電力系統中電氣自動化技術的應用

尹潤翔

（平頂山一中新區學校，河南 平頂山 467000）

電力系統中電氣自動化技術的應用

尹潤翔

（平頂山一中新區學校，河南 平頂山 467000）

近年來隨著電氣自動化技術不斷的發展，其在電力系統中的應用范圍和領域變得越來越廣。本文將從電氣自動化技術的誕生和發展開始，對該技術在電力系統中的重要性和應用方向進行分析，詳細列出電氣自動化技術在我國電力系統中的應用。

電氣自動化技術；電力系統；應用領域

電氣工程及其自動化作為一個涉及廣泛領域的專業，大量應用于電力電子技術、自動化控制技術、電氣設備制造等。電氣工程自動化主要有以下幾個特點，分別是幾種相似學科或技術的結合，例如強電和弱電結合、機械與電力結合、軟件和硬件的結合，還有就是電工技術與電子技術的結合。本文將對電氣工程的發展歷史進行溯源和對其現狀進行分析，并著重闡述在我國電力系統中現代電氣自動化技術的應用。

1 電氣工程自動化的發展歷史

從廣義的定義來說，在公元前的古希臘，學者米利就已經發現并且認識了電。但是在17世紀英國醫生吉爾伯特把電寫進書本之前，人類一直沒有科學系統的去研究電。之后的時間中，導體與絕緣體，靜電現象分別被英國人格雷和法國人杜菲所研究發現，在當時造成了轟動。隨后在18世紀的美國，富蘭克林進行了著名的風箏實驗，以證明了自然界中存在電這個理論是正確無誤的。電氣行業開始騰飛是起始于19世紀，例如科學家安培研究發現的電流磁效應，由法拉第所提出的電磁感應定律，更有將電、磁、光歸為電磁場現象的麥克斯韋爾方程組，這個方程組是現代電氣學的理論基石。隨著電學的重要性和其巨大潛力被發現，西方以及我國便開始逐漸開設電氣工程專業，并且專門設立一大批工學院對其進行專業的研究。電氣自動化技術的誕生始于上世紀60～70年代，作為電氣信息行業的新興工程科學，電氣工程自動化技術逐步實現了在電力網絡系統以及工業制造控制系統中的自動化、無人化，并且可以自動檢測及排除故障，大大提高了企業的生產力和效益，迅速成為了工業生產的核心技術力量。

2 電氣工程自動化的發展現狀

目前來說，隨著電氣自動化技術被廣泛的應用到多種不同類型的行業，比如電力行業、建筑行業和機械制造業甚至小型家用。同時，電氣工程自動化中程序的編程接口也伴隨著國家標準的頒布和制定而逐步走向標準化。最重要的技術發展是其實現了分布式應用，不僅為生產提供了便利，增強了效率，而且簡化了電氣自動化系統的日常管理和維護。

在電力系統中，電氣自動化主要集中在電網上級系統中，例如電網調度自動化、發電廠系統的自動化、變電站綜合系統的自動化和配供電系統自動化，而用在用戶側，主要是電氣自動保護裝置等。各自動化系統都包含數個子系統，例如數據采集，自動檢測，電能預估調節等等。通過計算機以及各處傳感器等自動化裝置的運作，經常可以代替人力去完成各項任務，大大提高了電力系統運行的穩定性和可靠性。

在企業的生產中，電氣自動化也大有用武之地，該技術普遍運用在全自動流水線的建立與控制，將電氣與機械技術精密的結合，以期對機械設備進行需求功能的配置，并且在傳感器和處理器的幫助下對生產數據進行記錄。

3 電力系統電氣自動化

3.1 電力系統中電氣自動化技術的重要性

電氣自動化技術在電力系統中的重要性主要體現在以下三個不同方面。

第一是為促進實現控制目標。正如上文所述，電氣自動化已在工業以及生活的許多方面有所應用，而對于如今的電力系統，電氣自動化更有用武之地。通過技術改造，對電氣自動化運行水平的進行有效提升，從而可以提高并且改善整個電力網絡系統的運行質量和可靠性。另外，在總線模式下，變壓器、發電機等其他電力設備間的互相連通可以通過電氣自動化控制來實現，從而提升電力系統的監測水平。

第二是可以大幅度提升設備的運行效率和降低其日常所需要的運行成本。電力作為一個特殊的系統，除去高可靠性和高安全性，電氣設備的運行效率也是十分重要的。電氣自動化技術可以更好輔助各電力設備之間的協調，提升電氣設備的運行效率，從而進一步改善整個系統的日常工作效率，同時，可以減少資源的損耗，這對電力企業成本的控制和效益提升也是十分有幫助的。

第三是簡化電力系統的維護管理。在電氣自動化技術在我國被廣泛的應用之前，電力系統的維護檢修大部分都是依靠人力來進行。在當代隨著信息技術的快速進步以及自動化技術的普及，系統的運行狀態和故障信息可以被快速的收集，并以此為基礎對收集數據進行快速的分析和處理，使得電力系統的管理控制更加靈活簡便。同時，故障信息的針對收集和記錄也顯著提高了電力系統維護的效率和降低了人力成本。

3.2 電力系統電氣自動化技術應用的方向分析

在電氣自動化重要性不斷增強的同時，其在電力系統中相關的應用范圍也是變得越來越廣。具體來說，電力網絡系統中電氣自動化技術的應用方向主要表現在以下幾個方面。

（1）系統的實時仿真。在電力系統中，電氣自動化技術的應用促進了系統實時仿真技術的實施，使得在電路中暫態和穩態兩種不同狀態下的同步實驗可以得到實現。并且，實驗的精確度也因系統運行數據的大量收集而得到提升，更多的新型電氣裝置可以在類似仿真環境下得到測試，從而推動電力行業科技的發展。

（2）智能電力服務。當今電力科技的高速發展對電力系統的穩定性、安全性、可靠性和其自動化的程度也有了更高和更嚴格的要求，而電力智能技術的出現有效的推動了以上幾個目標的實現。在電力網絡系統的日常運行中，智能電力系統的監測端的功能便是自動的收集所需要的系統運行數據。而當電力系統發生故障時，該智能系統亦能對所獲取故障信息進行即時的分析處理，迅速的做出決策判斷，并處理對應的故障，從而將電氣故障控制在一個很小的范圍內，這一功能可以有效的提升電力系統的運行工作效率和網絡自動化程度。

（3）用于配電網工作。在我國目前的電力網絡中，調配電網系統是影響用戶供電側可靠和穩定性的最主要短板，很容易造成停電等故障，因為配電網絡是電力系統和用戶之間產生相互關聯的部分。而配電網中電氣自動化的應用，同時，通過數字信息化加強各級配電網之間的聯系，降低線路損耗，提高電能的質量，從而提升配電網的可靠性。

3.3 電力系統中電氣自動化的具體應用領域

在當今我國的電力網絡系統中，電氣自動化技術所應用的范圍和領域十分廣泛，大到整個配電網，小到一座發電廠，綜合來說該技術主要應用于以下幾個領域。

（1）發電廠中電氣自動化監控技術的應用。由于發電廠中生產的電能是整個電力系統的基礎保障，它的穩定性和可靠性會影響到電力的供應系統能否正常運行。發電廠系統中設備的數量和其分散特點決定了其管理維護的難度，同時，電廠自身的用電系統也是一個配電系統，且與外界的輸電系統相連，這些特點造就了發電廠電力系統的高度復雜性，也對電氣保護設備的配置和運行產生了比較嚴格的要求。在這種情況下，電氣自動化裝置的高可靠性和可以快速動作的特性就發揮了其不可替代的作用，能夠確保故障及時的發現和切除，從而提升整個發電廠電力系統乃至電力網絡的安全和穩定性。

發電廠的電氣自動化監控系統包括了三個組成部分，分別是安裝在遠程的監測保護終端，用于傳輸收集到信息的數據傳輸系統以及操作室的監控中心，這幾個部分起到了不同的作用。遠程監測保護終端包含了安全在電力系統中的監測裝置，比如傳感器和斷電保護裝置，其主要作用是監測電路系統的運行并執行保護動作。數據傳輸系統則是將監測終端獲得的實時數據傳輸到監控中心的線路網絡，為了減小高電壓電磁波對數據網絡的干擾，一般采用現場總線和光纖進行傳輸。電氣自動化操作系統和電廠工作人員交互的平臺則是監控中心，主要用于監控人員對電氣網絡中設備的監測、操控和管理。

（2）變電站系統的自動化。變電站是電能傳輸中兩個以上不同電壓等級的轉換樞紐，和電力網絡的運行穩定性息息相關。變電站的自動化系統和發電廠中電力系統的電氣自動化系統比較類似，主要包括了在系統正常工作下對運行設備的監控和數據收集，以及對發生運行故障的設備進行快速的切除和隔離，以確保變電站變壓系統可以正常運行。另一方面，對故障信息的處理分析可以幫助維護人員更容易的檢修設備。

（3）電網調度系統的自動化。電網調度系統自動化，亦是利用電氣自動化技術來實現的集實時數據監控采集、輸送、和調度中心處理調控于一體的系統。大體來說，此系統的結構主要包含了控制中心主站、廠站端和信息通道三部分，分別對應了處理、采集和傳輸。電力系統運行的數據是由信息采集末端所收集，經過信息通道將采集信息傳輸到調度中心，為調度人員提供完整精確的實時電網信息，再由調度中心根據電力系統的負荷分配來自動實現各發電廠的電力分配，可以有效的優化電力系統的結構。

（4）供配電系統的電氣自動化。現今的供配電系統中已經完全實現了電氣自動化的控制，特別是在高、中電壓供配電網絡系統中，電子控制系統已經完全代替了人工的操作。電氣自動化主要應用在對繼電器、斷路器等設備的智能控制上，一旦電路中的參數超過了允許的額定數值，自動化系統就會瞬時對電氣設備進行動作，供配電系統就能做到實時斷路，從而避免了設備的損壞和故障的擴大。供配電系統中數據的采集主要包括了電網節點電壓、電流、系統頻率等等，這些數據的參數主要用于監測供配電系統是否正常運行，一旦發現參數異常，監控系統便需要發出警報以便工作人員處理。

4 結語

正如上文所述，電氣自動化技術的發展與整個電力系統的科技進步緊密相連。在電力系統各個不同的領域中，電氣自動化有著其舉足輕重的地位和不可替代性。同時，電氣自動化作為一個很有潛力的高新技術，隨著信息科技的不斷普及，其未來也能得到長足的發展，為我國的電力事業提供更多的助力。

[1]楊同建, 蔡峻云. 施工中電力電纜的試驗 [J]. 電氣時代，2003(05):69-70.

[2]王娟，鄭紅梅.電氣工程及其自動化的歷史與發展現狀 [J]. 技術研發, 2012(19):110.

[3]展宗波，趙健.電氣工程及其自動化技術下的電力系統自動化發展分析 [J]. 電力技術, 2016:177-178.

[4]龔成.電氣工程及其自動化的發展現狀分析及發展趨勢 [J]. 現代經濟信息， 2016:338.

[5]賈世川.淺析我國電氣工程及其自動化的發展現狀 [J]. 科技資訊, 2015(11): 228.

[6]岑政.關于電力系統運行中電氣工程自動化技術的應用分析[J]. 科技創新與應用, 2016(31): 207.

TM611

：A

：1671-0711（2017）12（下）-0135-03