工業電氣自動化在電力系統中的應用

王雪松

中國神華國際工程有限公司，北京 100007

0 引言

從電氣自動化的發展歷程能夠發現，我國電氣自動化在電力系統中的應用已經發展了五十余年，但我國的電氣自動化綜合水平和發達國家相比仍然存在一定差距。改革開放后，我國科學技術水平提升速度驚人，工業電氣自動化逐漸展現出自身的巨大優勢。在電力系統中應用電氣自動化的過程中，需要對電氣自動化技術進行不斷完善和創新，鮮明地展現其技術的專業性和應用廣泛性的特點。

1 我國電氣自動化技術發展過程

由于初期技術水平和經濟條件等原因的限制，電氣自動化發展受到一定打擊。隨著近年來我國經濟實力的不斷壯大，科學技術改革也使科技領域不斷取得創新突破，電氣自動化的發展越來越迅速，應用越來越普及。同時，由于可編程邏輯控制器（PLC）技術的發展以及IEC 61131標準的頒布，多媒體技術和互聯網被應用到更多的社會領域之中，也使工業電氣自動化在電力系統中的應用有了突破性表現。

1.1 編程結構趨于標準化

由于沒有統一的規定性標準，傳統的電氣自動化器件生產廠商按照各自的生產標準執行，初期的電氣自動化元件市場也沒有專業人員管理，市場呈現混亂局面。多種器件的使用功能、具體型號及定義名稱都有著較大的差異，工作人員不能對各種元件進行準確應用和組合管理，電氣自動化水平較低。IEC 61131標準頒布后，各種電器零部件都能夠被統一規劃和管理，使電氣系統在使用的過程中應用效率也有了大幅度提高[1]。

1.2 分散控制系統廣泛普及

由多臺計算機對生產過程中的多條控制回路進行控制，同時能夠集中獲取、集中控制以及集中管理數據，這種新型自動控制系統即分散控制系統，也被稱為分布式控制系統。在電氣自動化系統中，需要對每個運行組成的部分分別進行管理和調控，并且要協調好設備與設備、設備與線路間的關系，使用分散控制系統能夠針對所需設備下達指令，將整個電氣自動化系統拆分為模塊化的小型系統，在需要時從終端分別進行控制，能夠自由調節和組建各個系統，可操控性和安全性有較大提升。

1.3 整合網絡編程與實際操作規范

目前我國的電氣自動化系統主要是運用互聯網技術、計算機技術等。應用電氣自動化的過程中，通過應用互聯網技術形成了具有網絡特點的編程指令和技術操作規范，構建了系統化的電氣自動技術平臺。隨著互聯網技術和計算機網絡日新月異地發展，操作電氣自動化技術的界面和過程變得更加完善和便利，能夠被企業單位中的工作人員所輕松掌握，受到了較為廣泛的應用推廣，也極大地降低了相關工作人員在維護和修理電氣自動化系統的難度。

2 工業電氣自動化技術在電力系統中的應用

2.1 應用工業電氣自動化技術運算電力系統數據

PLC通過使用能夠編程的存儲器，在存儲器內部儲存程序，進行控制順序、定時和計數、執行邏輯運算等提供給使用者的指令，能夠通過模擬和數字輸入及輸出控制各種機械和生產過程。這是一種計算機技術和繼電接觸控制系統融合的產物，近年來被廣泛應用于電力系統自動化中，充分彌補了傳統控制系統接線煩瑣、靈活性和操控性較差、耗費能源過高等缺陷[2]。

PLC技術能夠對數據進行運算、傳送、排序、轉換以及歸納整合等操作，對數據采集和分析處理有著非常優異的效果，這些得到的數據同時能夠轉換到其他智能設施中發揮控制作用。常見數據能夠控制無人控制的柔性制造系統等相關大型系統，也能夠在過程控制系統中發揮效果。

近年來，水利和電力系統在國家經濟中發揮著越來越重要的作用。過去水力發電廠一般是應用繼電控制器對輔助系統進行操控，隨著技術水平的發展，目前大多數發電廠都采用PLC控制系統代替繼電控制器，從而有效減少了資源浪費，提高了經濟效益。通過應用PLC控制系統，電廠企業及相關輔助車間的工作效率得到了有效提高，能針對單一工作流程，通過終端發出指令對信息模塊進行個體化控制，針對全廠運作，通過和終端總線進行連接，協調整個工廠的生產活動。

PLC技術的過程控制是指控制一些不受人為因素影響的模擬量，如空氣溫度和流量等，通過將模擬量和數字量間的DA進行轉換，完成控制模擬變量的過程[3]。PLC基本結構示意如圖1所示。

圖1 PLC基本結構示意圖

2.2 應用工業電氣自動化技術保障電力系統的使用安全

電力系統的首要前提是使用安全，許多業界專業人才加大了對電力系統繼電保護理論的科研力度，鉆研電氣自動化技術核心，并結合國內外的先進技術理論和國內社會實際應用情況將其應用到電力系統的繼電保護設備之中，通過計算機技術、人工智能技術、網絡通信技術、模糊理論及自適應理論等多種技術手段，推動電力保護設備進入智能化時代，從而提升整個電力系統使用的穩定性和安全性[4-5]。

2.3 應用工業電氣自動化技術檢測電力系統故障

電力系統最關鍵的是運行性能和穩定性，為滿足目前社會生產和人們日常生活不斷增加的用電需求，要將電力系統在運行過程中存在的安全隱患降到最少。傳統的電力系統故障排除工作是由工作人員逐個排查，雖然有一定成效，但滯后性較為明顯，總體效果不盡如人意。應用電氣自動化控制技術中的實時監測系統，能對電力系統在運行狀態過程中的每一部分都進行實時監控，預測可能存在的安全隱患，排除出現的安全故障問題[6-7]。相關工作人員也可以將自動化技術的預測結果作為參考和借鑒，分析問題出現的原因，提出行之有效的解決措施，消除電力系統運行過程中的安全隱患，保證運行的穩定性和可靠性。

3 工業電氣自動化在電力系統中應用的未來發展態勢

從目前電力系統的發展態勢來看，我國未來電氣自動化技術會與世界頂尖技術融合，從更高層面上實現計算機技術與電氣自動化技術的結合。目前國家電工委員會已經推出了關于IEC 61850標準的電氣自動化系統產品，我國也已經積極開展針對相關標準的研發活動，推動國內工業電氣自動化技術水平向國家標準靠攏。由于計算機網絡和移動終端技術的普及，未來電氣自動化技術以及其他專業技術都會融合計算機網絡與移動終端，多媒體技術將會逐漸成為社會領域各產業鏈中的核心科技。

4 結束語

我國電力系統中的電氣自動化技術起步相比發達國家較晚，在一些關鍵技術領域上與國外有一定差距，因此要積極學習其成功經驗，根據我國電力系統中的實際情況和技術水平發展自動化系統，同時深刻認識到電氣自動化技術在我國電力系統中發揮的關鍵作用。應用了工業電氣自動化技術的電力系統在管理模式和運行系統上都有了較大變化，出現的各種新興技術和理論結構也使得電力系統更加豐富和完善。相關工作人員要努力提高自身專業素質，探究更加科學和先進的電氣自動化技術，保證整個電力系統穩定和安全運行，為人們生活和國家工業生產提供服務。