供電系統(tǒng)電氣工程及自動化控制技術(shù)研究

吳妍

（國網(wǎng)湖南省電力有限公司湘潭供電分公司 湖南省湘潭市 411100）

前言

進(jìn)入新時(shí)代后，隨著生活水平的提高，人們對電力的需求也越來越大，這就給供電企業(yè)提出了更高的要求。因此，必須了解電氣工程自動化控制的優(yōu)勢，并通過各種自動化控制技術(shù)的運(yùn)用，加強(qiáng)對供電系統(tǒng)的管理與控制，保證供電質(zhì)量與安全性，從而為供電企業(yè)更好發(fā)展提供有力保障。

1 電氣工程自動化控制優(yōu)勢

在電氣工程中，自動化控制技術(shù)的運(yùn)用主要有三方面優(yōu)點(diǎn)：①可以有效提高安全性[1]。自動化控制技術(shù)的突出特點(diǎn)就是完全由系統(tǒng)運(yùn)行，可以有效避免人為失誤，促進(jìn)各環(huán)節(jié)安全性的提升，避免人員受到傷害。同時(shí)，自動化技術(shù)還可以對電氣系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種問題，將給人員帶來的危害降到最低。②能夠促進(jìn)先進(jìn)性提升。在供電系統(tǒng)中，自動化技術(shù)的運(yùn)用可以規(guī)范生產(chǎn)流程，既增強(qiáng)了生產(chǎn)能力，還實(shí)現(xiàn)了行業(yè)的先進(jìn)發(fā)展。在自動化控制下，可以提高檢測的能力與質(zhì)量，減少人力資源浪費(fèi)，增加企業(yè)利益。同時(shí)，自動化系統(tǒng)還能夠自動記錄并存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，在對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，其可以實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，并充分發(fā)揮自身作用。③有利于實(shí)時(shí)監(jiān)控電氣系統(tǒng)。在傳統(tǒng)模式中，管理工作主要由人員進(jìn)行，但經(jīng)常會因人員態(tài)度與操作不規(guī)范而出現(xiàn)操作失誤、生產(chǎn)事故等，尤其是在深夜時(shí)，人員注意力會不自覺下降，這一階段也是電氣故障頻發(fā)的時(shí)段。但在自動化技術(shù)的運(yùn)用下，可以對工作強(qiáng)度進(jìn)行有效改善，在統(tǒng)一的指揮和調(diào)度下，還能夠促進(jìn)電氣工程穩(wěn)定性、可靠性的提升。同時(shí)，自動控制系統(tǒng)還可以對元器件情況進(jìn)行全天監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象并找出病源，有利于電氣設(shè)備正常運(yùn)行。

2 供電系統(tǒng)中的電氣自動化控制技術(shù)

2.1 監(jiān)控技術(shù)要點(diǎn)

2.1.1 分層分布式監(jiān)控技術(shù)

從邏輯層面來看，這一自動化監(jiān)控技術(shù)可以分成站級監(jiān)控、通信以及間隔三層，其中站級監(jiān)控層主要就是在通信網(wǎng)絡(luò)的作用下，管理間隔層并實(shí)現(xiàn)信息交換；通信層則主要有通信管理機(jī)、光纖電裸以及電纜網(wǎng)絡(luò)等，在現(xiàn)場總線技術(shù)的運(yùn)用下，其可以完成數(shù)據(jù)匯總、指令傳送、規(guī)約轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)傳送等工作；間隔層的主要構(gòu)成部分則是終端保護(hù)測控單元，通過面向電氣一次回路或是電氣間隔的設(shè)計(jì)方法，可以就近把測控單元與保護(hù)單元安裝在相關(guān)設(shè)備周圍，如開關(guān)柜、一次設(shè)備等。分層分布式的自動化監(jiān)控技術(shù)具有就地安裝、組態(tài)靈活、可靠性高以及占地面積小等特點(diǎn)，不但可以降低控制與操作難度，還能夠減少成本。同時(shí)，這一監(jiān)控系統(tǒng)可以采集大量數(shù)據(jù)，保證監(jiān)控信息的完整性與全面性，可以為系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)提供便利，并且在局部出現(xiàn)故障時(shí)，其不會給其他模塊正常運(yùn)行帶來不良影響，可以有效滿足供電系統(tǒng)實(shí)際需求。

2.1.2 集中式監(jiān)控技術(shù)

集中式的監(jiān)控技術(shù)主要就是把強(qiáng)電信號轉(zhuǎn)成弱電信號，并通過空接點(diǎn)與直流信號（標(biāo)準(zhǔn)為4～20mA）等方式，利用電纜硬接線，以一對一的方式，將電氣模擬量與開關(guān)量信號接到分布式控制系統(tǒng)的I/O模件柜，從而達(dá)到監(jiān)控電氣設(shè)備的目的[2]。目前，這一自動化監(jiān)控技術(shù)主要有兩種形式，即遠(yuǎn)程接入與直接接入。遠(yuǎn)程指的就是將VO采集柜安置在與主控制室有著較遠(yuǎn)距離設(shè)設(shè)置現(xiàn)場，并通過分布式控制系統(tǒng)與通信方式對主機(jī)連接進(jìn)行控制；直接指的則是將電纜與電子間的集中組屏連接到一起，兩種方式在本質(zhì)上并不存在區(qū)別。在供電系統(tǒng)中，集中式的監(jiān)控技術(shù)主要有硬接線技術(shù)成熟、速度快、運(yùn)行環(huán)境好以及便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著投資大、信息不準(zhǔn)確以及安裝量大等不足。因此，在運(yùn)用這一技術(shù)時(shí)，供電系統(tǒng)應(yīng)該對獨(dú)立電氣監(jiān)控主站系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，并加強(qiáng)對電氣運(yùn)行的管理。

2.1.3 現(xiàn)場總線監(jiān)控

在供電系統(tǒng)中，現(xiàn)場總線監(jiān)控主要是在某些特殊情況下運(yùn)用，自動化技術(shù)最突出的優(yōu)勢就是保證總線安全運(yùn)行。由于不同裝置功能具有相對獨(dú)立性，在日常運(yùn)行中，其都是獨(dú)立進(jìn)行工作的，并僅由網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)連接。這樣，不但可以有效聯(lián)系各種設(shè)備，還能夠靈活發(fā)揮各種設(shè)備作用，即使是某一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，也可以快速從整體系統(tǒng)中分離出來，為系統(tǒng)正常、安全運(yùn)行提供了有力保障。為了達(dá)到這一目標(biāo)，在對現(xiàn)場總線監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，就必須充分考慮企業(yè)需求與安裝地點(diǎn)，提高系統(tǒng)的針對性，并使其具備遠(yuǎn)程監(jiān)控能力。

2.2 計(jì)算機(jī)技術(shù)要點(diǎn)

在供電系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用，其控制要點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下三方面：①電網(wǎng)調(diào)度自動化。在供電系統(tǒng)自動化中，電網(wǎng)調(diào)度自動化具有重要地位，其可以分成五個(gè)層次，即國家電網(wǎng)調(diào)度、大區(qū)調(diào)度、地區(qū)調(diào)度、省級調(diào)度以及縣級調(diào)度。在實(shí)際調(diào)度中，控制中心的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)揮著關(guān)鍵作用，其可以連接各種設(shè)備，如服務(wù)器、工作站、打印設(shè)備、變電站終端設(shè)備以及發(fā)電廠等，并完成實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)數(shù)據(jù)、預(yù)測估計(jì)電力負(fù)荷與狀態(tài)以及監(jiān)控電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行等工作。②變電站自動化。變電站自動化是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的，同時(shí)，在供電系統(tǒng)自動化建設(shè)中其也是不可缺少的環(huán)節(jié)。在具體實(shí)施過程中，變電站必須加強(qiáng)對計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用，加強(qiáng)對計(jì)算機(jī)光纖的利用或者是由電纜來替代傳統(tǒng)電力信號電纜，促進(jìn)變電設(shè)備向著集成化、網(wǎng)絡(luò)化以及數(shù)字化方向發(fā)展，并達(dá)到記錄自動化與計(jì)算機(jī)屏幕化的目的，從而實(shí)現(xiàn)對變電站系統(tǒng)的自動化管控。③智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)是從全局對供電系統(tǒng)進(jìn)行控制的一種技術(shù)，在現(xiàn)代信息管理中，其有著廣泛運(yùn)用，并涉及到了各環(huán)節(jié)內(nèi)容，如用戶、發(fā)電、輸變電、調(diào)度以及配電等。這一技術(shù)形成的自動化供電系統(tǒng)屬于智能化電網(wǎng)雛形，為智能電網(wǎng)建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。因此，在運(yùn)用智能電網(wǎng)技術(shù)時(shí)，必須結(jié)合供電系統(tǒng)實(shí)際需求，綜合考慮計(jì)算機(jī)技術(shù)的實(shí)時(shí)性、雙向性以及可靠性等特點(diǎn)，加強(qiáng)對先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運(yùn)用，促進(jìn)信息管理系統(tǒng)的形成，以此來為智能電網(wǎng)建設(shè)工作更好發(fā)展提供保障。

2.3 PLC控制要點(diǎn)

PLC屬于數(shù)字化電子系統(tǒng)，是專門為工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的，其主要作用就是為供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)指令工作提供幫助，如采集、編輯、記錄以及計(jì)算等，減少系統(tǒng)能耗并促進(jìn)其靈活性的提升。通常情況下，PLC控制要點(diǎn)有以下三方面內(nèi)容：①PLC技術(shù)要對供電系統(tǒng)的溫度、壓力以及流量等進(jìn)行連續(xù)模擬閉環(huán)控制，以此來有效調(diào)控系統(tǒng)中的各環(huán)節(jié)；②在實(shí)際控制中，開關(guān)量是主要的控制對象，PLC技術(shù)可以自動化控制輸入/輸出信號的通與斷，有利于供電系統(tǒng)生產(chǎn)效率與自動化程度的提升；③一般而言，供電系統(tǒng)內(nèi)部控制主要有開關(guān)控制和順序控制兩種，目前，節(jié)能減排理念深入人心，社會生產(chǎn)向著減少損耗、增加效益的方向發(fā)展，加強(qiáng)對PLC技術(shù)的運(yùn)用，可以對電力工作進(jìn)行輔助，減少廢棄物、資源的排放與消耗，增強(qiáng)供電系統(tǒng)生產(chǎn)效益[3]。

3 結(jié)論

綜上所述，加強(qiáng)自動化控制技術(shù)在供電系統(tǒng)中的運(yùn)用已經(jīng)成為了一項(xiàng)重要工作。因此，必須掌握安全性、先進(jìn)性以及實(shí)時(shí)監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)，并加強(qiáng)分層分布式監(jiān)控技術(shù)、集中式監(jiān)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及PLC技術(shù)等的運(yùn)用，提高供電系統(tǒng)自動化水平，保證供電安全，從而促進(jìn)供電企業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。