智能電網背景下自動化技術的發展分析

王瑋

摘要：隨著智能電網的不斷發展，電力系統對電網的安全穩定要求越來越高，由此需要加強對智能電網自動化技術的研究，以滿足電力系統信息化的要求。文章詳細介紹了自動化技術在智能電網中的應用，總結出智能電網背景下，自動化技術的發展趨勢，對指導自動化技術與智能電網的技術融合提供理論依據。

關鍵字：智能電網；自動化；發展現狀

通信技術、計算機科學與技術和控制理論與技術的發展。以及新的一次與二次設備（非線性優化鎮定器、濾波器）等在電力系統中的廣泛使用，現代電力系統日趨智能化。信息傳輸方式單一、實時性差的點對點模式已經難以滿足智能電網快速響應的機制。并且通過信息技術、自動控制設備的應用，電網不同環節對信息處理的及時性、響應的迅速性得到滿足，同時，繼電保護、故障診斷、自動切換等電網保護設備的可靠性和維護的效率也得到很大的提高。采用不同的算法和控制策略實現電力系統信息化處理將成為智能電網發展的一個重要方面。

1 自動化技術在智能電網中的應用

智能電網的發展使電力系統的信息量急劇的增加，傳統的控制策略已經無法滿足現代電網技術的要求。采用自動化技術，實現信息處理的自動化，能夠提高電力系統的信息化管理水平，對克服電網智能化發展的瓶頸具有重要的作用。自動化技術在電力系統中的應用主要可以歸納為以下幾個方面。

1.1 信息自動化技術在電力系統中的應用

通信技術為電力系統提供了一個高速的信息通道，建立一個雙向的數據傳輸網絡系統。這個通道具有雙向、實時、高速的特點，是智能電網實現的基礎。電力系統通信線路的建立，能夠為電力系統的自我監測和校正提供網絡支持，應用信息自動化技術，提高智能電網的自愈功能。通信自動化技術的應用還可以實現電網各種擾動的監測，根據實際情況進行功率補償，智能分配電能，避免電力事故的發生。如圖1所示，智能電網中，信息傳輸和存儲的模式，主要包括兩個方面，一是建立開放的通信系統，制定統一的技術標準，推進產業標準化發展，方便各種設備的開發和維護升級；二是采用自動化技術進行信息處理和存儲，提高智能的信息收集、處理的能力。

1.2 自動化測量設備在電力系統中的應用

智能電網隨著電子信息技術和光電技術等相關學科的發展而有了許多新的變化。基于嵌入式微處理器的自動化設備不僅能夠實現對電網能源運輸的阻塞情況、各區域的用電狀況等內容的實時監測和控制，而且能夠滿足數字信號與電力系統電壓、電流等采集數據的相互傳輸的需求，使得電力系統生產自動化、調度自動化水平及程度越來越高，設備也越來越先進。此外，自動化測量設備還具有計算電費的功能，可以實現信息的采集和傳輸。采集的數據通過信息傳輸通道被傳輸到信息存儲中心，實現信息的集中管理。

1.3 自動化控制技術在電力系統中的應用

自動化控制技術是電網電能調整和控制的基礎，依靠通訊系統和自動化技術，不僅能夠實現電力系統的數據監測，控制、調整電網的運行狀況，而且能夠快速診斷系統故障，并快速制定出相關決策，對于確保電能的安全、持續輸送有著重要的作用。在自動化控制系統中，常用的方法就是專家決策法，系統通過對電網正常參數的對比，如果某些參數出現異常，系統會向設備發送控制信號，進行自動調整。專家系統控制如圖2所示。

1.4 自動化支持技術在智能電網中的應用

自動化支持系統是用工作人員能夠看明白的語言將電力系統的一些數據表示出來，用于工作人員進行工作記錄和總結。這些信息的轉換依賴于自動化信息采集系統和數據分析系統。自動化支持系統具有操作簡單、可視性強、運行效率高的特點，有效的提高了整個電力系統的監管水平。自動化支持技術建立經驗庫，對數據采集系統收集的信息進行分析，發現其中的規律并通過推論，輸出處理方案，并通過自動化系統，準確的執行處理方案。通過制度化支持系統，智能電網的應急處理能力，系統可分析性都得到很大的提高。目前，智能電網已經具備了輔助決策系統，該系統為電力系統的決策層提供了有力的支持。

2 自動化技術在智能電網發展趨勢

自動化技術與電力系統的融合越來越緊密，其應用前景十分的廣泛。我國電力自動化技術起步較晚，雖然近年來取得了很大的進步，但是仍然具有很大的發展空間。下面將簡要的介紹幾種自動化技術在智能電網中的應用。

2.1 自動化與信息化提升電網設備監測

在電網設備狀態監測系統中，基于標準化的電網模型和實時運行數據，可以對電力設備、變電站和電網的當前運行狀態進行監測、風險評估、故障診斷及控制。電力設備和電網的未來運行狀態，則須根據各種輸變電設備狀態監測系統提供的設備狀態信息，在專有系統或基礎平臺支持下利用狀態評價、故障診斷及趨勢預測技術分析。

在公共信息模型（CIM）和統一公共信息模型（UCIM）的基礎上，擴展輸變電設備狀態監測相關信息的抽象描述，并以子集（Profile）形式提取，可以為建立輸變電設備狀態信息的采集、標準化管理及訪問系統提供支持。綜合來看，未來信息化自動化的發展需要涵蓋以下數據：①邏輯電網模型，即以電網設備功能角度抽象描述的電網及電網設備連接模型；②電網運行數據，如設備運行電壓、經由設備輸送、消耗的電能等；③設備狀態監測數據，即表征輸變電設備自身狀態的電氣類狀態及化學類狀態數據。

2.2 自動化變電站控制系統

自動化變電站控制系統是以組成全所的各控制單元智能化為基礎，加上相互之間的通信聯絡，構成的全所二次控制整體自動化系統。具有以下的功能：各保護功能完整、獨立，并以智能化手段實現；控制系統的功能齊備、可靠，人機界面可操作性強，使用計算機集成控制系統；能將全所實時監測的數據準確可靠地傳輸至相應的SCADA系統等功能。隨著集成電路、微計算機、通信和網絡等高科技技術的不斷發展，微機保護、微機監控裝置被廣泛采用并不斷發展，變電站綜合自動化系統也從傳統的單項自動化向綜合自動化方向過渡，其體系結構不斷發生變化，性能和功能以及可靠性等也不斷提高。當前“變電站自動化控制系統”是以信息挖掘和信息交叉為基礎的，將變電站中的微機保護、微機監控等裝置通過計算機網絡和現代通信技術集成為一體化的綜合自動化系統，使電力系統具有狀態監測、事故預防等處理功能。

2.3 自動化與智能化融合，提升調度可視化

可視化技術融合了計算機的圖形學、圖像處理、數據管理等諸多分支，可視化程度的提高有利于正確理解數據或電網過程。自動化和智能化的融合，不僅提高了電網的處理能力，而且可以實現電網的智能化，使電網具備很好的調度功能。兩者的融合主要可以實現以下功能：實現電網實時數據的收集；利用動態三維圖像對有功、無功功率備用的實時信息進行形象表達；可視化圖形的Web發布；對歷史數據的回放、重演、評估；對關鍵線路低頻震蕩模式動態閾值可視化監測等。

2.4 配電自動化推出智能電網配電新方案

智能電網的要求是實現適應性故障處理、分布式電源接入、可靠性供電質量。這些要求都必須要對現有的配電自動化系統進行改造升級。配電自動化充分考慮了分布式電源、儲能系統、用戶定制、智能需求管理等多個方面，有效的提高了電網的供電質量和可靠性，減小了故障停電的區域和時間，甚至可以實現配電網故障的自愈合。配電自動化技術是在現有配電網絡基礎上，通過自動控制技術，實現配電網重構建，從而實現電網的智能化管理。配電自動化不僅需要通信技術、信息技術和智能決策信息的支持，還要求電網控制能力延伸至用戶室內，從而增強控制中心對電網的控制能力。AMI對配電網的工作狀態進行研究，通過狀態評估、快速模擬仿真、最優化處理等，實現智能電網快速適應故障，大大縮短了恢復供電所需要的時間。為了滿足上述任務，繼電保護、供電恢復、故障隔離、安全控制等系統必須實現高度的自動化，彼此協調合作，各司其職，在很短的時間內完成一系列的處理。配電自動化的應用為新型配電方案的設計奠定的技術基礎，通過模擬風險評估、優化和自愈控制，實現改善電網安全性、可靠性，提升運行效率的目的。目前，網絡重構、電壓和無功補償、故障自動定位和修復等解決方案已經逐漸成熟，未來將從根本上改變電網的配電方式。

3 結語

智能電網作為國家戰略的重要組成部分，智能化成為目前世界電力發展的新趨勢。以信息化、自動化、互動化為特征的智能電網也成為了電力公司的戰略目標。因此電力工作者要不斷深入的加強自動化技術的研究與應用，以高效、靈活為宗旨，不斷提高電網的自動化水平，進而保障智能電網的穩步增長。