基于電網(wǎng)系統(tǒng)中電氣自動化應(yīng)用實踐分析與研究

宋少瑾

摘要：電氣自動化是電力系統(tǒng)發(fā)展的重要方向，也是未來電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展的主流趨勢。應(yīng)當(dāng)結(jié)合電力系統(tǒng)的工作流程，探索電氣自動化的發(fā)展趨勢與特點要求。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)系統(tǒng)；電氣自動化應(yīng)用技術(shù)；研究

1 引言

現(xiàn)階段，我國科學(xué)信息技術(shù)的發(fā)展正處于一個從外延到內(nèi)涵不斷深化的階段，一方面國內(nèi)各行各業(yè)的發(fā)展凸顯了對科學(xué)信息技術(shù)的重視和需求，另一方面國家也開始重視對相關(guān)技術(shù)的研究開發(fā)，特別是對于電氣工程而言，自動化技術(shù)對于提高工作效率顯得尤為重要。但是目前國內(nèi)對于電氣自動化技術(shù)的研究還處于起步探索階段，再加上相關(guān)方面的理論研究和應(yīng)用探索具有極強的專業(yè)性，我國缺乏硬件和軟件設(shè)施，國內(nèi)人才資源不足，導(dǎo)致研究似乎沒有得到太大的改進，也僅僅停留在理論和形式上，并未發(fā)揮其真正的實用性價值。

2 電網(wǎng)系統(tǒng)電氣自動化技術(shù)應(yīng)用方向

2.1 應(yīng)用于仿真系統(tǒng)

仿真系統(tǒng)主要用于對電力系統(tǒng)的模擬實驗，主要用來幫助測試新裝置的質(zhì)量與效率。在仿真系統(tǒng)使用電氣自動化技術(shù)，可以有效的為模擬仿真系統(tǒng)提供大量的實驗數(shù)據(jù)，在多種控制裝置中形成相對閉合系統(tǒng)，達到靈活進行輸電控制的目標，這對于實現(xiàn)電力系統(tǒng)負荷的監(jiān)測，實現(xiàn)實時電力系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)建模，在仿真環(huán)境中進行電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)實驗，滿足電力系統(tǒng)未來發(fā)展方面有重要意義，也是電氣自動化應(yīng)用研究的主要發(fā)展方向之一。

2.2 自動保護技術(shù)應(yīng)用

隨著我國數(shù)據(jù)信息技術(shù)的廣泛發(fā)展，電氣自動化技術(shù)中有關(guān)自動化保護的研究已經(jīng)取得快速發(fā)展，自動保護裝置可以適用于各種等級的電站保護，可以在人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信，以及微電子計算機技術(shù)的輔助下有效的拓展自動化應(yīng)用水平，從而在電站設(shè)備的自動保護預(yù)警方面提高便利性。通過自動化系統(tǒng)的研究，可以提高電力系統(tǒng)的安全水平，使新保護裝置有更強智能化特點，能夠通過感應(yīng)設(shè)備實現(xiàn)對電力設(shè)備自動控制。

2.3 人工智能方向的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)中引進基于人工智能的自動化技術(shù)，可以有效的在電力系統(tǒng)中自主進行故障檢測，可以在電力系統(tǒng)的運行分析，電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計方面的提供新研究方向。例如，通過人工智能技術(shù)可以把模糊邏輯、專家系統(tǒng)與進化理論應(yīng)用到電力系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中，從而結(jié)合電力系統(tǒng)的實際需求，提高電力系統(tǒng)的智能控制水平，開發(fā)出新的高效應(yīng)用軟件，在提高電力系統(tǒng)運行效率基礎(chǔ)上，提高設(shè)備的自動化控制水平。

2.4 電廠集散測控系統(tǒng)自動化

發(fā)電廠的主要工作就是讓電能得到有效的生產(chǎn)，現(xiàn)在我國很多的發(fā)電廠全部使用的是DCS系統(tǒng)，此系統(tǒng)屬于大規(guī)模多級電腦控制系統(tǒng)，具有多種的功能，例如實時通訊、控制等，其能夠?qū)Πl(fā)電廠起到分散監(jiān)控、集中操作等作用。在電腦技術(shù)進一步提升的情況下，DCS系統(tǒng)的功能也變多起來，性能和以前相比也得到了明顯的加強，這就更好的加強了發(fā)電廠的自動化管理能力。DCS系統(tǒng)利用電腦控制中心，得到現(xiàn)場設(shè)備的運行參數(shù)，這樣一來就能夠讓電能在生產(chǎn)期間得到有效的監(jiān)控，從而保證電能的生產(chǎn)水平。

3 存在的弊端

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)的運作方面

在還沒有進行升級的時候，主要的工作就是利用工業(yè)控制計算機，來對間隔層設(shè)備往上傳送的信息進行整理。而采用的遠方調(diào)度主機，也要依靠向上設(shè)備來進行信息的傳送工作，這很好的展現(xiàn)出了調(diào)度子站功能的效果；另外，其本來就是變電站的監(jiān)視層，工作任務(wù)是在變電站里進行監(jiān)視、人機交互等方面的工作。在這樣的情況下，就能夠起到繼電保護的效果。不過，這樣的監(jiān)控系統(tǒng)在運行期間會發(fā)生系統(tǒng)癱瘓的情況。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)的保護事項

在以前所開展的檢查工作中，變電站所具備的監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)警能力，全部是后臺控制系統(tǒng)所掌控的。通常情況下，如果后臺發(fā)生監(jiān)控機無法有效運行的情況，那么預(yù)警就不會及時發(fā)出警報，如此一來，相關(guān)工作者就無法馬上趕往事發(fā)地點，這樣一來變電站就無法得到有效的運行。

3.3 增容方面受到限制

在電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，不管是軟件還是硬件，其配置都比較低，而且還沒有一定的穩(wěn)定性。另外，并沒有采用全新的操作系統(tǒng)，這樣一來，變電站在要進行增容的時候，就無法確保系統(tǒng)運行的平穩(wěn)性。

4 電氣自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)具體應(yīng)用

4.1 在發(fā)電廠中的應(yīng)用

發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的重要組成部分，發(fā)電廠的自動化水平直接決定著發(fā)電操作的效率，無論風(fēng)力發(fā)電與火力發(fā)電都需要使用自動化控制系統(tǒng)。目前風(fēng)力發(fā)電中應(yīng)用的自動化技術(shù)主要用在控制葉片旋角控制與監(jiān)控保護控制方面，從而實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備自動向風(fēng)轉(zhuǎn)向，并且對發(fā)電設(shè)備進行穩(wěn)定清潔性進行控制。水力發(fā)電主自動化技術(shù)主要控制水的運動勢能，自動化技術(shù)主要應(yīng)用在信息監(jiān)控、保護系統(tǒng)與發(fā)電控制系統(tǒng)方面，具體可以應(yīng)用在測量機組，電壓調(diào)節(jié)，保證水力正常發(fā)電等方面。在火力發(fā)電中主要用于煤炭燃料控制，繼電保護控制與故障處理方面，還可以運用信息管理，數(shù)據(jù)監(jiān)控，以及自動化操作控制等方面。

4.2 電網(wǎng)調(diào)度的控制

電網(wǎng)調(diào)度的控制主要運用自動化技術(shù)中的數(shù)據(jù)分析等方面的功能實現(xiàn)對電網(wǎng)情況的綜合判斷，從而提出有效的調(diào)度依據(jù)。

（1）通過自動化技術(shù)可以對電網(wǎng)運行情況進行實時全面監(jiān)測，可以直接有效的從宏觀角度反映電網(wǎng)運行過程中的問題。

（2）可以在電網(wǎng)資源優(yōu)化配置的過程中，找出最優(yōu)化的解決問題的辦法，力求在降低運行成本的基礎(chǔ)上實現(xiàn)電網(wǎng)有效控制。

（3）還可以對電網(wǎng)運行的風(fēng)險進行自動分析與控制，從而達到保證電網(wǎng)運行效率，提高電網(wǎng)管控安全質(zhì)量的目標。

4.3 配電自動化應(yīng)用

當(dāng)前配電規(guī)模范圍仍然較小，使用自動化技術(shù)可以適應(yīng)小規(guī)模配電需要設(shè)備管理、數(shù)據(jù)傳遞等方面的需求，可以通過計算機技術(shù)為用戶提供高效的服務(wù)，從而達到保證電力系統(tǒng)高效可靠運轉(zhuǎn)的目標。目前配電自動化已經(jīng)與人工智能理論有機聯(lián)系，實現(xiàn)了在光纖通信支持下的大規(guī)模集中控制，這對于通過主站與子站數(shù)據(jù)有效交換，形成高效配電系統(tǒng)有重要的意義。

4.4 變電站中的應(yīng)用

變電站的應(yīng)用主要為了提高變電工作質(zhì)量及效率，著力運用機器自動化操作方式有效代替人工操作，從而實現(xiàn)人工全面監(jiān)視，保證變電站的運行安全。變電站的自動化技術(shù)主要以信息傳輸與處理技術(shù)相關(guān)，是在自動控制的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對變電站的全方位的實時監(jiān)控。具體以電纜或光纖信號來操作計算機，并且運用全微化的設(shè)備實現(xiàn)變電站運行情況的全記錄，達到電網(wǎng)調(diào)度自動化目標，并且促進電力設(shè)備的現(xiàn)代化生產(chǎn)。

5 研究系統(tǒng)基本思路

間隔層測控裝置會將收集的所有測量信息傳輸?shù)酵ㄐ艑永?，之后再由通信層將信息傳送進變電站層，這樣通信層就能夠收到變電站層的所有操作信息，并對間隔層進行有效的掌控。在早期，普遍是利用以下兩種形式：1.后臺監(jiān)控工業(yè)控制計算機會具有很多的串口卡，而這些串口卡在一定程度上擴充了串口，并能夠和RS-485、RS-442等采取有效的通信。另外，RS-485、RS22通信口，主要是IED所創(chuàng)造的。2.在變電站自動化系統(tǒng)里，具有很多的現(xiàn)場總線，其中比較重要的就是CAN以及LONW ORKS。和串口通信進行比較能夠發(fā)現(xiàn)，無論是在通信速度、還是穩(wěn)定性發(fā)面都能夠得到很大程度的提高。

目前，與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的技術(shù)被逐漸的采用進了電網(wǎng)自動化升級工作中，而被重點使用的技術(shù)分別為以太網(wǎng)局域網(wǎng)以及TCP/IP這兩種技術(shù)，同時這兩種技術(shù)也是電網(wǎng)自動化升級所主要采用的技術(shù)。而根據(jù)這兩種優(yōu)勢，相關(guān)工作者能夠制定出系統(tǒng)升級的基礎(chǔ)方案，具體表現(xiàn)為：全新的監(jiān)管系統(tǒng)在得到運用后，要將還沒有以太網(wǎng)功能的IED與以太網(wǎng)進行連接，如此一來，監(jiān)控系統(tǒng)與運動轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)在運行期間，就會有獨立性，并且兩者不能夠互相形成干擾。

6 結(jié)語

綜上所述，電力系統(tǒng)中的電氣自動化要從電網(wǎng)系統(tǒng)的實際需求出發(fā)，在降低成本和提高效率的基礎(chǔ)上，找出有效的電氣自動化控制方式與操作策略，從而電高電氣自動化技術(shù)的適應(yīng)性。

參考文獻：

[1]劉四聰.電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展[J].沿海企業(yè)與科技 ，2015.

[2]李愛民.電氣自動化的發(fā)展趨勢以及在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技資訊，2016.

[3]張書鋒.供電系統(tǒng)中電氣自動化應(yīng)用技術(shù)升級問題之研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（20）：168.

（作者單位：國家電網(wǎng)甘肅省電力公司檢修公司）