淺談電力系統(tǒng)自動化及應(yīng)用

摘要：電氣自動化技術(shù)是對電氣設(shè)備進行控制，使其達到預(yù)定的目標(biāo)。電氣自動化技術(shù)極大程度上降低了傳統(tǒng)方式上工作人員在操作過程中的出錯率，并使生產(chǎn)效率得到提高，為工作人員減少了一定的工作量，使工作人員的壓力減少，從而使得所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品的質(zhì)量得到一定的保障。隨著社會的不斷進步，人們對電力的需求量逐漸增多，電氣自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中具有重要意義，保證所供應(yīng)的電力更穩(wěn)定，保障了居民的生活，同時促進國民經(jīng)濟快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；自動化技術(shù)；控制要求

1、電氣自動化監(jiān)控技術(shù)在發(fā)電廠的應(yīng)用

1.1 電廠用電系統(tǒng)的特點

發(fā)電廠是整個電力系統(tǒng)電能的直接來源，它的安全可靠性將直接影響整個電力系統(tǒng)的安全可靠性。廠用電設(shè)備數(shù)量眾多而且布置分散，一般分散安裝于各配電室和電動機控制中心，不方便運行集中的管理。發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)是一個配電系統(tǒng)的同時又和外部電網(wǎng)的輸電系統(tǒng)相連，這就造成了廠用電系統(tǒng)電壓等級復(fù)雜性和廠用電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，同時也對廠用電保護的配置和整定提出了較高的要求。前面提到電氣電動化保護自動裝置可靠性高，動作速度快，在電廠用電系統(tǒng)中應(yīng)用電氣自動化技術(shù)可以確保發(fā)電廠的運行安全穩(wěn)定性滿足電力系統(tǒng)的要求。

2、電廠電氣自動化監(jiān)控技術(shù)及其發(fā)展趨勢

電廠電氣自動化系統(tǒng)主要包含遠程監(jiān)測保護終端、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)以及監(jiān)控中心三大部分。遠程監(jiān)測保護終端是指分布在發(fā)電現(xiàn)場的實現(xiàn)對電氣設(shè)備保護、監(jiān)測功能的電氣自動化設(shè)備，它是發(fā)電廠中監(jiān)測、保護工作的具體執(zhí)行機構(gòu)。由于廣泛采用先進的電子技術(shù)，遠程監(jiān)測保護終端可靠性高、速度快、穩(wěn)定性好，它的應(yīng)用是電廠用電系統(tǒng)可靠運行的強有力的保障；數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)是電廠電氣自動化系統(tǒng)的重要組成部分，在遠程監(jiān)測保護終端獲取數(shù)據(jù)后必須保證數(shù)據(jù)正確傳輸?shù)奖O(jiān)控中心才能夠確保整個系統(tǒng)的正常運行，發(fā)電廠運行電壓等級高，對數(shù)據(jù)傳輸過程中的電磁輻射干擾強，目前電廠一般采用電纜現(xiàn)場總線和光纖通信的方式來傳輸數(shù)據(jù)，將高電壓對數(shù)據(jù)的影響降到了最低；監(jiān)控中心是電廠電氣自動化系統(tǒng)和監(jiān)控人員交互的平臺，通過它監(jiān)控人員可以對電廠各類電氣設(shè)備進行實時監(jiān)控、管理。

未來電廠電氣自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是嵌入式工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和綜合化智能技術(shù)的運用。

2.1 變電站自動化

變電站是電力系統(tǒng)中兩個或多個電壓等級的聯(lián)系樞紐，是電能傳輸配送的重要環(huán)節(jié)，變電站自動化的實現(xiàn)將大大提高整個電網(wǎng)自動化的水平，提高電網(wǎng)的安全可靠性。

變電站自動化主要包括兩個重要內(nèi)容，一方面是對正常運行時的電氣設(shè)備進行監(jiān)視和操作，收集變電站運行數(shù)據(jù)，另一方面是對故障設(shè)備的迅速切除，恢復(fù)電力系統(tǒng)正常運行。正常運行時，測量、監(jiān)視設(shè)備利用先進的電氣自動化技術(shù)完成電氣量的采集和傳輸工作。發(fā)生故障時，繼電保護裝置動作，完成故障設(shè)備的切除，確保正常部分繼續(xù)穩(wěn)定運行。

變電站自動化的發(fā)展技術(shù)主要經(jīng)歷了三個階段，常規(guī)性的電磁式設(shè)備目前正逐步被電腦化的智能裝置取代。早期變電站自動化設(shè)備是電磁式的且功能單一、相互獨立。隨著技術(shù)的發(fā)展，變電站自動化技術(shù)正由單一功能、相互獨立向數(shù)字化、多功能、一體化發(fā)展，各二次設(shè)備相互融合。在不久的將來，變電站將有可能實現(xiàn)完全的數(shù)字化。

2.2 電網(wǎng)調(diào)度自動化

電網(wǎng)調(diào)度自動化就是應(yīng)用電氣自動化技術(shù)對電網(wǎng)運行狀態(tài)進行監(jiān)測，并采集電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)，然后利用專有的通信網(wǎng)絡(luò)將采集的數(shù)據(jù)傳送到調(diào)度中心，由調(diào)度中心完成電力系統(tǒng)的電力負荷預(yù)測以及狀態(tài)估計并自動完成各發(fā)電廠的出力分配，在確保用戶用電的前提下優(yōu)化了能夠有效優(yōu)化電力結(jié)構(gòu)。電網(wǎng)調(diào)度自動化是是電力生產(chǎn)企業(yè)由傳統(tǒng)走向現(xiàn)代化的重要一步，是整個電力系統(tǒng)能否實現(xiàn)自動化控制的重要一環(huán)。

電網(wǎng)調(diào)度自動化的作用主要有三個方面：

①實時監(jiān)控電網(wǎng)的運行狀態(tài)，確保安全可靠供電、確保電力用戶使用高質(zhì)量的電能。

②在確保電力系統(tǒng)安全可靠運行的基礎(chǔ)上，按照經(jīng)濟效益最大化、線路損耗最小化的原則進行電力調(diào)度，減少電能在在電力線路上的損耗，以最小的單位千瓦時電能能源消耗率發(fā)電，達到相同發(fā)電量時能源消耗最少的目的。

③增強調(diào)度自動化手段，利用先進的控制方法分析電網(wǎng)運行的安全性，并提供最優(yōu)化的事故處理對策，一旦發(fā)生事故在最短的時間內(nèi)切除事故范圍內(nèi)的設(shè)備并及時派出修理人員處理事故，保障電力系統(tǒng)正常運行部分不受干擾，避免或減少事故造成的重大損失，提高電力系統(tǒng)運行的安全可靠性。

3、供配電系統(tǒng)中的電氣自動化應(yīng)用

供配電自動化是指在供配電系統(tǒng)中應(yīng)用電氣自動化技術(shù)，實現(xiàn)供配電管理的自動化及事故情況下的監(jiān)測、保護、控制。目前，電氣自動化技術(shù)在供配電系統(tǒng)中已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用，原先由人工操作的高、中壓供電系統(tǒng)正越來越多地使用先進的計算機系統(tǒng)進行操控，這樣做既提高了供配電的自動化水平又提高了供配電系統(tǒng)的可靠性，同時也保證了員工的操作安全。在供配電系統(tǒng)中，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)對斷路器、繼電保護等保護裝置的自動控制，一旦電流超過額定值時，供配電系統(tǒng)就可以實現(xiàn)自動跳閘，避免了供配電系統(tǒng)設(shè)備損壞和故障的進一步擴大。電氣自動化在供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包含數(shù)據(jù)采集與控制和保護作用。

3.1 數(shù)據(jù)采集與控制（SCADA）

數(shù)據(jù)采集與控制主要包括供配電系統(tǒng)運行參數(shù)的采集、電網(wǎng)電能遠程計量、用戶電能質(zhì)量監(jiān)控以及設(shè)備故障事件報警。

其中供配電系統(tǒng)運行參數(shù)的采集主要涉及配電網(wǎng)節(jié)點電壓、系統(tǒng)頻率等關(guān)鍵參數(shù)，數(shù)據(jù)采集以后必須方便運行人員觀察才能夠成為有效數(shù)據(jù)，配電自動化要求采集的這些參數(shù)的數(shù)值能夠在配電監(jiān)控室的計算機顯示屏上實時顯示出來，并對其進行必要的保存。一旦參數(shù)超出系統(tǒng)正常運行的范圍，監(jiān)控系統(tǒng)須向操作人員發(fā)出報警信號并采取必要的保護措施。

電能遠程計量監(jiān)測主要是指不借助用戶端的電度表，在供配電中心直接測量與記錄電力用戶的實際用電量。不僅有效減少了抄表員的工作量，也方便了電力用戶查詢自己的用電量。

故障報警事件監(jiān)測是基于負荷管理、地理信息系統(tǒng)（AM/FM/GIS）對供配電系統(tǒng)在工作的過程中事故的檢測。如果系統(tǒng)中出現(xiàn)故障，智能化供配電系統(tǒng)就會發(fā)出警報聲，并通過地理信息系統(tǒng)將故障發(fā)生點的坐標(biāo)發(fā)給監(jiān)控中心，方便技術(shù)人員快速順利地找出并排除故障，確保供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性。

3.2 電氣自動化的保護功能

保護功能主要是通過饋線自動化（即故障定位、隔離、非故障區(qū)段的供電恢復(fù)）以及繼電保護裝置等自動化技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)的。自動控制裝置能夠?qū)┡潆娫O(shè)備運行過程中產(chǎn)生的故障進行有針對性的監(jiān)測與動作，及時出判斷故障類型，快速的切除故障設(shè)備，減小故障影響范圍，確保配電網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定運行。

總結(jié)

電氣自動化是電力系統(tǒng)發(fā)展的必要趨勢，電氣自動化技術(shù)能夠及時發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中存在的故障，并對問題及時處理，從而使得電力系統(tǒng)的運營狀態(tài)更為穩(wěn)定。電氣自動化系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，提升了供電過程的安全性及穩(wěn)定性，同時降低了電力企業(yè)投入的成本，從而達到提高電力企業(yè)經(jīng)濟效益的目的。

作者簡介：陳新華，男，1987.10.23，遼寧省，助理工程師，研究方向電力系統(tǒng)及自動化。

（作者身份證號碼：211422198710231257）