電子信息技術在電力自動化系統中的應用

許楚佳

（廣東億能電力股份有限公司 廣東省廣州市 510663）

近年來電力系統的覆蓋范圍不斷增加、組織結構日益復雜，給系統運行管理帶來了新挑戰。傳統以人工調控為主的模式，顯然無法支持現階段電力系統的穩定與安全運行。在大數據時代，依托電子信息技術提升電力系統的自動化、智能化水平，一來用自動化設備代替人工，實現了對電力系統的全過程、自動化控制，節約了人力、提高了效率；另一方面還能通過數據采集、智能分析、科學決策，在保障系統運行穩定、防止電力能源浪費等方面發揮突出作用。因此，從行業發展趨勢來看，基于電子信息技術創新電力自動化系統成為必然趨勢。

1 電力自動化系統的發展現狀

電力自動化系統，以電網中廣泛分布的各類前端裝置（如傳感器、儀表等）為基礎，動態采集關鍵設備的運行參數和狀態信息；以通信裝置為紐帶，將采集到的各類信息反饋給控制中心的計算機；以人工智能為核心，對海量數據開展分析，作出科學決策，生成相應指令，再利用通信裝置將控制指令發送給前端的動作元件，完成電力調度等一系列控制任務。

在上述運行流程中，運用到了多種電子信息技術，例如計算機技術、通信技術、人工智能技術、傳感器技術等等。每一種技術下，由相應的硬件設備支持技術功能的實現，并且在終端計算機的統一控制下，協調運行，保障了整個電力自動化系統的可靠性、高效性。現階段，電力自動化系統已經實現了狀態監測、故障自檢、智能決策、自由調度、節能運行等多種功能的一體化，為電力企業創造了可觀的經濟效益。下一步，電力自動化系統還將依托新型電子信息技術的創新發展，向經濟實用性、安全可靠性、服務人性化等方向發展，從而在電力行業中發揮更加顯著的作用，為推進電力事業發展起到積極幫助。

2 電力自動化系統中應用的電子信息技術

2.1 配電網自動化技術

基于電子信息技術的配電網，其核心組成有變壓器、控制終端、通信裝置和架空線路等。近年來，越來越多的分布式電源相繼連入配電網，在緩解用電緊張現象和保障用電需求等方面有積極作用，但是其弊端也不容忽視。例如配電網的運行穩定性和安全性等，都受到了不同程度的干擾。這種情況下，以人工為主的配電網控制模式不能有效應對各種潛在隱患，配電網自動化技術應運而生。在電子信息技術的支持下，為配電網自動化控制提供了多種新型方案，例如并網點保護計劃、過電流和過電壓保護計劃、逆功率保護計劃等等，大幅度提高了配電網的運行安全。近年來，人工智能技術的發展讓配電網自動化和智能化水平得到了進一步提升。通過構建基于智能終端的一體化管理平臺，讓配電網在電能精準分配、安全可靠運行等方面保持了優勢。

2.2 調度自動化技術

電力調度是提高電能利用率，保障電網穩定運行和電力持續供應的關鍵。由于電力系統覆蓋范圍廣，且不同地區、不同類型的客戶，在用電需求上也存在明顯差異。傳統以人工為主的調度模式，需要花費較長的時間用來制定調度計劃，電網調度的時效性差。基于電子信息技術的調度自動化系統，一方面是提高了調度效率，從接收調度請求到自動生成調度計劃，再到終端系統控制完成調度任務，在短時間就可以高效完成，保證了供電的穩定和持續；另一方面，還能夠實時監測電力系統的負荷量，根據反饋信息修正調度計劃，對提高電能品質和體現出經濟性也有積極幫助。除此之外，調度自動化控制系統還能夠提供設備狀態預估、系統負荷量預測、調度經濟性分析等一系列功能。

2.3 變電站自動化技術

自動化運行和智能化監測，是變電站自動化技術的2 個關鍵功能。作為電力系統中的核心組成，變電站的作用是調節電壓以滿足客戶的用電需求和保障電網的安全運行。近年來，得益于電子信息技術的發展和應用，變電站無人值守成為了行業發展趨勢，在降低人工成本和實現自動調壓方面均有明顯的優勢。變電站自動化中包含的電子信息技術有信息處理技術、現代通信技術、智能檢測技術等；核心設備有變壓器、互感器、斷路器等。一方面，利用傳感器等前端裝置，可以實現對變電站各類設備運行狀態的監測，保證其始終維持正常工況運行；另一方面，又能夠借助于通信技術，實時接收客戶的請求或管理員的指令，然后通過變電站的控制終端，發出相應的指令，實現了電能分配和電壓調節，提高電能傳輸效率。

2.4 故障診斷自動化技術

電力自動化系統在運行期間，受到設備老化、惡劣環境等諸多因素的影響，出現故障不可避免。一些特殊故障還有可能引起連鎖反應，對周邊的電氣設備、線路等產生干擾，嚴重情況下還會造成電力系統局部癱瘓。因此，對于電力系統的運行工況必須要實時監測，并且根據監測信息完成工況分析，實現故障的精準判斷和自動診斷。電子信息技術的應用使得故障診斷自動化成為了可能。首先，電力系統在運行期間，電氣設備的運行數據會統一上傳到本地數據庫中。計算機將本地數據庫中采集到的實時狀態數據，與標準參數進行比對。如果實測數據與標準參數一致，或者在正常范圍之內，則說明系統運行良好；反之，則說明有異常運行狀態，從而實現了故障的自動識別。由于電力自動化系統中包含了大量的設備、儀器，故障診斷自動化技術的應用有助于實現故障早發現、早控制，有助于降低故障損失。

2.5 專家決策控制技術

人工智能作為現代電子信息技術的重要組成，在電力系統的智能化運行、自動化控制方面有著廣泛應用前景。以往的電力自動化系統，終端機在接收到異常信號或故障信息后，只能發出警報提醒管理員做進一步處理，自身不具備故障分析和應急處理的能力，往往錯過了防控故障的最佳時機，給電力系統運行安全構成威脅。而專家決策控制技術的應用，以前端設備反饋的故障信息、異常信號作為基礎，利用專家知識、經驗做出準確判斷。在發布警報的同時，自動生成應對方案，以及采取應急控制措施，例如控制電力系統中的保護裝置，將故障設備進行安全隔離，避免造成連鎖反應，從而達到了故障范圍最小化的控制效果。基于AI 的專家決策系統，利用專家庫中保存的海量數據，由計算機模擬人類專家快速、精準作出判斷，因此能夠應對電力自動化系統運行中各類復雜地、專業地問題，在保障系統穩定運行方面發揮了突出作用。

3 電子信息技術在電力自動化系統中的應用現狀

3.1 不同電子設備的兼容性差

隨著電子信息技術的發展，功能各異的新型電子設備得到了開發和運用。一方面，這些電子設備提供了多樣化的功能，例如通信傳輸、狀態監測等；另一方面，不同類型的電子設備在同一個電力自動化系統中運行，相互之間因為執行標準不統一，容易出現無法兼容的現象。例如，控制終端需要收集前端裝置反饋的狀態參數，進行分析判斷運行工況。但是不同裝置反饋的狀態參數，其存儲格式并不相同。一些采用特殊格式存儲的數據，計算機不能正常識別和讀取，變成了一串毫無價值的亂碼。控制終端無法掌握電力系統的實時運行狀態，也就無法準確的完成電力調度和故障處理。

3.2 電子信息技術的更新速度慢

電子信息技術的迭代速度極快，電力自動化系統只有不斷運用新技術、引進新設備，才能在保證自身穩定與可靠運行的基礎上，基于電力用戶的需求提供更加豐富的應用功能。由于企業方面投入的經費有限，重視程度不高，導致電力自動化系統中使用的各類信息技術沒有緊跟行業前沿發展趨勢進行動態更新。例如，近年來AI 和VR 技術在電力自動化系統中得到了創新應用，技術人員利用VR 技術，實時展示電力系統各個部分的運行狀態，真正實現了可視化監控，這就為遠程故障分析提供了參考。很多電力系統由于電子信息技術更新速度慢，這類新技術尚未推廣使用，限制了電力系統功能的發揮。

3.3 電子信息技術的安全性問題

電力自動化系統在彰顯應用優勢和提供豐富功能的同時，本身也存在諸多安全隱患。近年來，因為自動化系統故障，導致電力中斷、電壓波動等問題，給客戶和電力企業造成巨大經濟損失的事故時有發生。以上文中提及的故障診斷自動化技術為例，控制終端需要接收前端設備反饋的實時狀態或數據，實現運行監測和故障判斷。如果電力自動化系統在運行過程中，由于外界干擾或者設備老化，導致監測裝置、通信裝置出現了故障。那么控制終端就無法順利接收反饋信息，自然也就無法做出響應和給出判斷，電力系統不受控制，很容易出現運行事故。因此，如何保障電子信息技術的應用安全，也是必須要考慮的問題。

4 電力自動化系統中電子信息技術的優化策略

4.1 重視系統設計，保證系統整體兼容

為了提供更加多樣而實用的功能，近年來電力自動化系統的組織結構更加復雜，各類電子設備的數量和種類也在不斷增加。技術人員在應用電子信息技術時，必須要從整體角度做好系統設計，以功能和需求為出發點，以保障系統穩定、可靠、經濟運行為目標，選擇相應的電子設備，在兼顧實用性的基礎上，盡可能的簡化系統組織結構。同時，還要對數據存儲格式作統一規定，執行統一標準，保證電力自動化系統中信息傳遞的高效性。在實現信息資源共享的前提下，保證系統整體兼容和運行高效。后期在進行電力自動化系統的功能擴展時，也要遵循現有的執行標準，保證系統兼容性和可靠性。

4.2 重視技術創新，保障系統運行穩定

加快推進電子信息技術創新，依托技術紅利能夠為電力系統的功能拓展和運行穩定提供強有力的技術保障。重視技術創新，并基于自身需求有選擇性的引進新技術，成為新時期電力自動化系統發展的必然途徑。電力企業一方面要具備創新意識，并設立專項的預算，為技術的自主創新，或者是新技術的引進提供物質保障；另一方面還要立足于電力自動化系統的運行需要，從實際出發，關注電網運行需要、客戶用電需求，在綜合考慮多方面因素的基礎上，將新技術不斷應用到電力自動化系統中。另外，在電子信息技術的創新應用中，還應安排技術人員對電力系統的運行穩定性進行實時觀測，保證運行可靠、穩定。

4.3 重視安全保護，防止系統安全漏洞

我們在享受電子信息技術為電力系統運行提供多種便利的同時，也必須重點關注電力系統的安全性、穩定性。一種措施是定期做好電力自動化系統的運行監測，包括硬件和軟件方面。對于監測裝置、傳感裝置、通信裝置等硬件設備，應定期檢查運行工況，如果出現靈敏度下降、通信質量差等情況，應及時進行更換。對于控制系統、應用系統等軟件部分，除了定期進行系統維護與軟件升級外，也要安裝一些安全防護軟件，掃描發現系統存在的漏洞或隱患，然后由維護人員進行相應的處理，保證電力自動化系統安全、可靠運行。只有兼顧安全性與實用性，才能讓電子信息技術在電力自動化系統中發揮更大的應用價值。

5 結語

推行電力自動化系統，無論是保障電網自身的穩定運行，還是節約電能和提升效益，均有積極幫助。電力系統自動化運行和智能化控制的實現，需要電子信息技術的支持，具體又包含了人工智能技術、調度自動化技術、配電網自動化技術等。在應用電子信息技術時，還要從整體角度開展系統設計，保證系統兼容性和運行穩定性。特別是安全方面，采取定期檢測的方式，或者是啟用安全防護軟件，保障電力自動化系統的經濟性、安全性和高效性，才能讓電力用戶和電力企業實現“雙贏”。