電力電氣自動化控制系統的應用及發展趨勢

許銳奇 卞旭利

[摘? ? 要]文章基于智能電網建設與發展背景，圍繞電力電氣自動化控制系統的應用與發展問題做簡單的論述，總結系統應用的方向和現狀，展望其未來發展，提出促進電力電氣自動化發展的策略，共享給相關人員參考借鑒。根據技術應用研究得知，積極提高電氣自動化水平，融合智能化技術和其他科技技術，推動發電、配電、變電等的自動化與智能化發展，能夠為智能電網建設與發展目標的實現提供動力支持。

[關鍵詞]電力系統;電氣自動化控制;智能化技術

[中圖分類號]TM76 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）07–00–02

Application and Development Trend of Electric Power Automation Control System

Xu Rui-qi，Bian Xu-li

[Abstract]Based on the background of the construction and development of smart grids， around the application and development of power and electrical automation control systems， make a simple discussion， summarize the direction and current situation of the system application， look forward to its future development， and propose strategies to promote the development of power and electrical automation. Share it with relevant personnel for reference. According to technical application research， it is known to actively improve the level of electrical automation， integrate intelligent technology and other technological technologies， and promote the development of automation and intelligence in power generation， power distribution， and power transformation. It can provide power support for the realization of smart grid construction and development goals.

[Keywords]power system; electrical automation control; intelligent technology

公開數據顯示，截至2019年我國電力自動化市場規模已經超過940億元，相比2018年增長3.9%。其中，配電自動化為發展的熱門領域，占比達到65.20%，此外變電站自動化與發電自動化水平也不斷提高。智研咨詢發布報告，預計2024年市場規模將會超過1150億元。目前，電力自動化項目覆蓋率相比發展目標還有著一段距離，還存在著很大的提升空間。深度分析此課題，提出推動電力自動化發展的策略，具有現實意義。

1 電氣自動化控制系統的概述

根據現代電力電氣自動化控制系統的發展現狀分析，分層分布式計算機監控系統得到積極的應用與推廣。從管理層角度分析，劃分為兩層。其中，PC屬于管理協調層，主要負責限制報警，把控顯示報警與短信報警，發布命令和調度優化計算以及遠程通信等;下位機為執行層，主要負責相關數據信息的收集，并且執行上位機發布的命令。構建的多層結構體系中，上層是國家調度中心，利用遠程網絡，向下級發布宏觀調動計劃，并且可查看電站數據。出于保障監控設備高性能運行的目的，PC多配置2臺設備或者多臺設備，負責執行相應的任務。若某臺計算機出現運行故障，其他設備可繼續服務。設置的上位機，利用局域網實現通信;下位機主要通過總線實現通信。

2 電力電氣自動化控制系統的具體應用

2.1 電氣自動化控制系統實現方式

根據技術應用總結，電氣自動化的功能如下：

（1）人機聯系功能。構建的電氣自動化控制系統，利用允許操作的各類設備，比如計算機和鼠標等，實現實時監控數據、進行定值修訂以及電氣設備的運用調整。操作人利用系統，進行監控設置以及調整電氣設備的參數，完成相應的任務，保障電力系統安全穩定運行。

（2）計算機自動化操作、調節與控制。系統運行實踐，依據電力調度方案，科學有效執行現場控制命令，實現對相關設備的調節與控制。

電氣自動化控制系統的設計與建設，多采取以下方案：

（1）總線設計。基于網絡技術與信息技術，構建的現代化總線系統，有利于增強電氣系統的針對性，在相應的間隔中選用對應的功能，達到實際需求。發揮遠程設計理念的價值與作用，減少設備的模擬量等量和端子柜以及間隔，全面提高系統的自動化水平。

（2）遠程化設計。基于遠程化設計理念，通過靈活組態，增強系統的安全性與穩定性，既可以實現對投資成本與電纜資源的節約，還能夠實現高產出。若通訊量很大或者信號比較差，使用現場總線通訊模式存在困難，遠程監控實施難度大，甚至增加電氣的通訊量，因此多應用于小規模電氣工程。

（3）集中化設計。處理器具有較強的集中能力，肩負著重要的任務，直接影響著處理系統的效率。隨著電氣設備數量的增加，監控對象隨之增加，主機的任務較為艱巨，若增加電纜數量，則會增加電力系統的投資，加之長距離運行使得系統超負荷運轉，極易引發各類問題，推廣運用集中化監控理念，促進電氣自動化水平得到提高。

2.2 電氣自動化控制系統應用方式

目前，電氣自動化控制系統的應用，主要如下：

（1）計算機處理系統。構建的自動化控制系統中，計算機輔助系統為基礎與重要保障。其涉及到內容很多，借助計算機技術手段，助力電氣自動化控制，增強自動化控制效果。利用計算機處理系統，實現數據信息的采集，為設備運行控制和故障處理等，提供數據支持。通過系統自動實時錄入數據信息，采取集中處理措施，分析數據的異常問題或者其他問題，當檢測發現問題后，計算機系統能夠自動警告，生成運行事故序列記錄，由相應的人員負責處理。

（2）機電液系統控制。構建的機電液系統，自身具有控制機構，例如伺服機構以及機械傳動機構等。采用電氣自動化控制系統，實現對元件與設備的運行控制，增強設備運行的安全性，以免設備運行隱患的產生，同時提高系統運行的效率。

（3）設備旁路系統控制。一般來說，電氣控制對象設備有著很多旁路系統，主要為高壓旁路壓力調節設備與低壓旁路調節設備等。采用自動化控制技術手段，基于運行速度和壓力等各類數據信息，可有效保障系統安全運行^[1]。

（4）系統監視設備控制。采用電氣自動化控制系統，圍繞設備運行和運行狀態，實時采集數據信息，通過分析設備的狀態合理性，采取調整和優化措施，保障設備安全穩定運行。日常運行與檢修實踐中，發揮系統的價值與作用，結合運用檢測技術，切實提高電力系統運行的安全性與效益，創造更多的價值，助力電力持續化發展。

3 電力電氣自動化控制系統未來的發展

3.1 智能化

傳統的電氣自動化控制應用中，由控制器控制的目標很容易出現復雜且動態化變化，難以實現精準定位，極易衍生很多問題，甚至受到客觀因素的影響出現變化。若對各類因素有著更深的了解，采取精準化控制，對提高系統控制效率起到積極的作用。采用智能化技術手段，可有效應對上述情況。在電氣自動化控制方面，引入智能化技術，能夠增強智能控制器控制下系統運行的靈活性和有效性。除此之外，智能化控制器具有較強的一致性，尤其是信息處理方面，數據處理的精準性較強^[2]。

基于智能化技術手段，對部分故障問題進行診斷分析，由于設備折損和環境等多重因素的影響，難以避免產生不可抗性問題，這些問題與周圍的環境之間存在緊密聯系。采用智能化技術手段，發揮技術的診斷與修復能力，對各類問題進行深度分析，能夠為問題的處理提供有效支持。例如，利用PLC技術手段，實現繼電接觸控制機技術和計算機技術的深度融合，增強內部儲存能力，促使自動化控制系統的性能得到提高，創造更多的管理效益。配置的儲存器，應用了可編程程序，助力各類控制功能的實現和優化。傳統的PLC技術，主要是利用可編程邏輯達到控制的效果，不僅方便快捷，同時能夠保障控制效果，不過也存在著一定的缺陷。隨著PLC技術水平的提高，克服很多技術缺陷，促使控制系統整體靈活性以及控制性功能得到強化，減少系統能源消耗。將PLC技術應用到電力自動化控制系統中，發揮其數據采集和精準分析的作用，同時支撐數據計算，能夠創造更多的價值。與此同時，PLC技術還支持數據傳輸或者轉換，達到各類需求。發揮技術的價值與作用，推動智能電網的進一步發展。

3.2 配網自動化

電力自動化業務與產品的應用，主要是依據技術實現維度以及業務的定位，細化為調度管理業務、輸變電自動化業務、配電自動化業務、智能化用電業務等。眾多業務中，配電網自動化占比較大，我國提出到2020年要全面實現配電自動化覆蓋率達到90%的目標，從當前的自動化發展現狀來說，還存在著很大差距。基于智能電網整體發展的角度分析，當前配網自動化還存在著薄弱點，需加以完善和優化。實踐中要圍繞配網自動化的不足與缺陷，加大技術的研究力度，提出技術優化與完善的措施。面向配網自動化的技術需求和控制問題，綜合運用現代化控制技術，例如大數據技術、計算機技術與通信技術等，完善配網自動化的軟硬件基礎，提高其運行與調度等的自動化水平，適應智能電網的發展。整個智能電網系統涉及到發電、變電與配電等眾多環節，推動整體發展，要貫徹全面化理念，針對薄弱點采取優化與完善的措施。

3.3 裝置高性能

整個能源行業，電力系統占據著重要的地位。社會經濟與生活實踐中，電力與風能被廣泛滲透。隨著電網互聯的快速發展，加之電力系統持續擴大，對電網設備和管理方式等，有著更好的要求。現有的電力系統，高度重視保障電力安全穩定供應，研究如何實現人性化的設備與維護管理。面對上述需求，工控機被廣泛應用。例如，工業計算機RICH-300 A，不僅支持數據傳輸和備份，而且支持數據輸入。除此之外，具有防塵和快速等特點，被積極推廣運用，尤其是電力自動化領域。從電力系統的運行角度分析，難以有效預防自然災害帶來的影響，例如雪災和洪災等，若產生災害，則會造成很大的損失。若電力系統中斷，除影響生產生活外，最為重要的是影響搶險救災的開展，所以構建的電力自動化系統對工業計算機，有著較高的要求，既需要具備較強的處理能力和穩定性，也需要便于維護與升級，擁有抗干擾能力和抗震動性能等。舉例分析，工業計算機RICH-300 A4U可上架工業控制計算機，面向能源系統與工業現場應用需求設計。整機使用的是SHB-950長卡搭配13槽無源底板PBP-13L4。通過特殊的單門設計，同時配置機箱面板鎖，機箱前面板提供系統電源以及復位按鈕，根據系統狀態LED指示燈，能夠掌握電源與硬盤的運行狀態。設計的系統，配置了帶有雙滾珠風扇的高性能冷卻系統，可提供所需的氣流，實現對主要部件的冷卻處理，有效降低電力供應中斷的時間，外部的USB與串口以及并口等，能夠連接各類外部設備，方便數據傳輸和備份以及輸入。系統有著較強的抗干擾性能和強電磁兼容性能等，確保電力系統工作站處于惡劣環境下保持長時間運行。

3.4 低能耗

基于電氣自動化控制系統持續化發展的角度分析，如何提高電力系統運行安全性和降低能源消耗，為研究的重點內容與方向。一方面，電力系統生產與運行，會消耗很多的能源與資源，基于環境保護與效益目標實現的角度，積極探索低能源消耗的方法。積極優化電氣自動化控制系統的性能，降低整體運行的能源消耗，有著重要的意義。另一方面，智能電網背景下設備自動化運行及管理的水平不斷提高，系統安全運行面臨新形勢，要隨之轉變安全管理模式和方法，創造更多的效益。這需要從提升電力電氣自動化控制系統運行性能和效益的角度入手，創新和優化控制系統，增強設備的控制能力，實現系統的集成化，開發更多適應智能電網發展的功能，實現電力電氣自動化的價值與作用。

4 結語

綜上所述，電力電氣自動化系統的應用，依托計算機技術和高性能的軟硬件，集成各類設備與系統，實現電力系統運行的管控，實時監測設備的運行狀態，處理設備運行故障，創造更多的價值。文中結合電力電氣自動化系統的應用現狀，圍繞智能化和低能耗等方面的發展進行分析。

參考文獻

[1] 馬國棟.電氣自動化控制系統的應用及發展趨勢研究[J].石化技術，2020，27（5）：199，170.

[2] 耿志軒.我國電氣自動化控制系統的應用及發展趨勢[J].湖北農機化，2020（7）：60.