電力系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展解析

■鐘式平 ■江西中昌工程咨詢監(jiān)理有限公司，江西 南昌 330000

近年來(lái)我國(guó)的微電子技術(shù)、電力系統(tǒng)的電子技術(shù)都得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步和飛速的發(fā)展，而原有的使用電力傳動(dòng)進(jìn)而達(dá)到控制目的的概念已經(jīng)不能夠完全表達(dá)現(xiàn)代生產(chǎn)中自動(dòng)化系統(tǒng)所能夠擔(dān)負(fù)的第一線生產(chǎn)任務(wù)的所有控制設(shè)備。此外，電子拖動(dòng)控制早已在我國(guó)各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用諸如農(nóng)場(chǎng)、交通、家電及辦公場(chǎng)所等等。自動(dòng)化的研究方向已經(jīng)逐步的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。

1 我國(guó)電氣自動(dòng)化的現(xiàn)狀

最早電氣自動(dòng)化的發(fā)展開(kāi)始于上世紀(jì)50年代，當(dāng)時(shí)電氣自動(dòng)化發(fā)展受到諸多因素的影響比如科技水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，因此在我國(guó)其發(fā)展的速度一直較慢。隨著改革開(kāi)放，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)得到的突飛猛進(jìn)的發(fā)展，科技水平也隨之大大提高，不斷改革創(chuàng)新，據(jù)此我國(guó)的電氣自動(dòng)化也在各個(gè)領(lǐng)域得到了快速發(fā)展和應(yīng)用。尤其是當(dāng)OPC技術(shù)的出現(xiàn)、IEC61131標(biāo)準(zhǔn)的頒布，加之多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，我國(guó)的電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用發(fā)展也得到了跳躍式的進(jìn)步。

1.1 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)易

當(dāng)前電氣自動(dòng)化的系統(tǒng)構(gòu)成主要技術(shù)支撐點(diǎn)仍然是微軟的Internet Explore、Windows NT，這些技術(shù)擁有非常標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行語(yǔ)言以及相應(yīng)的操作規(guī)范，在該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中逐步建立了標(biāo)準(zhǔn)的平臺(tái)。由于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)越來(lái)越多的得到廣泛的使用，該系統(tǒng)也被越來(lái)越多的企事業(yè)單位采用，因此隨著科技的飛速發(fā)展，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的維護(hù)過(guò)程也變的越來(lái)越簡(jiǎn)單方便，系統(tǒng)的操作界面也得到了極大的改善。

1.2 分布式控制應(yīng)用

分布式控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中往往被稱為分散控制系統(tǒng)，系統(tǒng)可集中進(jìn)行管理、收集數(shù)據(jù)和集中控制自動(dòng)控制系統(tǒng)，同時(shí)還可以在生產(chǎn)過(guò)程中用數(shù)臺(tái)計(jì)算機(jī)分別控制多個(gè)回路。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的目的就是為了達(dá)到對(duì)每個(gè)運(yùn)行的組成單元部分進(jìn)行有效管理和調(diào)控，同時(shí)還要兼顧好設(shè)備與線路之間、設(shè)備與設(shè)備之間的相互關(guān)系，所以分布式控制系統(tǒng)的應(yīng)用在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的地位非常重要。

1.3 IEC61131標(biāo)準(zhǔn)使編程接口標(biāo)準(zhǔn)化

在IEC 61131標(biāo)準(zhǔn)頒布之前的最初階段每個(gè)生產(chǎn)廠家都有自己企業(yè)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)廠家的每種元器件不論是使用范圍、功能還是型號(hào)都有著巨大的區(qū)別和不同，因此造成標(biāo)準(zhǔn)互不通用，元器件市場(chǎng)非常混亂，設(shè)備之間也不能夠相互匹配組合使用，對(duì)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理維護(hù)也就更是無(wú)從談起。在IEC 61131標(biāo)準(zhǔn)頒布之后，這一行業(yè)中有了行業(yè)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，因此無(wú)論是何廠家所生產(chǎn)的元器件均可以以最佳的組合進(jìn)行匹配，極大的提高了生產(chǎn)效率。

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

2.1 計(jì)算機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化應(yīng)用

計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)對(duì)人類社會(huì)的進(jìn)步起到了巨大的促進(jìn)作用，而電力系統(tǒng)中采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)展也做出了巨大的貢獻(xiàn)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展速度日新月異，其在電力系統(tǒng)中的眾多關(guān)鍵環(huán)節(jié)中都發(fā)揮著重要的作用，例如發(fā)電、變電、輸電以及配電等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此也就促進(jìn)了電力系統(tǒng)的電氣自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展。

2.2 智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

智能電網(wǎng)技術(shù)是指由計(jì)算機(jī)技術(shù)與電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)有機(jī)結(jié)合而形成的一個(gè)面向全局的智能控制技術(shù)，它涵蓋了輸電、變電、配電、用戶、發(fā)電及調(diào)度的每個(gè)環(huán)節(jié)，智能電網(wǎng)技術(shù)是一個(gè)非常典型的技術(shù)。而在計(jì)算機(jī)技術(shù)中被廣泛應(yīng)用的一個(gè)技術(shù)便是細(xì)心管理系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)納入了很多穩(wěn)定控制系統(tǒng)、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，同時(shí)一樣的還有諸如調(diào)度柔性交流輸電以及自動(dòng)化系統(tǒng)等。智能電網(wǎng)的最初原形在某種程度上就可以認(rèn)為是數(shù)字化的電網(wǎng)建設(shè)，這一前期鋪墊過(guò)程也可歸于為我國(guó)建設(shè)智能電網(wǎng)所做的預(yù)備建設(shè)。智能電網(wǎng)的通信技術(shù)又是智能電網(wǎng)中比較典型的技術(shù)，當(dāng)然也離不開(kāi)計(jì)算機(jī)技術(shù)作為技術(shù)支撐，需要應(yīng)用現(xiàn)代最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信專業(yè)技術(shù)，需要擁有可靠性、雙向性、實(shí)時(shí)性等等特點(diǎn)，并且這一系統(tǒng)是完全靠計(jì)算機(jī)技術(shù)而存在的，同時(shí)還兼具信息管理的功能。

3 電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)雖然現(xiàn)階段電力系統(tǒng)的電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展迅速，但是與國(guó)外相比在我國(guó)起步較晚，因此很多技術(shù)及研發(fā)水平與國(guó)外很多方面還存在著巨大的差距。這也就要求我國(guó)在借鑒和學(xué)習(xí)國(guó)外電力系統(tǒng)電氣自動(dòng)化技術(shù)的同時(shí)，還要客觀實(shí)際的結(jié)合我國(guó)電力系統(tǒng)的實(shí)際情況，不斷的研究和開(kāi)發(fā)適合我國(guó)國(guó)情及發(fā)展需求的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)。

3.1 保護(hù)、控制、測(cè)量一體化

根據(jù)專業(yè)分工、人員配置、運(yùn)行體制角度出發(fā)，目前我國(guó)的的自動(dòng)化系統(tǒng)采用較多的是保護(hù)相對(duì)獨(dú)立而站內(nèi)監(jiān)控收集數(shù)據(jù)，從而提供詳細(xì)的分析結(jié)果和處理結(jié)果。將測(cè)量、控制及保護(hù)有機(jī)的結(jié)合在一起可以更加完美的實(shí)現(xiàn)設(shè)備無(wú)重復(fù)配置、技術(shù)合理性、維護(hù)工作量變繁為簡(jiǎn)及未來(lái)快速發(fā)展趨勢(shì)。測(cè)量、控制及保護(hù)的信息來(lái)源全部都是來(lái)自于現(xiàn)場(chǎng)，測(cè)量和控制一般采集的是電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)等信息，設(shè)計(jì)要求測(cè)量范圍較窄，對(duì)其精度的要求較高，數(shù)值一般在測(cè)量額定值左右浮動(dòng)，保護(hù)主要收集一次設(shè)備的異常狀態(tài)故障的信息，測(cè)量范圍則比較寬，常規(guī)定按額定值參考，因此其精度也較低。CPU(總控)單元只接受由當(dāng)?shù)厣衔粰C(jī)或遠(yuǎn)方輸出的控制命令，通過(guò)規(guī)定的校核之后便可直接進(jìn)行動(dòng)作到保護(hù)回路，這樣一來(lái)就免去了遙控執(zhí)行、遙控輸出等等步驟，提高了可靠性，也簡(jiǎn)化了設(shè)備。同時(shí)這些裝置的運(yùn)行可靠性必須達(dá)到要求。這也就要求在設(shè)計(jì)、運(yùn)行、制造及管理各個(gè)部門之間突破原有專業(yè)界限，相互配合從而適應(yīng)各種變化。

3.2 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，IED電力自動(dòng)化方面也得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步和被廣泛的采用。國(guó)際電工委員會(huì)制定了IEC61850國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，目的是為了使不同廠家所生產(chǎn)的IED設(shè)備的信息相互之間可以無(wú)障礙操作以及實(shí)現(xiàn)信息共享，使得廠站電氣電氣自動(dòng)化系統(tǒng)成為可持續(xù)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。同時(shí)我國(guó)為了與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌，我國(guó)已經(jīng)展開(kāi)了基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的電氣電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的研發(fā)計(jì)劃，因此我們有理由相信這也是未來(lái)自動(dòng)化系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。

3.3 以太網(wǎng)技術(shù)的興起

電力系統(tǒng)在發(fā)展的過(guò)程中隨著自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)傳輸數(shù)據(jù)的要求越來(lái)越高，因此出現(xiàn)了以太網(wǎng)技術(shù)，這一技術(shù)的出現(xiàn)極大的滿足了通訊的實(shí)時(shí)性，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣鹊玫搅舜蟠筇嵘瑪?shù)據(jù)量也大為提高。以太網(wǎng)最主要的應(yīng)用形式是Ethernet+TCP/IP。未來(lái)電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展應(yīng)該是在傳承以太網(wǎng)的技術(shù)為基礎(chǔ)的前提下，與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程相結(jié)合，產(chǎn)生新一代的由以太網(wǎng)為核心技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。就目前的情況來(lái)看，現(xiàn)場(chǎng)總線、以太網(wǎng)等計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到變電站的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中，經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)積累，智能化電氣設(shè)備也得到了快速的發(fā)展，這些相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展均為電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)中打下了良好的基礎(chǔ)。

［1］董娜，李函霖.電力系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化技術(shù)的探索［J］.科技與企業(yè)，2011(07).

［2］張俊.電力系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化技術(shù)的探索［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(03).

［3］任杰.電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用淺談［J］.科技傳播，2012(06).