電網系統中電氣自動化應用實踐分析

張鵬久

（齊齊哈爾工程學院，黑龍江 齊齊哈爾161000）

在最初的電力系統當中，自動化功能的實現基本上都是依靠變電站的綜合自動化技術來完成的，但是隨著科技的飛速發展，這種綜合自動化系統逐漸顯現出一些缺陷，比如監控效果較差等，越來越無法適應電網的升級需求。所以當時的電網系統亟待進行技術優化更新，實現系統升級改造，電氣自動化技術便在其中發揮了至關重要的作用，大大提升了電力系統的運行質量，使其發生了質的飛躍。

1 電網系統自動化的基本內容

1.1 電網調度自動化。電網調度實際上指的是對電力系統中的各項數據信息進行收集和控制的一個過程。具體而言，電網工作人員可以通過遠程操控電氣自動化控制終端，輸入設備執行指令，從而實現對其他電氣設備的自動化管理和控制，與此同時，工作人員還可以通過電氣自動化監控設備對電網的整體運行情況進行全過程掌握，從而及時發現可能存在的故障風險并予以解決，以確保電網系統運行的穩定性和安全性。

1.2 變電站電氣自動化。變電站無論在現代化電網系統還是在早期的電網系統當中，都是必不可少的一部分。電氣自動化技術的應用影響最大的就包括變電站，具體而言，就是利用電氣自動化技術對變電站的所有電氣設備和電子化系統進行實時數據監測和分析，然后再通過計算機網路環境將相關數據信息傳輸到遠端服務器當中，相關故障診斷系統則會根據數據采集系統傳回的數據對整個變電站系統的運行情況進行評定，一旦發現存在異常即會發出預警提示，提醒工作人員及時進行異常確認，避免發生更加嚴重的安全事故。

1.3 發電廠分散測控系統。采用分層分布式結構設計發電廠分散測控系統，系統包含四大組成部分，一是過程控制單（轉下頁）元，二是運行員工作站，三是工程師工作站，四是冗余的高速數據通訊網絡。在過程控制單元中，包含兩個部分，其一是可冗余配置的主控模件，與智能模件通訊時，通過冗余的總線來實現。其二就是智能模件。過程控制單元直接面向生產過程，現場變送器、熱電偶、熱電阻等產生的信號均傳至此單元，運算處理之后，信號輸出，執行機構接收信號之后進行生產。

1.4 設備運行狀態的在線檢測。評價一個電力系統是否具有足夠的可靠度和安全性的重要指標之一就是確認該系統運行過程中設備維修和養護工作是否完善到位。電力系統本身的構成就較為復雜，運行過程中會因為受到多種因素的影響導致其運行效果發生變化，發生設備故障是在所難免的，這就需要電力公司采取積極有效的維護管理措施對電氣設備進行動態監測，及時發現并將解決異常問題，以確保電氣設備的正常運行。電氣自動化技術的應用可以充分實現對電網中電氣設備實時運行狀態的在線檢測，從而預測其一段時間內的運行趨勢，便于幫助工作人員進行全方位、精準化的設備檢修。

1.5 智能電網技術。智能化時代的來臨使得電氣自動化技術與計算機技術相融合成為了必然趨勢，對于電力行業而言，這種技術融合模式下的電網系統即為智能電網，這種融合性技術即為智能電網技術。智能電網技術覆蓋到智能電網的各個環節，無論是發電還是配電，都需要通過智能電網技術的支持。隨著計算機技術的進步與發展，目前我國已經開始著手準備建設數字化電網，這就預示著未來電網系統會朝著智能化的方向轉型發展。而通信技術作為智能電網的核心技術之一，利用的就是計算機的信息管理功能。

2 電氣自動化在電網系統中的應用優勢

在電網系統中應用電氣自動化的優勢是顯而易見的，最主要的優點可以總結為以下三點：其一，電氣自動化技術擁有先進的信息化水平。當前時代各領域的運營維護都離不開信息化技術支持，電網系統也不例外，利用信息化技術可以實現對電網系統大量數據資源的在線整合和分析，從而精準判斷電網系統的運行狀態，提高其運行效率和運行質量，而電氣自動化技術就是綜合了先進的信息化技術所形成的設備自動化控制技術，實際應用價值非常突出。其二，電子自動化技術具有良好的可控性。這是由于電氣自動化控制系統主要是通過操控終端設備來實現對其他設備的綜合管控的，具有很強的統一性和規范性，所以可控性也比較高。其三，由于電氣自動化控制系統具有完善的監控和故障診斷設備，而且智能化程度和精準度都比較高，所以其維護管理工作也會更為靈活簡便。

3 電網系統電氣自動化技術實踐應用過程中可能存在的問題

根據當前我國電網運行情況來看，在利用電氣自動化技術對電網系統進行升級改造的過程中，還會存在一些限制性問題，其中電網監控系統的問題是最為明顯的，具體而言，可能會有以下幾方面問題：

3.1 系統升級可能引起監控系統癱瘓。電網系統固有的監控系統的功能實現主要是通過計算機和間隔層設備進行數據傳輸來實現的，對于上傳到間隔層的數據資料，計算機控制系統會選擇優先處理。某些情況下，通信數據的傳輸還會關聯到調度站，在計算機技術的支持下，調度站的作用可以得到充分發揮。不僅如此，計算機系統本身還具有良好的可維護性和交互性，可以充分保證電網系統的穩定性，實現對繼電器或變電站的保護。但是電網系統升級之后，很有可能導致原有的監控系統無法適應當前電氣自動化技術，進而發生系統癱瘓。

3.2 保護機制的有效性問題。電氣設備運行的安全性對于電網系統具有關鍵性的影響，所以電網系統必須具備可靠的保護機制。其中監控系統電網當中發揮著不可替代的作用，通過有效的狀態監測，可以及時發現電網運行過程中的細微故障，并在第一時間急性報警提示，便于工作人員及時進行檢修。但是電氣自動化技術的應用有可能會造成監控系統無法兼容，進而導致后臺安全控制機制無法發揮相應的作用。

3.3 增容限制的問題。在原有的電網系統當中，由于各種條件的限制，導致大部分監控系統和軟硬件性能配置處于較低的水平，本身監控系統就會存在一定的不穩定因素。如果再對電網系統進行電氣自動化升級改造，原有的監控系統容量顯然是無法承擔更多的數據的，所以就必須對其進行擴容處理，這在一定程度上會加劇監控系統的不穩定性。

4 電網系統中電氣自動化技術升級的應用實踐

4.1 升級思路。在原有的變電站監控系統中，通過間隔層的各個測控裝置，實時采集數據信息，完成后，將信息傳輸至通信層，隨后，在傳送至變電站層，變電站層對數據信息進行相應的處理之后，變為操作信息，返回至通信層，通信層依據具體的操作信息控制間隔層。現如今，電氣自動化應用技術在升級的過程中可采用的新技術越來越多，其中占據主要優勢的技術有兩種，一種是以太網局域技術，一種是TCP/IP 網絡技術。在進行升級時，可充分利用這兩種技術的優勢，在此技術上形成升級思路：在監控系統中，如果IED 裝置不存在以太網通信功能，那么將其連接到以太網中，促使監控系統在運行的過程中，具有比較高的獨立性，而且監控系統和運動轉發系統在運行的過程中，相互之間不會產生任何干擾。

4.2 升級方案。目前，RS-485、RS-422 和RS-232 為多數保護測控裝置、IED裝置采用的串行接口，其所使用的網絡結構為規約轉換器。在進行數據通訊時，通過RS-485、RS-422 和RS-232 串行接口以、以太網接口等共同實現，利用相關程序處理之后，傳輸至監控系統或其他系統中。在升級方案中，采用規約轉換器的同時，還使用嵌入式遠動子站，規約轉換器的串口為雙串口，遠動子站為智能型通信管理機，系統內數據采集完成之后，通過電纜，規約轉換器接受并處理之后，傳輸至調動中心，實現調度。

5 結論

總而言之，在現代化電網系統當中，電氣自動化技術的應用已經成為了必然趨勢，而且還不單單是電氣自動化技術，而是要與計算機技術相結合的智能化技術。只有充分將計算機技術與電氣自動化技術相融合，才能全面實現電網系統的智慧化管理，從而提升電網系統的監控能力和運行控制能力，便于相關工作人員全面掌握電網運行過程中準確數據，從而及時進行電網運行狀態的調整，向人們源源不斷地提供安全可靠的電力能源。