電力系統自動化技術的應用進展

曹旭紅

（天津國電津能熱電有限公司，天津 300304）

0 引 言

自動化技術是發電系統進行電力傳輸，完成控制、調度和管理的自動化運行的技術。電氣系統通常由發電、供電和用電組成，且電氣系統的先進程度可以衡量國家的綜合國力水平[1]。本文分析電器系統自動化技術的應用現狀，展望未來技術趨勢，以期對深度發掘設備自動化的應用起到一定的指導作用。

1 電力系統自動化應用現狀

1.1 電力系統運行特點

如今國內已經完成了大電網、大電站、高參數機組、（特）高電壓輸送以及高度自動化控制技術的轉變。電器系統的運行要求盡量達到用戶的用電要求，保證供電的可靠性，保證電能電壓、頻率和波形的質量[2]，進而提高電力系統的經濟性。

圖1 自動化控制流程圖

系統運轉要求完善的管理和控制，使其在安全、高質量和經濟的基礎上正常運行難以實現。當前，通過人工監控很難實現系統的安全、高質量和經濟運轉，需大量使用電器系統的自動設備[3]。

1.2 電力系統自動化

系統自動化完成了從單一功能轉變到綜合化功能的過程，歷經了2個發展階段。

（1）單一功能自動化階段：有故障自動切除裝置、自動操作和調節裝置、長距離信息裝置的自動化設備，是早年間較為原始的自動化發展程度。

（2）綜合自動化階段：由單個裝置和設備代替之前兩個或多個分離的系統和設備所進行的工作。圖1為綜合自動化運行過程圖。

1.3 電力系統自動化的應用

1.3.1 電站自動化技術

采用大參數、高容量火力發電機組，是國內電站發展的重要趨勢。機組裝機容量的增加，使機組參數測量點不斷增多，對應的系統回路數量和控制技術復雜性增加，且發電過程要求高度的控制精確性。因此，要求設備在不需要人為干預的條件下完成預期的目標，提高生產力和產品質量，完成手動無法完成的功能，實現生產標準化。圖2為電站在變負荷運行下各級指令優化方法。

1.3.2 變電站自動化技術

變電站的自動化技術是指對于系統中的二次設備，通過系統優化和組合，采用高性能計算機、通信裝置以及信號反饋處理技術，完成對變電站的主要設備和輸配線路的監視、測量、控制和保護，實現自動化運行。

圖2 電站系統自動化指令控制

1.3.3 配電網自動化技術

配電網自動化技術是指在電網實際分配負荷指令的過程中，通過對實際運行數據進行檢測和采集，利用收集到的數據分析整個電網的運行狀況，最終實現系統的控制和調節，完成對電網用戶的供電任務。

2 電力系統自動化發展趨勢

2.1 智能保護和變電向綜合自動化轉變

智能保護和變電逐漸向綜合自動化方向轉變，通過對電保護的研究，將人工智能技術、模糊理論、綜合自動控制技術、自適應技術以及通信技術等先進技術應用于最新的繼電保護系統，使其具備智能控制技術，從而較大程度地提高系統的安全性。

2.2 系統實時仿真系統

對負荷進行動態特性監測和系統實時仿真建模，從而使其具備實時仿真預測功能。可對電力企業員工的崗前培訓進行系統教學、仿真等，是一種有效的培訓手段。

2.3 電力系統的智能控制

電力系統智能控制的主要特點為強非線性、變參數動態模型系統、多目標尋優特性、在多種運行工況下和發生故障時具有魯棒性以及在本地和異地不同控制器間需要協調控制等。智能控制系統模型應具備的主要功能有自主適應、自主學習和自主組織功能等。

2.4 神經網絡控制的應用

通常，發電廠有著諸多非線性復雜系統，符合神經網絡的功能性。因此，將神經網絡概念應用于電站系統，具有高度可行性。

2.5 AI人工智能加持

結合電力系統的發展需求，將人工神經網絡應用于電力系統設備，可對運行分析、事故警報、運行故障判斷以及設計等方面進行突破，開發電力系統智能控制理論與應用技術，提升電力系統在運行中的智能性。

3 結 論

電力系統自動化的先進程度是衡量國家綜合國力水平的重要參考內容。本文對電力系統自動化應用現狀進行分析，并對未來技術發展方向進行了研究總結。