diào)整輸配電工程運(yùn)行方式和優(yōu)化管理體系, 以實(shí)現(xiàn)線路損耗降低、能源消耗減少目的。在此過(guò)程中, 需要對(duì)輸變電系統(tǒng)構(gòu)建自動(dòng)化控制技術(shù)為核心的實(shí)時(shí)監(jiān)控體系, 通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控輸變電系統(tǒng)發(fā)出異常數(shù)字信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)與處理, 為其供電系統(tǒng)的傳輸提供穩(wěn)定性。在輸配電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)際過(guò)程中, 電能會(huì)因?yàn)楦鞣N因素條件而流失, 因此需要不斷完善自動(dòng)化控制技術(shù), 以此作為降低電能損耗的前提條件, 保障電能利用能夠達(dá)到最佳值。此外, 在將自動(dòng)化控制技術(shù)作為降低運(yùn)行成本的前提條件下, 其本質(zhì)上就是將原有人工崗位替換為機(jī)械工作, 例如對(duì)于輸配電工程操作參數(shù)以及數(shù)據(jù)等監(jiān)控時(shí), 可以替換為機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控, 以此來(lái)實(shí)現(xiàn)值班無(wú)需人力的目的[3]。(監(jiān)控流程詳細(xì)如圖2) 并且自動(dòng)化控制技術(shù)能夠極為準(zhǔn)確地獲取到電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù), 同時(shí)可以根據(jù)數(shù)據(jù)參數(shù)來(lái)制定輸配電實(shí)際供電方案, 提高電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性, 大大降低電力傳輸過(guò)程中能量的損耗, 以此實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

圖2 輸配電系統(tǒng)的監(jiān)控

2.2 減少安全隱患

輸配電工程中自動(dòng)化技術(shù)能夠在一定程度上起到優(yōu)化電網(wǎng)整體質(zhì)量的作用, 從而能夠有效提高電源整體可靠性與安全性, 從根本上降低或杜絕閃絡(luò)、電源沖擊等問題, 為輸配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供有利條件。同時(shí), 輸配電設(shè)備工作實(shí)況能夠通過(guò)自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行監(jiān)控, 在極短時(shí)間內(nèi)能夠發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的任何情況, 并且將問題類型快速反饋給工作人員進(jìn)行處理。

3 自動(dòng)化控制技術(shù)在輸配電工程中的運(yùn)用策略

3.1 合理規(guī)劃配電系統(tǒng)

國(guó)家能源管理總局發(fā)布《關(guān)于2022 年全國(guó)電力消費(fèi)統(tǒng)計(jì)》知曉[4], 全年消費(fèi)電力總額約為9.121 ×1012kW·h, 在2018 年～2022 年, 國(guó)內(nèi)總用電量通過(guò)電網(wǎng)顯示一直呈現(xiàn)穩(wěn)定上升趨勢(shì), 為保證國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行以及日益增長(zhǎng)的居民用電需求, 輸配電網(wǎng)科學(xué)化、系統(tǒng)化的改革升級(jí)是必要的, 通過(guò)進(jìn)行合理化地規(guī)劃布局能夠有效降低電網(wǎng)的損失與成本, 完善供電體系提高供電效率, 解決目前供電困難問題。在使用自動(dòng)化控制技術(shù)時(shí)需要遵循其自身含帶的優(yōu)越性來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)整體規(guī)劃, 同時(shí)需要遵守以下三個(gè)要求, 即:

首先, 更新控制方式。電網(wǎng)建設(shè)越發(fā)智能化、完整化, 國(guó)內(nèi)輸配電工程和電力系統(tǒng)整體建設(shè)也在不斷開發(fā)與完善, 無(wú)人值班管理控制方式就是全新的管理模式, 使用新興科學(xué)技術(shù)分析輸配電系統(tǒng), 有效增加信息接收與傳輸穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性, 并且能夠提高輸配電工程的控制效率。相比較于傳統(tǒng)輸配電系統(tǒng)的管理控制方式來(lái)說(shuō), 新興技術(shù)支撐下的控制方式具有極為顯著的優(yōu)越性, 能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行輔助來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班的目的, 從根本上降低輸配電過(guò)程中的運(yùn)行費(fèi)用, 進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能夠?yàn)殡娋W(wǎng)的決策和優(yōu)化提供科學(xué)的、可靠的信息數(shù)據(jù)。

其次, 提升管理水準(zhǔn)。利用該幾乎是能夠?qū)崿F(xiàn)配電工程自動(dòng)化控制, 將整體流程中各環(huán)節(jié)進(jìn)行聯(lián)系,實(shí)現(xiàn)輸配電工程集體, 從而形成統(tǒng)一但也具備分散性的管理體系。對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控能夠降低故障發(fā)生概率,提高運(yùn)行效率。

最后, 簡(jiǎn)化運(yùn)行流程。對(duì)用戶、饋線、管理、變電所等層次結(jié)構(gòu)使用自動(dòng)化控制技術(shù)來(lái)完善電力體系的構(gòu)建, 能夠?qū)⒃袕?fù)雜繁瑣的電力系統(tǒng)組織構(gòu)建進(jìn)行簡(jiǎn)約化, 精簡(jiǎn)其操作流程, 從而實(shí)現(xiàn)電力資源穩(wěn)定分配以及功耗明顯降低的目的。

3.2 增強(qiáng)系統(tǒng)控制功能

第一, 智能控制。在整個(gè)工程項(xiàng)目中, 將自動(dòng)化技術(shù)作為優(yōu)化基礎(chǔ)進(jìn)行電路規(guī)劃, 同時(shí)對(duì)工程電力設(shè)備開展自動(dòng)控制。在該技術(shù)的幫助下參考用戶用電記錄, 進(jìn)行非高峰期富余電力系統(tǒng)的合理開關(guān), 將此部分富余電力輸送到實(shí)際需要的工作單位或者地區(qū), 防止電力資源出現(xiàn)不合理分配情況。而在高峰期時(shí)段內(nèi), 使用該技術(shù)正常開啟供電系統(tǒng), 保障用戶用電情況正常[5]。如此一來(lái)保障輸配電工程系統(tǒng)在擁有靈活性與準(zhǔn)確性的同時(shí)還能夠提高電力資源的利用率。

第二, 電氣保護(hù)。該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控, 能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中存在的問題, 當(dāng)出現(xiàn)異常情況后, 系統(tǒng)會(huì)根據(jù)其發(fā)出不同信號(hào)自身來(lái)對(duì)該區(qū)域內(nèi)電路參數(shù)自動(dòng)分析, 確認(rèn)具體故障位置后, 阻斷故障線路, 從根本上降低故障所帶來(lái)的損耗。同時(shí)將故障參數(shù)及時(shí)發(fā)送到相關(guān)工作人員移動(dòng)終端上, 保證解決故障及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

第三, 可視化監(jiān)視。輸變電工程開展過(guò)程中, 使用此技術(shù)能夠通過(guò)其含帶可視裝置觀察電力裝置實(shí)際運(yùn)行狀況。例如, 帶電裝置可以用綠燈來(lái)表示, 當(dāng)燈光初選高頻閃爍時(shí)代表電壓出現(xiàn)波動(dòng)且壓力較大, 而當(dāng)發(fā)生重大安全故障時(shí), 信號(hào)燈高頻閃爍同時(shí)會(huì)發(fā)出刺警報(bào)聲, 且同時(shí)開啟遠(yuǎn)程自動(dòng)報(bào)警功能。最后除以上功能外, 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中需要通過(guò)有規(guī)律聲音來(lái)體現(xiàn)運(yùn)行狀況穩(wěn)定性, 以確保工作人員能夠?qū)⑵浒盐赵诳煽胤秶鷥?nèi)。

4 輸配電工程中自動(dòng)化控制技術(shù)未來(lái)展望

4.1 遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制

遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制系統(tǒng), 能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線遠(yuǎn)程操控終端設(shè)備來(lái)完成工作, 這對(duì)于輸配電系統(tǒng)的運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用。并且能夠極大地降低系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生成本和費(fèi)用。結(jié)合實(shí)時(shí)監(jiān)控、自動(dòng)控制等功能來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中各項(xiàng)任務(wù)的實(shí)施, 提升管理質(zhì)量, 提高工程效率?，F(xiàn)如今, 國(guó)內(nèi)相關(guān)機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始進(jìn)行關(guān)于自動(dòng)化控制技術(shù)研究, 且投入力度與資源極為豐厚, 遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制技術(shù)不斷完善能夠?qū)⑤斉潆姽こ讨谐霈F(xiàn)的安全隱患進(jìn)行排除, 以此幫助系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行, 同時(shí)簡(jiǎn)化操作流程, 降低工人體力消耗, 提高工作效率[6]。

4.2 自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)安全

現(xiàn)如今, 輸配電系統(tǒng)是有多個(gè)子模塊和環(huán)節(jié)組合而成的, 其中每個(gè)層次之間具有相互聯(lián)系, 因此需要保障系統(tǒng)各子模塊的網(wǎng)絡(luò)安全, 否則當(dāng)某一子模塊發(fā)生故障后, 將會(huì)直接導(dǎo)致系統(tǒng)整體無(wú)法運(yùn)行, 從而帶來(lái)不可估計(jì)的損失。對(duì)此, 需要工作人員進(jìn)行定期維護(hù)和相關(guān)參數(shù)采集, 降低其發(fā)生故障可能性, 保障系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

5 結(jié)束語(yǔ)

在輸變電工程中采用自動(dòng)化控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)工作實(shí)況的數(shù)字化轉(zhuǎn)變, 并且由計(jì)算機(jī)統(tǒng)一接收此類數(shù)字化信息數(shù)據(jù), 再對(duì)其進(jìn)行加工處理, 隨后進(jìn)行發(fā)送到工作人員的操作屏幕前, 從而實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)在輸變電系統(tǒng)中的穩(wěn)定流動(dòng)與正常傳播, 這同時(shí)也為實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理系統(tǒng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。使用自動(dòng)化控制技術(shù), 在不采用人力資源進(jìn)行管理的情況下, 能夠極大程度上提升電力系統(tǒng)的監(jiān)控能效, 從而實(shí)現(xiàn)輸變電工程中各環(huán)節(jié)信息數(shù)據(jù)監(jiān)控。