電氣自動化技術研究

李家陽

【摘 要】隨著智能化、信息化技術的快速發(fā)展，電氣自動化技術將不斷向科技化、信息化、開放化的趨勢發(fā)展，電氣自動化涉及的領域將不斷增多，技術更新將不斷加快，電氣自動化控制技術也將得到快速發(fā)展并不斷完善。筆者結合多年工作經驗，對電氣自動化技術應用問題進行分析，總結一些粗淺見解，僅供借鑒參考。

【關鍵詞】電氣技術；特點；趨勢

【Abstract】With the rapid development of intelligent and informatization technologies， electrical automation technology will continue to develop toward technology， information， and openness. The areas involved in electrical automation will continue to increase， technology will continue to accelerate， and electrical automation control technology It will be rapidly developed and continuously improved. Combining years of work experience， the author analyzes the application of electrical automation technology and summarizes some superficial insights for reference only.

【Key words】Electrical Technology；Features；Trends

1. 引言

社會在不斷的發(fā)展進步，科學技術水平也在不斷的提高，科學技術在各個工程領域所占的比重也越來越大，許多行業(yè)實行的智能化、自動化技術都離不開電氣化與之配合設置。我國的電氣自動化技術經歷了幾十年的發(fā)展之后，已經獲得了不錯的成績。與國際水平相比我國的電氣自動化技術水平還是不夠高的，伴隨著市場經濟規(guī)模地不斷擴大，電氣自動化市場中出現了大量的競爭對手，加劇了企業(yè)的市場競爭環(huán)境。企業(yè)要充分發(fā)揮自身的生產優(yōu)勢，才能在一些行業(yè)中占有重要的位置。

2. 電氣自動化控制系統(tǒng)的特點、功能

2.1 特點。

與熱機設備相比，電氣控制系統(tǒng)的控制對象少、信息量小、操作頻率低，但具有快速、準確的優(yōu)勢。由于電氣設備要求較高的保護自動裝置可靠性和快速反應能力以及較高的抗干擾能力，電氣控制系統(tǒng)具有較多連鎖保護，能夠滿足有效控制的要求。

2.2 功能。

基于電氣控制的特點，電氣自動化控制系統(tǒng)要實現對發(fā)電機-變壓器組等電氣系統(tǒng)的有效控制，必須具備以下的基本功能：發(fā)電機-變壓器組出口隔離開關及斷路器的有效控制和操作；發(fā)電機-變壓器組、勵磁變壓器、高變保護控制；發(fā)電機勵磁系統(tǒng)起勵操作、滅磁操作、增減磁操作、穩(wěn)定器投退、控制方式切換；開關自動、手動同期并網；高壓電源監(jiān)視和操作及切換裝置的監(jiān)視、啟動、投退等；低壓電源監(jiān)視和操作及自投裝置控制；高壓變壓器控制及操作；發(fā)電機組控制及操作；LPS、直流系統(tǒng)監(jiān)視等等。

3. 電氣自動化技術應用方向

3.1 電力系統(tǒng)自動化實時仿真系統(tǒng)的應用。

該仿真系統(tǒng)在可提供大量實驗數據的前提下，還可多種電力系統(tǒng)的暫態(tài)及穩(wěn)態(tài)實驗同步進行，還能用以協(xié)助科研人員測試新裝置，且多種控制裝置都能與其構成閉環(huán)系統(tǒng)，從而為靈活輸電系統(tǒng)及研究智能保護的控制策略提供了一流的實驗條件。電力系統(tǒng)數字模擬實時仿真系統(tǒng)的引進，方便了對電力系統(tǒng)負荷動態(tài)特性監(jiān)測、電力系統(tǒng)實時仿真建模等方面進行深入研究，從而建成具備混合實時仿真環(huán)境的實驗室。

3.2 綜合自動化技術與智能保護的應用。

目前，國內的綜合自動化領域的研究已達到國際先進水平，智能自動化保護技術領域的研究相對處于國際領先水平，研制的分層式綜合自動化裝置能夠適用于各種電壓等級電站。將國內外最新的人工智能、網絡通信、微機新技術、自適應理論、綜合自動控制理論等應用于電氣自動化保護裝置中，對電力系統(tǒng)自動化保護的新原理進行了研究，可以大大提高電力系統(tǒng)的安全水平，使得新型保護裝置具有智能控制的特點。

3.3 電力系統(tǒng)中人工智能的應用。

電力系統(tǒng)及其元件的故障診斷、運行分析、規(guī)劃設計等方面將模糊邏輯、專家系統(tǒng)以及進化理論應用到實際研究，并且結合電力工業(yè)發(fā)展的需要，開展了電力系統(tǒng)智能控制理論與應用的研究，同時也開展了在上述實用軟件研究的基礎上以提高電力系統(tǒng)運行與控制的智能化水平。

3.4 電力系統(tǒng)配電網自動化技術。

該技術采用的模型為最新國際標準公共信息模型，輸電網的理論算法采用與配網實際與高級應用軟件相結合，負荷預測時配合應用人工智能灰色神經元算法進行，最后進行潮流計算時采用配網遞歸虛擬流算法。電力系統(tǒng)配電網自動化技術取得了重大技術突破，主要表現在信息配網一體化、高級應用軟件、配網模型、中低壓網絡數字方面，最終，解決了載波正在配電網上應用的路由、衰耗等技術難題，正是因為采用數字信號處理技術，才得以提高了載波接收靈敏度。

4. 電氣自動化技術應用范圍

4.1 智能電網技術的應用。

信息管理系統(tǒng)作為計算機技術中應用最為廣泛的技術之一，電力系統(tǒng)自動化技術與計算機技術結合所形成針對整個全局進行智能控制的技術，也就是智能電網技術，是一個最具典型性的技術，涵蓋了配電、輸變電和用戶以及調度、發(fā)電的各個環(huán)節(jié)。其中變電站自動化系統(tǒng)、穩(wěn)定控制系統(tǒng)等被廣泛應用到計算機技術的系統(tǒng)中，同時一樣的還有諸如調度柔性交流輸電以及自動化系統(tǒng)等。目前這種數字化電網建設，一定程度上可以說是智能電網的雛形，實際上也為我國建設智能電網做著準備工作。智能電網中較為典型的有智能電網的通信技術，同時在建設的過程中需要很多依托計算機的技術，需要具備實時性、雙向性、可靠性的特征，需要先進的現代網絡通信技術的應用，而且該系統(tǒng)也是完全依托計算機技術而存在的，同時具有信息管理系統(tǒng)。

4.2 變電站自動化技術的應用。

可以說，變電站的自動化的實現又是依托計算機技術的發(fā)展實現的，要實現電力生產的現代化，一個不可缺少的、重要的環(huán)節(jié)就是實現變電站的自動化。變電站依賴計算機技術實現自動化，在實現的過程中計算機也得到了充分利用，二次設備也隨之實現集成化、網絡化、數字化，完全是采用計算機電纜或光纖代替電力信號電纜。變電站實現自動化，實現計算機屏幕化以及運行管理和記錄統(tǒng)計實現自動化，另外兩個組成部分是操縱以及監(jiān)視，變電站的整體自動化才得以實現，正是如此多的組成部分實現了計算機的自動化管理。為了聯(lián)系發(fā)電廠與電力用戶，變電站以及與之相關的輸配電線路必不可少。變電站自動化的實現，不僅組成電網調度自動化的一個重要組成部分，更是為了滿足變電站的運行操作任務。

4.3 電網調度自動化的應用。

電網調度自動化是電力系統(tǒng)自動化中最主要的組成部分，目前我國將電網調度自動化分為五級，其中各級電網的自動化調度都是與計算機技術的應用分不開的，從高到低分別是：國家電網、大區(qū)、省級、地區(qū)以及縣級調度。其中最重要的組成部分就是電網調度控制中心的計算機網絡系統(tǒng)，這些裝置在計算機系統(tǒng)的連結下形成一個自動化的電網調度系統(tǒng)，將整個的結合起來。其他的主要組成部分有工作站、服務器、變電站終端設備、調度范圍內的發(fā)電場、大屏蔽顯示器、打印設備。計算機在電網調度自動化的作用不僅要實現對電網運行安全分析的監(jiān)控，還要實現實時數據的采集，更要實現電力系統(tǒng)的電力負荷預測以及狀態(tài)估計等功能。因此種種這些，都是通過電力系統(tǒng)專用廣域網連結的測量控制以及下級電網調度控制中心等裝置。

5. 綜合電氣自動化技術發(fā)展趨勢

由于我國電力系統(tǒng)綜合自動化技術起步較晚，在很多方面與國外技術水平還有很大差距，所以需要我們在學習和借鑒國外先進技術的同時，結合我國的實際情況，研究和開發(fā)更加符合我國國情的綜合自動化系統(tǒng)。

5.1 保護、控制、測量一體化。

鑒于目前的運行體制、人員配備、專業(yè)分工，我國的自動化系統(tǒng)主要采用站內監(jiān)控采集數據而保護相對獨立的模式，以提供較清晰的事故分析和處理的界面。但是從技術合理性、減少設備重復配置、簡化維護工作量以及發(fā)展趨勢等方面考慮，將保護與控制、測量結合在一起會更有優(yōu)勢。

5.2 國際標準的應用。

近年來，IED電力自動化方面有了廣泛應用。為了實現不同廠家 IED 設備的信息共享和互操作性，使廠站電氣綜合自動化系統(tǒng)成為開發(fā)系統(tǒng)，國際電工委員會制定了IEC61850國際標準。為了與國際接軌，國內已經開始了基于IEC61850標準的電氣綜合自動化系統(tǒng)的產品研發(fā)，相信這將是未來自動化系統(tǒng)的一個發(fā)展方向。

5.3 以太網技術的興起。

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，綜合自動化系統(tǒng)需要傳輸的數據越來越多，對通訊的實時性要求越來越高，以速度快、傳輸數據量大為特點的以太網滿足了這一要求。以太網最典型的應用形式是 Ethernet+TCP/IP。未來的發(fā)展應該是在繼承了以太網技術的基礎上，結合工業(yè)過程應用，產生新一代以以太網為核心的現場總線技術。

6. 結語

自動化技術在電力系統(tǒng)中的應用越來越廣泛而深入，這也使電網管理方式產生翻天覆地的變化。新技術、新理論的應用使一些概念不斷被更新和修正，傳統(tǒng)的技術界線逐漸模糊，各種原來看似不相關聯(lián)的技術會彼此融合和滲透，這些推動著電力自動化系統(tǒng)的不斷發(fā)展和變化。

參考文獻

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[文章編號]1619-2737（2018）03-01-701