基于電網(wǎng)系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化應(yīng)用實(shí)踐分析與研究

宋少瑾

摘要：電氣自動(dòng)化是電力系統(tǒng)發(fā)展的重要方向，也是未來電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展的主流趨勢(shì)。應(yīng)當(dāng)結(jié)合電力系統(tǒng)的工作流程，探索電氣自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)與特點(diǎn)要求。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)系統(tǒng)；電氣自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)；研究

1 引言

現(xiàn)階段，我國(guó)科學(xué)信息技術(shù)的發(fā)展正處于一個(gè)從外延到內(nèi)涵不斷深化的階段，一方面國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的發(fā)展凸顯了對(duì)科學(xué)信息技術(shù)的重視和需求，另一方面國(guó)家也開始重視對(duì)相關(guān)技術(shù)的研究開發(fā)，特別是對(duì)于電氣工程而言，自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于提高工作效率顯得尤為重要。但是目前國(guó)內(nèi)對(duì)于電氣自動(dòng)化技術(shù)的研究還處于起步探索階段，再加上相關(guān)方面的理論研究和應(yīng)用探索具有極強(qiáng)的專業(yè)性，我國(guó)缺乏硬件和軟件設(shè)施，國(guó)內(nèi)人才資源不足，導(dǎo)致研究似乎沒有得到太大的改進(jìn)，也僅僅停留在理論和形式上，并未發(fā)揮其真正的實(shí)用性價(jià)值。

2 電網(wǎng)系統(tǒng)電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用方向

2.1 應(yīng)用于仿真系統(tǒng)

仿真系統(tǒng)主要用于對(duì)電力系統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)，主要用來幫助測(cè)試新裝置的質(zhì)量與效率。在仿真系統(tǒng)使用電氣自動(dòng)化技術(shù)，可以有效的為模擬仿真系統(tǒng)提供大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在多種控制裝置中形成相對(duì)閉合系統(tǒng)，達(dá)到靈活進(jìn)行輸電控制的目標(biāo)，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)負(fù)荷的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)電力系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)建模，在仿真環(huán)境中進(jìn)行電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)，滿足電力系統(tǒng)未來發(fā)展方面有重要意義，也是電氣自動(dòng)化應(yīng)用研究的主要發(fā)展方向之一。

2.2 自動(dòng)保護(hù)技術(shù)應(yīng)用

隨著我國(guó)數(shù)據(jù)信息技術(shù)的廣泛發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)中有關(guān)自動(dòng)化保護(hù)的研究已經(jīng)取得快速發(fā)展，自動(dòng)保護(hù)裝置可以適用于各種等級(jí)的電站保護(hù)，可以在人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信，以及微電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的輔助下有效的拓展自動(dòng)化應(yīng)用水平，從而在電站設(shè)備的自動(dòng)保護(hù)預(yù)警方面提高便利性。通過自動(dòng)化系統(tǒng)的研究，可以提高電力系統(tǒng)的安全水平，使新保護(hù)裝置有更強(qiáng)智能化特點(diǎn)，能夠通過感應(yīng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備自動(dòng)控制。

2.3 人工智能方向的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)中引進(jìn)基于人工智能的自動(dòng)化技術(shù)，可以有效的在電力系統(tǒng)中自主進(jìn)行故障檢測(cè)，可以在電力系統(tǒng)的運(yùn)行分析，電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)方面的提供新研究方向。例如，通過人工智能技術(shù)可以把模糊邏輯、專家系統(tǒng)與進(jìn)化理論應(yīng)用到電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，從而結(jié)合電力系統(tǒng)的實(shí)際需求，提高電力系統(tǒng)的智能控制水平，開發(fā)出新的高效應(yīng)用軟件，在提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率基礎(chǔ)上，提高設(shè)備的自動(dòng)化控制水平。

2.4 電廠集散測(cè)控系統(tǒng)自動(dòng)化

發(fā)電廠的主要工作就是讓電能得到有效的生產(chǎn)，現(xiàn)在我國(guó)很多的發(fā)電廠全部使用的是DCS系統(tǒng)，此系統(tǒng)屬于大規(guī)模多級(jí)電腦控制系統(tǒng)，具有多種的功能，例如實(shí)時(shí)通訊、控制等，其能夠?qū)Πl(fā)電廠起到分散監(jiān)控、集中操作等作用。在電腦技術(shù)進(jìn)一步提升的情況下，DCS系統(tǒng)的功能也變多起來，性能和以前相比也得到了明顯的加強(qiáng)，這就更好的加強(qiáng)了發(fā)電廠的自動(dòng)化管理能力。DCS系統(tǒng)利用電腦控制中心，得到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，這樣一來就能夠讓電能在生產(chǎn)期間得到有效的監(jiān)控，從而保證電能的生產(chǎn)水平。

3 存在的弊端

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)作方面

在還沒有進(jìn)行升級(jí)的時(shí)候，主要的工作就是利用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，來對(duì)間隔層設(shè)備往上傳送的信息進(jìn)行整理。而采用的遠(yuǎn)方調(diào)度主機(jī)，也要依靠向上設(shè)備來進(jìn)行信息的傳送工作，這很好的展現(xiàn)出了調(diào)度子站功能的效果；另外，其本來就是變電站的監(jiān)視層，工作任務(wù)是在變電站里進(jìn)行監(jiān)視、人機(jī)交互等方面的工作。在這樣的情況下，就能夠起到繼電保護(hù)的效果。不過，這樣的監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行期間會(huì)發(fā)生系統(tǒng)癱瘓的情況。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)的保護(hù)事項(xiàng)

在以前所開展的檢查工作中，變電站所具備的監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)警能力，全部是后臺(tái)控制系統(tǒng)所掌控的。通常情況下，如果后臺(tái)發(fā)生監(jiān)控機(jī)無法有效運(yùn)行的情況，那么預(yù)警就不會(huì)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，如此一來，相關(guān)工作者就無法馬上趕往事發(fā)地點(diǎn)，這樣一來變電站就無法得到有效的運(yùn)行。

3.3 增容方面受到限制

在電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，不管是軟件還是硬件，其配置都比較低，而且還沒有一定的穩(wěn)定性。另外，并沒有采用全新的操作系統(tǒng)，這樣一來，變電站在要進(jìn)行增容的時(shí)候，就無法確保系統(tǒng)運(yùn)行的平穩(wěn)性。

4 電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)具體應(yīng)用

4.1 在發(fā)電廠中的應(yīng)用

發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的重要組成部分，發(fā)電廠的自動(dòng)化水平直接決定著發(fā)電操作的效率，無論風(fēng)力發(fā)電與火力發(fā)電都需要使用自動(dòng)化控制系統(tǒng)。目前風(fēng)力發(fā)電中應(yīng)用的自動(dòng)化技術(shù)主要用在控制葉片旋角控制與監(jiān)控保護(hù)控制方面，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備自動(dòng)向風(fēng)轉(zhuǎn)向，并且對(duì)發(fā)電設(shè)備進(jìn)行穩(wěn)定清潔性進(jìn)行控制。水力發(fā)電主自動(dòng)化技術(shù)主要控制水的運(yùn)動(dòng)勢(shì)能，自動(dòng)化技術(shù)主要應(yīng)用在信息監(jiān)控、保護(hù)系統(tǒng)與發(fā)電控制系統(tǒng)方面，具體可以應(yīng)用在測(cè)量機(jī)組，電壓調(diào)節(jié)，保證水力正常發(fā)電等方面。在火力發(fā)電中主要用于煤炭燃料控制，繼電保護(hù)控制與故障處理方面，還可以運(yùn)用信息管理，數(shù)據(jù)監(jiān)控，以及自動(dòng)化操作控制等方面。

4.2 電網(wǎng)調(diào)度的控制

電網(wǎng)調(diào)度的控制主要運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)中的數(shù)據(jù)分析等方面的功能實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)情況的綜合判斷，從而提出有效的調(diào)度依據(jù)。

（1）通過自動(dòng)化技術(shù)可以對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)全面監(jiān)測(cè)，可以直接有效的從宏觀角度反映電網(wǎng)運(yùn)行過程中的問題。

（2）可以在電網(wǎng)資源優(yōu)化配置的過程中，找出最優(yōu)化的解決問題的辦法，力求在降低運(yùn)行成本的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)有效控制。

（3）還可以對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行自動(dòng)分析與控制，從而達(dá)到保證電網(wǎng)運(yùn)行效率，提高電網(wǎng)管控安全質(zhì)量的目標(biāo)。

4.3 配電自動(dòng)化應(yīng)用

當(dāng)前配電規(guī)模范圍仍然較小，使用自動(dòng)化技術(shù)可以適應(yīng)小規(guī)模配電需要設(shè)備管理、數(shù)據(jù)傳遞等方面的需求，可以通過計(jì)算機(jī)技術(shù)為用戶提供高效的服務(wù)，從而達(dá)到保證電力系統(tǒng)高效可靠運(yùn)轉(zhuǎn)的目標(biāo)。目前配電自動(dòng)化已經(jīng)與人工智能理論有機(jī)聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)了在光纖通信支持下的大規(guī)模集中控制，這對(duì)于通過主站與子站數(shù)據(jù)有效交換，形成高效配電系統(tǒng)有重要的意義。

4.4 變電站中的應(yīng)用

變電站的應(yīng)用主要為了提高變電工作質(zhì)量及效率，著力運(yùn)用機(jī)器自動(dòng)化操作方式有效代替人工操作，從而實(shí)現(xiàn)人工全面監(jiān)視，保證變電站的運(yùn)行安全。變電站的自動(dòng)化技術(shù)主要以信息傳輸與處理技術(shù)相關(guān)，是在自動(dòng)控制的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)控。具體以電纜或光纖信號(hào)來操作計(jì)算機(jī)，并且運(yùn)用全微化的設(shè)備實(shí)現(xiàn)變電站運(yùn)行情況的全記錄，達(dá)到電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化目標(biāo)，并且促進(jìn)電力設(shè)備的現(xiàn)代化生產(chǎn)。

5 研究系統(tǒng)基本思路

間隔層測(cè)控裝置會(huì)將收集的所有測(cè)量信息傳輸?shù)酵ㄐ艑永恚笤儆赏ㄐ艑訉⑿畔魉瓦M(jìn)變電站層，這樣通信層就能夠收到變電站層的所有操作信息，并對(duì)間隔層進(jìn)行有效的掌控。在早期，普遍是利用以下兩種形式：1.后臺(tái)監(jiān)控工業(yè)控制計(jì)算機(jī)會(huì)具有很多的串口卡，而這些串口卡在一定程度上擴(kuò)充了串口，并能夠和RS-485、RS-442等采取有效的通信。另外，RS-485、RS22通信口，主要是IED所創(chuàng)造的。2.在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)里，具有很多的現(xiàn)場(chǎng)總線，其中比較重要的就是CAN以及LONW ORKS。和串口通信進(jìn)行比較能夠發(fā)現(xiàn)，無論是在通信速度、還是穩(wěn)定性發(fā)面都能夠得到很大程度的提高。

目前，與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的技術(shù)被逐漸的采用進(jìn)了電網(wǎng)自動(dòng)化升級(jí)工作中，而被重點(diǎn)使用的技術(shù)分別為以太網(wǎng)局域網(wǎng)以及TCP/IP這兩種技術(shù)，同時(shí)這兩種技術(shù)也是電網(wǎng)自動(dòng)化升級(jí)所主要采用的技術(shù)。而根據(jù)這兩種優(yōu)勢(shì)，相關(guān)工作者能夠制定出系統(tǒng)升級(jí)的基礎(chǔ)方案，具體表現(xiàn)為：全新的監(jiān)管系統(tǒng)在得到運(yùn)用后，要將還沒有以太網(wǎng)功能的IED與以太網(wǎng)進(jìn)行連接，如此一來，監(jiān)控系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)在運(yùn)行期間，就會(huì)有獨(dú)立性，并且兩者不能夠互相形成干擾。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電力系統(tǒng)中的電氣自動(dòng)化要從電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)際需求出發(fā)，在降低成本和提高效率的基礎(chǔ)上，找出有效的電氣自動(dòng)化控制方式與操作策略，從而電高電氣自動(dòng)化技術(shù)的適應(yīng)性。

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（作者單位：國(guó)家電網(wǎng)甘肅省電力公司檢修公司）