論電力工程中電力電氣自動化的重要作用

蘇琦

摘 要：當前電力工程中，特別是智能電網中采用電力電氣自動化技術作為測量、保護的趨勢正在不斷擴大。以微機技術為代表的電力電氣自動化技術與傳統電磁式電氣技術相比，在性能上實現更加優越的線性度和更寬的頻率范圍，無論是經濟上，還是安全上都有很大的進展，實現了與智能電網的無縫對接，為滿足我國智能電網乃至特高壓電網向運行自動化、測量精確化、保護全面化的智能化要求方面發揮越來越重要的作用。

關鍵詞：電力電氣自動化；電力工程；智能電網

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.132

0 前言

電氣自動化技術是電力工程的基礎。通過電氣自動化技術可實現滿足自動檢測、自動計量、自動調適和供電、配電、發電無縫連接的傳輸平臺。隨著我國智能電網以及超高壓、特高壓電網的不斷推進和大量采用，無論是大專院校，還是科研機構、廠礦企業都看到了這一巨大的市場潛力，不斷地把研發重心和投資主體向電力工程的智能化方向轉移，其中作為電力工程最基本、最重要的技術—電力電氣自動化技術來說，就成為現代信息化條件下電力技術革新的突破口。

1 電力電氣自動化介紹

本文討論的電力工程電氣自動化技術，摒棄了傳統的以強電為主的電磁式繼電器控制模式，主要突出的是以現代的互聯網技術、微機技術為基礎的電子信息控制技術，它包括信號檢測、傳輸、計算、執行、反饋幾個部分，對現場的信息采集，把模擬量轉化為數字量，通過邏輯運算進而控制在線設備、設施運行。實現了自動診斷、自動檢測、自動控制功能。達到快速、高效、精確、安全、經濟的控制運行目的。

2 電力電氣自動化對電力工程的影響

2.1 提高測量精度

我國電力工程已經規劃在建設堅強智能電網的過程中，必須確保自動化、數字化的要求。我國地域廣闊，環境復雜，對于堅強智能電網中的智能配電網來說，同樣需要高度的自治性，特別要求電氣測量精度比傳統測量技術更快更準確，這樣才能確保電網數字化繼電保護、故障測距、電網暫態穩定性監控、輸電走廊的分相技術、電網實時PMU、WAMS的監控和測量高精度運行。

傳統的電力工程計量系統整體誤差達到0.7級。假設CT、VT誤差都是0.2級，信號在電纜輸送過程中受到電磁干擾又會帶來0.1級的信號誤差。進入到A/D轉換環節后，電能表自帶的VT和CT同樣會引入額外的0.2級信號誤差。

和傳統電氣測量方式相比，采用EIT作為基礎原件的電氣自動化技術系統誤差可以降低45%。主要原因在于采集的模擬信號在一次轉換成為數字信號，通過全光纖系統傳輸，不需要二次轉換就直接投送到合并單元。同樣假設ECT、EVT誤差等級為0.2級，由于傳輸信號為數字式，在全光纖傳輸過程中不會受到電磁干擾，免去了二次轉換環節。因此以EIT為基礎的電氣自動化測量系統誤差僅為0.4級。

2.2 提高對配電網保護性能

經過大量實際運營數據分析和動模實驗表明，傳統電氣技術在智能配電網保護過程中，當故障發生在設定區間外，一旦傳統電磁式原件出現飽和現象，就可能會導致繼電差動保護誤動作；而當故障發生在設定區間內時，傳統電磁式原件差動電流中出現的諧波就可能會導致繼電差動保護動作時間被延長甚至出現拒動。在電網長輸距離保護中采用電氣自動化技術后，由于電子式電流互感器不存在磁飽和，二次側電壓響應波形可以更好地反應一次側的電壓暫態過程，降低電壓基波幅值誤差，使得保護范圍擴大，有利于繼電保護的迅速、靈敏、可靠，大大提高了電網系統的保護性能。

2.3 滿足暫態保護的要求

目前我國有關實驗室進行過針對EIT暫態仿真實驗。從實驗圖形和數據分析，總的來說EIT具有較寬的帶寬和較小的相位延遲，動態和線性特性都很好，可以迅速測量出高頻信號的幅值和相位，為暫態響應提供可靠的數據，滿足智能配電網靈敏、安全、高效的暫態保護要求。同時，我國的電力系統正向高壓、特高壓方向發展。大容量、遠距離的輸送要求需要選擇高度自動化的、精細測量、全數字化的智能手段來保證安全、經濟運行。傳統的電力設備局限于自身的結構和技術特點，只能對工頻參數進行測量，在系統運行中很容易受到電路振蕩、電阻阻尼、磁飽和影響而失真，因此，在智能配電網中基于暫態保護原理的電子信息技術會逐漸取代傳統測量技術。

2.4 可以準確測量畸變波形

大電網、智能化的時代來臨，造成即插即用的電力電子設備越來越多，許多不確定因素也隨之出現，如電網安裝了更多的智能斷路器、閉合開關，增加了通斷開合的幾率，以及大量的電子設備，都會造成電網波形畸變，對電網的運行參數產生干擾，使其分布的頻率復雜。傳統的電磁式設備動態范圍窄、頻率特性差，無法實現在復雜頻率條件下的測量和保護工作。電子式電氣控制技術解決通過記錄暫態和穩定條件下的工作狀態，分析一次大電流的值，確保了在頻率復雜條件下的測量和保護工作。

2.5 增加對智能配電網維保的安全度

以微機為代表的電氣自動化技術從結構上來說，與傳統電氣技術相比，省去了復雜的絕緣結構，不需要使用絕緣油品，避免了高溫失效、燃燒爆炸的發生，減少了大量的不必要的危險性檢查工作和定期更換絕緣油的繁瑣；同時，由于集成電路大量使用和光纖信號傳輸方式，小電流信號改善了對傳輸通道的沖擊和材料質化，不需要高頻度的檢查和檢測，極大地縮減了工作量，現有的檢測模式也可以得到優化。通過在線監測、后臺報警即可排查隱患，既安全又高效。

3 結束語

綜上所述，以電子信息技術為基礎，以及大規模集成電路的開發，都為電力工程電氣自動化技術提供了廣闊的天地。隨著我國高壓、特高壓電網的開發，以現代電力電氣自動化技術為代表的智能電網一定會成為電力工程發展的趨勢。這也是解決電力工程技術落后的最好選擇。

參考文獻：

[1]余春雨，李紅斌，葉國雄等.電子式互感器數字輸出特性與通訊技術[J].高電壓技術，2003，29（06）：7-8，11.

[2]彭杰.淺談電氣與自動化在電氣工程中融合運用[J].民營科技，2013（11）.

[3]張嘉輝，李軍.淺談電氣自動化在電氣工程中的融合運用[J].黑龍江科技信息，2013（30）.endprint