基于電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)下的電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展的思考

陳明哲

（山東科技大學(xué)（濟(jì)南校區(qū)）,山東濟(jì)南，250031）

1 基于電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)下的電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展

電力自動(dòng)化系統(tǒng)正式投入使用，在電力系統(tǒng)中，電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)主要表現(xiàn)為自動(dòng)化的發(fā)電控制、自動(dòng)化的電力調(diào)度、自動(dòng)化的安全分析、自動(dòng)化的電壓控制、自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集等多個(gè)方面。對(duì)于電力企業(yè)運(yùn)營的效率具有明顯的提升作用，讓設(shè)備發(fā)生故障率與發(fā)電成本投入得到明顯降低。

自動(dòng)化系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人力操作，完成多項(xiàng)操作，讓勞動(dòng)強(qiáng)度得到降低，當(dāng)前，自動(dòng)化電力系統(tǒng)的操作界面已經(jīng)相對(duì)靈活，以CC-2000、SD-6000等已經(jīng)在電力調(diào)度自動(dòng)化建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用的電力自動(dòng)化系統(tǒng)為例，這些系統(tǒng)可以讓差異化的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)得到提供，可以讓不同使用要求得到滿足，CC-2000依靠終端服務(wù)器系統(tǒng)、VME總線控制機(jī)系統(tǒng)，可以在保證適用性的同時(shí)具有良好的靈活性，利用開放式設(shè)計(jì)，融入封裝思想設(shè)計(jì)理論與事件驅(qū)動(dòng)技術(shù)，可以讓性能得到保障。SD-6000系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是自動(dòng)回?fù)芄δ芘c云圖功能，此電力自動(dòng)化系統(tǒng)相對(duì)先進(jìn)，具有調(diào)動(dòng)投影功能，利用安全穩(wěn)定的元件模型，融合場站單線圖拘束，可以讓數(shù)據(jù)處理、響應(yīng)的速度得到保證，如在我國廣州電力局中，就采用了這種系統(tǒng)進(jìn)行電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制和能量管理。

在電力工業(yè)領(lǐng)域，利用電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)可以讓過去的供電與電力管理方式受到改變，可以讓電力工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展得到保障，讓供電質(zhì)量與效率得到提升。在過去的電力系統(tǒng)中，供電時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)波形突變、電壓波動(dòng)閃變和電壓偏差等現(xiàn)象，讓電能質(zhì)量忽高忽低，而電壓偏低、電流偏低等現(xiàn)象會(huì)因此產(chǎn)生。在融入電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)后，可以對(duì)這些現(xiàn)象予以避免。同時(shí)，在過去如果出現(xiàn)電力系統(tǒng)故障事件，在對(duì)其進(jìn)行維修時(shí)往往要采用停機(jī)維護(hù)的方法，在對(duì)查找故障點(diǎn)時(shí)，免不了投入大量的精力與時(shí)間，讓效率無法得到保障。且故障的產(chǎn)生會(huì)讓設(shè)備運(yùn)行人員帶來威脅，電力自動(dòng)化系統(tǒng)在故障產(chǎn)生時(shí)可以對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)隔離，讓故障點(diǎn)得到及時(shí)切除，讓其他節(jié)點(diǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行得到保障，讓故障點(diǎn)擴(kuò)大現(xiàn)象得到避免。故障信息自動(dòng)生成，控制中心在接收到故障信息之后，負(fù)責(zé)運(yùn)維的工作人員可以依照相關(guān)信息對(duì)故障點(diǎn)予以確定，讓電力系統(tǒng)的運(yùn)行更為可靠、安全。

2 基于電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)下電力系統(tǒng)自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)

2.1 動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)

為確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行可以得到保障，動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用具有必要性，在電力系統(tǒng)自動(dòng)化建設(shè)與實(shí)現(xiàn)中，該技術(shù)具有不可缺少的關(guān)鍵地位。一般情況下，監(jiān)視控制系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)中的重要子系統(tǒng)，自動(dòng)故障檢測(cè)技術(shù)是動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)的核心技術(shù)，它利用對(duì)電磁暫態(tài)的記錄，可以讓故障錄波得到分析，檢測(cè)效果相對(duì)較好，結(jié)合GPS技術(shù)，可以讓數(shù)據(jù)的傳輸更為同步，讓監(jiān)控以及后期維護(hù)的效率得到保障，讓故障錄播儀中數(shù)據(jù)冗余問題可以得到有效解決。以我國天津電網(wǎng)為例，在該電網(wǎng)中，就采用了在線動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合軟件流程、硬件結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以形成系統(tǒng)的整體框架，在Linux集群環(huán)境下，系統(tǒng)可以對(duì)六大關(guān)鍵技術(shù)予以滿足，讓在線潮流數(shù)據(jù)得到處理與簡化，設(shè)定外部電網(wǎng)等效模型，對(duì)此進(jìn)行調(diào)整，選取、排序預(yù)想事故，可以讓整個(gè)電力系統(tǒng)在運(yùn)行投入后取得良好的效果，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在5分30秒內(nèi)，該系統(tǒng)完成的掃描故障數(shù)量約300個(gè)。

2.2 柔性交流輸電系統(tǒng)

早在2013年，市場研究公司MarketsandMarkets就做出預(yù)測(cè)，即中國是全球最具潛力的柔性交流輸電系統(tǒng)市場，在自動(dòng)化輸電系統(tǒng)中，柔性交流輸電系統(tǒng)占有核心地位，本身對(duì)傳感技術(shù)、遠(yuǎn)程遙感技術(shù)、微機(jī)處理技術(shù)、電力電子技術(shù)等技術(shù)予以涉及，對(duì)于新型節(jié)能技術(shù)予以涉及，如FACTS技術(shù)、串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)、SVC技術(shù)是柔性交流輸電系統(tǒng)的技術(shù)核心，自動(dòng)化處理輸電系統(tǒng)的主要參數(shù)，讓控制和調(diào)節(jié)更為智能化，如FACTS裝置中輸電系統(tǒng)就包含了SVC、SVG、TSC、TCR、UPFC、SSSC以及FCL等裝置，這些裝置可以讓輸電系統(tǒng)性能得到有效保障，同時(shí)可以讓供電損耗與供電成本得到有效降低。在具體特性中，它可以大范圍對(duì)潮流進(jìn)行有效控制，可以讓線路輸送能力增大，讓其和導(dǎo)線熱極限接近，如一條500kV線路安全送點(diǎn)極限在1000MW到2000MW之間，線路熱極限為3000MW，那么在應(yīng)用FACT技術(shù)之后，就可以讓其輸送能力提升約50%~100%，而備用發(fā)電機(jī)組容量也可以從典型18%減少到15%[3]。在FACTS裝置中，靜止無功補(bǔ)償器可以對(duì)電力系統(tǒng)振蕩進(jìn)行有效消除，可以讓系統(tǒng)穩(wěn)定性得到提升。除此之外，特高壓電網(wǎng)是全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的骨干網(wǎng)架，主導(dǎo)為清潔能源的輸送，這是我國環(huán)境友好型與能源節(jié)約型社會(huì)發(fā)展的重要舉措，交流輸電的靈活性問題是交流電網(wǎng)控制研究的關(guān)鍵，在基于電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)下的電力自動(dòng)化系統(tǒng)在未來發(fā)展中需要緊密依靠柔性交流輸電系統(tǒng)的發(fā)展。

2.3 電力系統(tǒng)智能控制技術(shù)

將智能控制技術(shù)融入到電力能源產(chǎn)品的生產(chǎn)運(yùn)輸應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng)中，可以讓該系統(tǒng)得到更大的支持與保障，在未來發(fā)展中，自動(dòng)化與智能化的同步發(fā)展將是重要趨勢(shì)，也是未來電力能源產(chǎn)品生產(chǎn)運(yùn)輸資源控制模塊中最為重要的技術(shù)形態(tài)。智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用具有十分廣闊的發(fā)展?jié)摿Γ瑢?duì)于傳統(tǒng)控制技術(shù)形態(tài)面臨的疑難問題與復(fù)雜問題，它可以對(duì)其予以有效解決，在非確定性非線性電力能源應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng)對(duì)高級(jí)性應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng)相關(guān)要求予以適應(yīng)的過程中，其技術(shù)性控制效果相對(duì)充分而穩(wěn)定。現(xiàn)階段，在電力系統(tǒng)智能控制技術(shù)中，模糊方法已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，其主要是通過模糊輸入量來推導(dǎo)出模糊控制輸出，主要包含三個(gè)部分、模糊化、模糊推理以及模糊判決，如在愛爾蘭國家調(diào)度中心，就利用模糊方法對(duì)調(diào)度員負(fù)荷預(yù)測(cè)方法進(jìn)行描述，其負(fù)荷最高為230萬kW，調(diào)度員會(huì)選擇參考日負(fù)荷，然后在負(fù)荷曲線關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行負(fù)荷估計(jì)，依照曲線連接估計(jì)值，編制相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫供調(diào)度員選擇，取得效果相對(duì)較好。

3 基于電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)

隨著電力自動(dòng)化研究投入成本的加大，電力工業(yè)領(lǐng)域得到了電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)的融入。現(xiàn)階段，我國已經(jīng)取得了一定成果，在未來發(fā)展中，其本身發(fā)揮的功能與作用勢(shì)必得到提升，在輸配電、變電站、電能表、交互終端、配電網(wǎng)等多個(gè)方面，這種電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)都將得到應(yīng)用。以變電站為例，當(dāng)前情況，我國部分變電站已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無人看守的目標(biāo)，如在220kV智能變電站中，結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)與智能技術(shù)已經(jīng)可以完成自動(dòng)多層巡視工作，此類智能變電站的分層分布控制網(wǎng)絡(luò)可以分為三種類型：環(huán)形網(wǎng)絡(luò)、星型網(wǎng)和總線型網(wǎng)絡(luò)。從技術(shù)角度對(duì)其進(jìn)行分析，在其內(nèi)部主要包含計(jì)算機(jī)監(jiān)控與微機(jī)保護(hù)這兩個(gè)部分，依照部分的結(jié)構(gòu)作用可以將其分為三個(gè)層次，即間隔層（綜保繼電器、多功能電表、保護(hù)控制柜）、通信層（光纜、電纜、通信管理機(jī)、交換機(jī)）和站控層（電腦、打印機(jī)監(jiān)控屏幕）。

4 結(jié)論

基于電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)下的電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展在我國已經(jīng)取得了一定成果，動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)、柔性交流輸電系統(tǒng)和電力系統(tǒng)智能控制技術(shù)是電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的關(guān)鍵技術(shù)，在未來發(fā)展中，通過不斷研究與實(shí)踐，可以讓電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)得到更為廣泛的應(yīng)用，推動(dòng)我國電力行業(yè)的全面發(fā)展。

[1]左飛.電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)下的電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展分析[J].科技展望,2017,24：112.