電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展

曹旭紅

（天津國(guó)電津能熱電有限公司，天津 300304）

0 引 言

自動(dòng)化技術(shù)是發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行電力傳輸，完成控制、調(diào)度和管理的自動(dòng)化運(yùn)行的技術(shù)。電氣系統(tǒng)通常由發(fā)電、供電和用電組成，且電氣系統(tǒng)的先進(jìn)程度可以衡量國(guó)家的綜合國(guó)力水平[1]。本文分析電器系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，展望未來技術(shù)趨勢(shì)，以期對(duì)深度發(fā)掘設(shè)備自動(dòng)化的應(yīng)用起到一定的指導(dǎo)作用。

1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)

如今國(guó)內(nèi)已經(jīng)完成了大電網(wǎng)、大電站、高參數(shù)機(jī)組、（特）高電壓輸送以及高度自動(dòng)化控制技術(shù)的轉(zhuǎn)變。電器系統(tǒng)的運(yùn)行要求盡量達(dá)到用戶的用電要求，保證供電的可靠性，保證電能電壓、頻率和波形的質(zhì)量[2]，進(jìn)而提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

圖1 自動(dòng)化控制流程圖

系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)要求完善的管理和控制，使其在安全、高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上正常運(yùn)行難以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前，通過人工監(jiān)控很難實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全、高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)，需大量使用電器系統(tǒng)的自動(dòng)設(shè)備[3]。

1.2 電力系統(tǒng)自動(dòng)化

系統(tǒng)自動(dòng)化完成了從單一功能轉(zhuǎn)變到綜合化功能的過程，歷經(jīng)了2個(gè)發(fā)展階段。

（1）單一功能自動(dòng)化階段：有故障自動(dòng)切除裝置、自動(dòng)操作和調(diào)節(jié)裝置、長(zhǎng)距離信息裝置的自動(dòng)化設(shè)備，是早年間較為原始的自動(dòng)化發(fā)展程度。

（2）綜合自動(dòng)化階段：由單個(gè)裝置和設(shè)備代替之前兩個(gè)或多個(gè)分離的系統(tǒng)和設(shè)備所進(jìn)行的工作。圖1為綜合自動(dòng)化運(yùn)行過程圖。

1.3 電力系統(tǒng)自動(dòng)化的應(yīng)用

1.3.1 電站自動(dòng)化技術(shù)

采用大參數(shù)、高容量火力發(fā)電機(jī)組，是國(guó)內(nèi)電站發(fā)展的重要趨勢(shì)。機(jī)組裝機(jī)容量的增加，使機(jī)組參數(shù)測(cè)量點(diǎn)不斷增多，對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)回路數(shù)量和控制技術(shù)復(fù)雜性增加，且發(fā)電過程要求高度的控制精確性。因此，要求設(shè)備在不需要人為干預(yù)的條件下完成預(yù)期的目標(biāo)，提高生產(chǎn)力和產(chǎn)品質(zhì)量，完成手動(dòng)無法完成的功能，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化。圖2為電站在變負(fù)荷運(yùn)行下各級(jí)指令優(yōu)化方法。

1.3.2 變電站自動(dòng)化技術(shù)

變電站的自動(dòng)化技術(shù)是指對(duì)于系統(tǒng)中的二次設(shè)備，通過系統(tǒng)優(yōu)化和組合，采用高性能計(jì)算機(jī)、通信裝置以及信號(hào)反饋處理技術(shù)，完成對(duì)變電站的主要設(shè)備和輸配線路的監(jiān)視、測(cè)量、控制和保護(hù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。

圖2 電站系統(tǒng)自動(dòng)化指令控制

1.3.3 配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)

配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)是指在電網(wǎng)實(shí)際分配負(fù)荷指令的過程中，通過對(duì)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)和采集，利用收集到的數(shù)據(jù)分析整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行狀況，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制和調(diào)節(jié)，完成對(duì)電網(wǎng)用戶的供電任務(wù)。

2 電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)

2.1 智能保護(hù)和變電向綜合自動(dòng)化轉(zhuǎn)變

智能保護(hù)和變電逐漸向綜合自動(dòng)化方向轉(zhuǎn)變，通過對(duì)電保護(hù)的研究，將人工智能技術(shù)、模糊理論、綜合自動(dòng)控制技術(shù)、自適應(yīng)技術(shù)以及通信技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于最新的繼電保護(hù)系統(tǒng)，使其具備智能控制技術(shù)，從而較大程度地提高系統(tǒng)的安全性。

2.2 系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)

對(duì)負(fù)荷進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性監(jiān)測(cè)和系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真建模，從而使其具備實(shí)時(shí)仿真預(yù)測(cè)功能。可對(duì)電力企業(yè)員工的崗前培訓(xùn)進(jìn)行系統(tǒng)教學(xué)、仿真等，是一種有效的培訓(xùn)手段。

2.3 電力系統(tǒng)的智能控制

電力系統(tǒng)智能控制的主要特點(diǎn)為強(qiáng)非線性、變參數(shù)動(dòng)態(tài)模型系統(tǒng)、多目標(biāo)尋優(yōu)特性、在多種運(yùn)行工況下和發(fā)生故障時(shí)具有魯棒性以及在本地和異地不同控制器間需要協(xié)調(diào)控制等。智能控制系統(tǒng)模型應(yīng)具備的主要功能有自主適應(yīng)、自主學(xué)習(xí)和自主組織功能等。

2.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的應(yīng)用

通常，發(fā)電廠有著諸多非線性復(fù)雜系統(tǒng)，符合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的功能性。因此，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概念應(yīng)用于電站系統(tǒng)，具有高度可行性。

2.5 AI人工智能加持

結(jié)合電力系統(tǒng)的發(fā)展需求，將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于電力系統(tǒng)設(shè)備，可對(duì)運(yùn)行分析、事故警報(bào)、運(yùn)行故障判斷以及設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行突破，開發(fā)電力系統(tǒng)智能控制理論與應(yīng)用技術(shù)，提升電力系統(tǒng)在運(yùn)行中的智能性。

3 結(jié) 論

電力系統(tǒng)自動(dòng)化的先進(jìn)程度是衡量國(guó)家綜合國(guó)力水平的重要參考內(nèi)容。本文對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并對(duì)未來技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行了研究總結(jié)。