電力供配電系統自動化控制發展趨勢分析

國網浙江省電力有限公司縉云縣供電公司 朱柳都

1 引言

現階段，計算機技術、物聯網、大數據分析等智能信息技術，已經在人們的生產和生活中獲得應用，而這些信息技術在電網供配電體系中的相互融合和運用，也無疑地為電力系統的運營效能和供電數據精確性，提供了強大的技術支持。自動控制技術在電網供配電力設備中的運用不僅能夠提高電力設備的工作可靠性，更是整個電力供配電系統處于安全、穩定運行狀態的重要保障。

2 電力供配電系統自動化控制技術的重要性

電力供配電系統的線路復雜且要求程度較高，因此需要根據用戶的自身實際需要科學合理地布置線路。自動化技術在電力供配電系統中的應用能夠有效解決這一問題，由于該系統屬于自動化控制系統，能夠實現控制、監測以及運維為一體的集成化系統[1]。在電力供配電系統中，傳統的數據采集和處理方式，容易受到人為因素的影響，導致數據失真或誤差。而自動化控制技術的引入，能夠實現數據的自動采集和處理，從而大大提高了數據的精確性和可靠性。這為后續的數據分析和故障排查提供了更加準確的數據支持。

在供配電系統中應用自動化技術，能夠逐步形成智能供配電系統。這種系統具有自動化、信息化和智能化的特點，能夠實現對供配電系統的全面監控和優化管理。通過實時監測電能質量、設備狀態等信息，智能供配電系統能夠及時調整運行參數，提高供電可靠性和穩定性。

3 自動化控制技術在電力輸配電系統中的應用

3.1 PID 自動化控制

目前，我國大部分變電站供配電生產活動過程中均采用了PID 自動化控制技術，其控制系統結構如圖1所示。該技術一種新型電力系統控制技術，相較于傳統的變電站控制系統而言，其更加符合現代化智能變電站發展需要[2]。針對電力系統實際運行過程來說，該技術的應用能夠建立順序自適應以及混合式控制體系，使得變電站電力輸配電系統實際運行過程中更具適應性和穩定性，排除運行過程中的不良因素影響，以減少電力設備運行故障。

圖1 PID 控制系統結構

3.1.1 順序控制

PID 自動化控制技術在電力供配電系統中的應用能夠有效控制供配電過程順序，并對其進行合理化布局和數據分析，從而正確調整操作過程中存在的程序問題，使變電站各項電力設備能夠在實際運行過程中接收順序控制指令，嚴格按照相關操作程序維持電力運行。

3.1.2 混合式控制

混合式控制模式在電力供配電系統中的應用，體現了一種先進的技術理念，將集中控制與智能控制相結合，提高了電力系統的控制水平，增強了系統應對各種故障情況的能力。首先，混合式控制模式依賴于集中控制的核心部分--變電站主站的控制操作。變電站主站作為電力系統的控制中心，通過接收和處理終端裝置（FTU）采集的實時信息，實現對電力系統的集中控制[3]。終端裝置（FTU）采集的信息包括電流、電壓、電功率等數據，這些數據通過通信網絡傳輸到相應的網站上，實現智能化控制操作。這使得供配電系統的控制操作更加精準、快速，提高了電力系統的運行效率。其次，混合式控制模式還充分利用了智能控制技術。網站可以通過FTU 發送的指令實現供配電自動化主站通信，使得系統的控制操作更加智能化。智能控制技術能夠實時分析電力系統的運行狀態，自動調整控制策略，提高電力系統的穩定性。同時，智能控制技術還能對電力系統的故障進行預測和診斷，幫助電力運維人員及時發現和處理故障，降低了故障對電力系統的影響。

混合式控制模式在處理電力系統故障時，故障電流會流經各個供配電線路中的開關，這時混合式控制模式能夠迅速響應并切斷故障電流，確保電力系統的安全與穩定。該控制模式結合了集中式和分布式控制的優點，通過智能算法和實時通信技術，實現對電力系統故障的快速定位和隔離。同時，混合式控制模式還具備自適應能力，能夠根據系統故障的嚴重程度和類型，靈活調整控制策略，以盡可能地減少故障對電力系統的影響。這種控制模式提高了電力系統的可靠性和韌性，使得電力系統在面臨故障時能夠更快速、準確地作出響應，保障電力供應的穩定性和連續性。因此，混合式控制模式在電力系統中具有廣泛的應用前景。

3.2 計算機監控系統

針對電力供配電系統而言，應用計算機監控系統，能夠確保電力系統在供電的過程中防止電力設備過載，維持設備日常運行。與此同時，該系統的應用能夠實現電力數據的集中收集與統一處理，包括電力企業的生產設備運行參數進行自動化收集，以用于評估該設備的運行狀態是否符合標準[4]。不僅如此，計算機監控系統還可以通過實時畫面展示，通過LED屏幕將各項電力設備的實時運行情況呈現出來，有助于電力運維人員實時監測電力系統運作情況。再者，由于該系統具備安全監視效果，因此當各項電力設備處于正常運行狀態或設備運行參數發生異常變化時，該系統第一時間能夠發出警告并對異常情況進行及時記錄。由此可見，電力供配電系統在實際運行中，采用計算機監控系統，能夠有效實現對電力設備的精準控制。供配電系統工作流程如圖2所示。

圖2 供配電系統工作流程

3.3 集中器控制系統

集中器控制系統作為數據采集的核心部分，承擔著匯集、處理和傳輸海量電力數據的任務。為了保證數據的安全性和保密性，集中器控制系統采用了一系列先進的技術手段和管理措施。同時，系統還設置了防火墻設備，對外部網絡攻擊進行實時監測和防御，避免非法入侵和數據泄漏。為了保證數據的安全性和完整性，集中器控制系統采用了數據備份和恢復技術。當系統出現故障或數據時，可以通過備份數據進行恢復，避免數據丟失和影響系統正常運行。除此之外，集中器控制系統還采用了權限管理技術，對系統管理員和普通用戶進行權限劃分和管理。管理員可以通過認證后對數據信息進行操作，而普通用戶只能訪問其權限范圍內的數據，確保數據的安全性和保密性。在數據傳輸方面，集中器控制系統采用了可靠的通信協議和傳輸技術，確保數據在傳輸過程中的穩定性和可靠性。同時，系統還支持多種通信方式，如以太網、RS485等，方便與其他電力設備進行數據交互。在數據采集方面，集中器控制系統采用了高精度、高速度的數據采集技術，實現了對電力系統中各種參數的實時監測和數據采集。采集到的數據經過處理后轉換為數字信號，方便后續的數據分析和處理。

3.4 PLC 控制系統

PLC 控制系統是一種可編程控制器，其在電力供配電系統中的應用范圍十分廣泛，能夠有效提升電力設備運行效率，并且該技術的適應性和可靠性較強，能夠有效人力成本[5]。PLC 控制技術可通過可編寫程序，各種生產設備、流程及信息進行實時管理和操作，從而提高生產效率，減少人工錯誤，降低成本，并優化整個生產流程。同時，PLC 控制技術還具有良好的靈活性和可擴展性，可以根據實際生產需求進行快速調整和優化，滿足不斷變化的市場環境。

4 應用測試

為了驗證本研究所提出的自動化控制技術在電力供配電系統中的故障檢測實踐效果，進行多次測試與試驗，以上述PLC 自動化控制技術為例參與測試，測試結果見表1。

表1 系統反應時間（單位：s）

針對表1中的測試數據進行分析計算后可以得出，傳統故障檢測的平均反應時間約為2.61s。而本研究所采用的PLC 控制技術的平均反應時間約為1.71s，由此可見，采用PLC 控制技術能夠有效減少電力供配電系統線路故障的檢測時間，提高工作效率。

5 電力供配電系統自動化控制技術未來發展趨勢

5.1 實現遠程自動化操作

隨著物聯網、5G 等技術的快速發展，電力供配電系統的自動化控制技術正朝著遠程自動化操作的方向發展。未來，電力供配電系統的操作將不再局限于本地，而是可以通過網絡實現遠程的操作與管理。利用先進的物聯網技術，電力設備的運行狀態、參數等可以實時傳輸到遠程管理中心，使得電力調度人員可以隨時查看和管理各個變電站的運行情況。結合大數據和人工智能技術，未來系統將能夠實現電力數據的自動分析，為調度人員提供決策建議，進一步提高電力供配電的效率和穩定性。借助5G 通信技術，不同地區、不同電網之間的電力供配電系統可以實現協同操作，實現電力資源的優化配置。

5.2 提高自動化設備安全

提高自動化設備的安全性將成為重要的發展趨勢。通過研發更為先進、穩定的電力自動化設備，提高設備自身的抗干擾能力，確保設備在各種環境下都能正常運行。借助人工智能技術，未來電力自動化設備可以實現一定程度的自愈功能。當設備出現故障時，可以自動識別故障并嘗試修復，確保系統的穩定運行。電力供配電系統自動化控制技術的未來發展將更加注重遠程自動化操作和提高自動化設備的安全性。

5.3 滿足用戶綜合需要

電力供配電系統自動化控制技術同樣需要順應時代變化，發揮應有控制效果，并朝著滿足用戶綜合需要的方向發展。當前的供配電控制系統，隨著電氣科技的進展也在不斷的自我完善與創新中，其運用智能化控制的主要目的是為了可以對電網供配電系統實現統一管控，進而實現電網供配電控制系統的穩定性化，以改善和滿足市場需求，給用戶帶來更為優良的供電服務質量。所以，在大力發展智能化技術的同時，還必須充分考慮客戶的各種用電要求，而這將是未來家庭用電智能化控制技術發展的主要方向。

6 結語

自動化控制技術相較于傳統的電力系統控制技術，對故障線路所需要的檢測時間減少，從而提高工作效率，電力行業技術人員也能夠更好地維護其發展，能夠使電氣工程科學發展進步。此外操作性能方面也變得更加簡單，不僅提高了作業效率，同時也促進了企業的經濟效益，滿足了人們對自動化控制水平的需求，進一步實現了我國電力事業的長遠發展戰略目標。