淺談電氣工程及其自動化技術下的電力系統自動化發展

李娟婷

摘要：隨著科技的發展和經濟社會的進步，人們對能源質量及服務水平的期望要求也越來越高，傳統發電及送電系統也不斷面臨著技術革新與優化升級等問題。此外，隨著自動化控制技術在電力系統中的廣泛應用以及控制策略的日益優化，更加智能優化、完善成熟的控制技術也逐步實現。鑒于此，本文首先分析了電力系統自動化技術發展歷程;其次，詳盡闡述了當前電力系統的自動化控制框架;最后，對電力系統智能化進行了相關展望，具有一定的工程參考價值。

關鍵詞：電力系統自動化;數字信息;智能運維;

1引言

根據電能生產以及分配方式，電力系統自動化涵蓋七個方面：電網調度自動化，火電廠自動化，水電站綜合自動化，電力系統信息自動傳輸系統，防事故自動化、電力系統自動化裝置和電力行業管理系統自動化，并以此形成一個分級的自動化系統。最高層由一般總調度中心組成，最低層由區域調度中心，區域變電站和區域電廠構成，中層則由省（市）調度中心，樞紐變電站和直屬電廠組成。在每個級別中，發電廠，變電站，配電網等構成多級控制系統及多級管理系統[1]。

電力系統自動化的主要目標是確保電源的電能質量（頻率和電壓），確保系統運行的安全性和可靠性，并提高經濟效率和管理效率，提升終端用電用戶滿意度和使用效率等。電力系統自動化實現了從單個部件到部分甚至整個系統領域的廣泛發展，并切實提高了電力系統數據監控的全過程、全流程呈現維度、數據的集成采集質量以及區域電力系統的穩定控制水平等。此外，原有電力系統也實現了由單一功能向多樣化和集成化綜合功能發展的趨勢[2]。

2電力系統自動化的發展歷程

在20世紀中期以前，電力系統容量相對較小，約為數百萬千瓦，最大單機容量也不超過10萬千瓦。電力系統的自動化主要局限于單一化自動裝置，其應用主要集中在安全保護和過程自動調節等生產控制環節。

20世紀中葉左右，電力系統規模已發展到數千萬千瓦，單機的發電容量也超過20萬千瓦，并形成了電網的區域互聯，電力系統規模的擴大對系統的穩定性、調度的經濟性以及綜合自動化技術提出了更高的要求。工廠自動化大規模采用發電設備的單元集中控制，逐步應用基于離線仿真計算的模擬調頻裝置和經濟型配電裝置，遠程通信技術也得以廣泛應用。

從20世紀70年代到80年代，一套具備完整數據監測、運行控制等功能的電網實時監控系統（SCADA）開始出現并得以廣泛應用。對200，000kW以上的大型火電機組采用實時安全監控和閉環自動啟停過程控制，微型計算機技術廣泛用于各種自動調節裝置和繼電保護裝置中，數字化通信技術在電力系統自動化中的應用也逐步成型。

經過數十年的研發，隨著計算機管理技術、通信和控制技術的進步，新時代的電力自動化系統無疑已成為集計算機、通信、控制、電力設備和電力電子于一體的綜合自動化控制系統。電力系統自動化對市場信息的處理能力及處理量等綜合因素變得越來越龐大和復雜，數據范圍也越來越寬泛。大數據、物聯網、云計算、機器學習等熱門學科也逐漸開始應用于電力系統自動化中，新技術的應用對實現整個電力系統的良好閉環控制、系統故障監測與診斷以及提升終端用戶交互滿意度體驗等方面都取得良好的效果，并對未來電力系統的自動化發展產生著深遠影響[3]。

3基于SCADA平臺的綜合電力系統自動化整體架構

基于SCADA平臺的綜合電力系統自動化整體架構是基于監控一體、物聯網和大數據等現代信息網絡技術的，實現電力系統的動態數據及設備狀態信息整合，形成動態數據監測、運行維護管控、智能調度、能耗分析為一體的綜合電力自動化系統，實現電力系統的創新發展和效率提升。-基于機器學習的電力系統自動化整體架構如圖1所示。

綜合電力自動化系統可分為三層：

1）數據采集層，為了滿足綜合電力自動化系統的需求，需要獲取如下相關數據：電力系統運行數據、終端設備狀態數據、一次側終端用戶用能數據等。數據層采用開源式數據運算工具，結合具體聚類分析算法，通過可視化的方式定制數據提取、轉換和加載過程，實現從關系型數據庫表到數據平臺分布式存儲的數據同步功能。

2）數據融合層，結合系統辨識及機器學習算法，進行數據的清洗整理，建立綜合能源運維管控模型，并進行相關模型參數優化。綜合電力系統自動化模型是大數據云平臺的具體實現，在大數據云平臺上構建基礎數據服務和微應用服務，為電力系統自動化管控運維應用的實施提供了較好的數據支撐。

3）智能決策層，在電力系統動態模型的基礎上，根據發、送、調度及用電系統的具體需求構建綜合電力系統自動化平臺，最終實現電力系統的故障預測預警、終端缺陷閉環管理、實時動態數據監測以及調度優化。

4電力系統智能化控制技術

1）機器學習在電力系統自動化中的應用

機器學習作為新時代發展最快的研究學科之一，在各個領域的應用也越來越普遍，與此同時，能源行業的數字化趨勢也為機器學習技術在電力行業的應用創造了新機遇。通過機器學習技術可以更為準確地預測電力系統設備故障、動態數據監測以及發電系統設備的運行狀況等，并可以實現對終端用戶的深度交互。

2）物聯網技術在電力系統自動化中的應用

物聯網時代的發展，正深刻影響著各行各業生產方式的重大變革，物聯網技術應用在電力系統中也發揮著不容小覷的作用。物聯網技術在電力系統中的應用能夠充分滿足用戶對電力使用的需求，同時優化資源配置，確保電力供應的安全性、可靠性和經濟性，滿足環保約束，保證電能質量，適應電力市場化發展等，從而實現對用戶可靠、經濟、清潔、互動的電力供應和增值服務。

3）云計算在電力系統自動化中的應用

云計算作為一種分布式大規模計算模式，已廣泛應用于現代化生產之中，并對信息化產業鏈產生著深遠影響。云計算技術在電力系統中的應用能夠最大程度的提高系統工作效率，避免資源浪費，并對提高供電質量及提升用戶滿意度方面有深刻意義。

5結語

本文結合工程實際，對電力系統自動化技術的發展進行了簡要闡述，并分析了基于SCADA平臺的電力系統自動化的整體架構，詳盡介紹了其工作原理及工作模式，對實際工程應用有一定的工程參考價值。目前，智能化技術在電力系統自動化中的應用還不夠成熟，需要相關的技術從業人員要積極提高技術水平，通過不懈的努力來提高和完善大數據、物聯網、云計算等技術在電力系統行業的應用水平，進而推動電力系統的整體發展，實現電力系統自動化技術的量變到質變。

參考文獻

[1]姚程福.電氣自動化技術在火力發電中的應用[J].城市建筑，2014（4）：169.

[2]趙楊，丁寶峰，杜翠女.淺談電氣自動化技術在火力發電中的創新與應用[J].硅谷2011（3）：93-94.

[3]王鶴.淺談電力系統調度自動化及其發展方向[J].科技風，2017（25）：191.