電子信息技術(shù)在電力自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

許楚佳

（廣東億能電力股份有限公司 廣東省廣州市 510663）

近年來電力系統(tǒng)的覆蓋范圍不斷增加、組織結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，給系統(tǒng)運行管理帶來了新挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)以人工調(diào)控為主的模式，顯然無法支持現(xiàn)階段電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全運行。在大數(shù)據(jù)時代，依托電子信息技術(shù)提升電力系統(tǒng)的自動化、智能化水平，一來用自動化設(shè)備代替人工，實現(xiàn)了對電力系統(tǒng)的全過程、自動化控制，節(jié)約了人力、提高了效率；另一方面還能通過數(shù)據(jù)采集、智能分析、科學(xué)決策，在保障系統(tǒng)運行穩(wěn)定、防止電力能源浪費等方面發(fā)揮突出作用。因此，從行業(yè)發(fā)展趨勢來看，基于電子信息技術(shù)創(chuàng)新電力自動化系統(tǒng)成為必然趨勢。

1 電力自動化系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

電力自動化系統(tǒng)，以電網(wǎng)中廣泛分布的各類前端裝置（如傳感器、儀表等）為基礎(chǔ)，動態(tài)采集關(guān)鍵設(shè)備的運行參數(shù)和狀態(tài)信息；以通信裝置為紐帶，將采集到的各類信息反饋給控制中心的計算機；以人工智能為核心，對海量數(shù)據(jù)開展分析，作出科學(xué)決策，生成相應(yīng)指令，再利用通信裝置將控制指令發(fā)送給前端的動作元件，完成電力調(diào)度等一系列控制任務(wù)。

在上述運行流程中，運用到了多種電子信息技術(shù)，例如計算機技術(shù)、通信技術(shù)、人工智能技術(shù)、傳感器技術(shù)等等。每一種技術(shù)下，由相應(yīng)的硬件設(shè)備支持技術(shù)功能的實現(xiàn)，并且在終端計算機的統(tǒng)一控制下，協(xié)調(diào)運行，保障了整個電力自動化系統(tǒng)的可靠性、高效性。現(xiàn)階段，電力自動化系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了狀態(tài)監(jiān)測、故障自檢、智能決策、自由調(diào)度、節(jié)能運行等多種功能的一體化，為電力企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。下一步，電力自動化系統(tǒng)還將依托新型電子信息技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，向經(jīng)濟實用性、安全可靠性、服務(wù)人性化等方向發(fā)展，從而在電力行業(yè)中發(fā)揮更加顯著的作用，為推進電力事業(yè)發(fā)展起到積極幫助。

2 電力自動化系統(tǒng)中應(yīng)用的電子信息技術(shù)

2.1 配電網(wǎng)自動化技術(shù)

基于電子信息技術(shù)的配電網(wǎng)，其核心組成有變壓器、控制終端、通信裝置和架空線路等。近年來，越來越多的分布式電源相繼連入配電網(wǎng)，在緩解用電緊張現(xiàn)象和保障用電需求等方面有積極作用，但是其弊端也不容忽視。例如配電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性和安全性等，都受到了不同程度的干擾。這種情況下，以人工為主的配電網(wǎng)控制模式不能有效應(yīng)對各種潛在隱患，配電網(wǎng)自動化技術(shù)應(yīng)運而生。在電子信息技術(shù)的支持下，為配電網(wǎng)自動化控制提供了多種新型方案，例如并網(wǎng)點保護計劃、過電流和過電壓保護計劃、逆功率保護計劃等等，大幅度提高了配電網(wǎng)的運行安全。近年來，人工智能技術(shù)的發(fā)展讓配電網(wǎng)自動化和智能化水平得到了進一步提升。通過構(gòu)建基于智能終端的一體化管理平臺，讓配電網(wǎng)在電能精準(zhǔn)分配、安全可靠運行等方面保持了優(yōu)勢。

2.2 調(diào)度自動化技術(shù)

電力調(diào)度是提高電能利用率，保障電網(wǎng)穩(wěn)定運行和電力持續(xù)供應(yīng)的關(guān)鍵。由于電力系統(tǒng)覆蓋范圍廣，且不同地區(qū)、不同類型的客戶，在用電需求上也存在明顯差異。傳統(tǒng)以人工為主的調(diào)度模式，需要花費較長的時間用來制定調(diào)度計劃，電網(wǎng)調(diào)度的時效性差。基于電子信息技術(shù)的調(diào)度自動化系統(tǒng)，一方面是提高了調(diào)度效率，從接收調(diào)度請求到自動生成調(diào)度計劃，再到終端系統(tǒng)控制完成調(diào)度任務(wù)，在短時間就可以高效完成，保證了供電的穩(wěn)定和持續(xù)；另一方面，還能夠?qū)崟r監(jiān)測電力系統(tǒng)的負荷量，根據(jù)反饋信息修正調(diào)度計劃，對提高電能品質(zhì)和體現(xiàn)出經(jīng)濟性也有積極幫助。除此之外，調(diào)度自動化控制系統(tǒng)還能夠提供設(shè)備狀態(tài)預(yù)估、系統(tǒng)負荷量預(yù)測、調(diào)度經(jīng)濟性分析等一系列功能。

2.3 變電站自動化技術(shù)

自動化運行和智能化監(jiān)測，是變電站自動化技術(shù)的2 個關(guān)鍵功能。作為電力系統(tǒng)中的核心組成，變電站的作用是調(diào)節(jié)電壓以滿足客戶的用電需求和保障電網(wǎng)的安全運行。近年來，得益于電子信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，變電站無人值守成為了行業(yè)發(fā)展趨勢，在降低人工成本和實現(xiàn)自動調(diào)壓方面均有明顯的優(yōu)勢。變電站自動化中包含的電子信息技術(shù)有信息處理技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、智能檢測技術(shù)等；核心設(shè)備有變壓器、互感器、斷路器等。一方面，利用傳感器等前端裝置，可以實現(xiàn)對變電站各類設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測，保證其始終維持正常工況運行；另一方面，又能夠借助于通信技術(shù)，實時接收客戶的請求或管理員的指令，然后通過變電站的控制終端，發(fā)出相應(yīng)的指令，實現(xiàn)了電能分配和電壓調(diào)節(jié)，提高電能傳輸效率。

2.4 故障診斷自動化技術(shù)

電力自動化系統(tǒng)在運行期間，受到設(shè)備老化、惡劣環(huán)境等諸多因素的影響，出現(xiàn)故障不可避免。一些特殊故障還有可能引起連鎖反應(yīng)，對周邊的電氣設(shè)備、線路等產(chǎn)生干擾，嚴重情況下還會造成電力系統(tǒng)局部癱瘓。因此，對于電力系統(tǒng)的運行工況必須要實時監(jiān)測，并且根據(jù)監(jiān)測信息完成工況分析，實現(xiàn)故障的精準(zhǔn)判斷和自動診斷。電子信息技術(shù)的應(yīng)用使得故障診斷自動化成為了可能。首先，電力系統(tǒng)在運行期間，電氣設(shè)備的運行數(shù)據(jù)會統(tǒng)一上傳到本地數(shù)據(jù)庫中。計算機將本地數(shù)據(jù)庫中采集到的實時狀態(tài)數(shù)據(jù)，與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進行比對。如果實測數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)一致，或者在正常范圍之內(nèi)，則說明系統(tǒng)運行良好；反之，則說明有異常運行狀態(tài)，從而實現(xiàn)了故障的自動識別。由于電力自動化系統(tǒng)中包含了大量的設(shè)備、儀器，故障診斷自動化技術(shù)的應(yīng)用有助于實現(xiàn)故障早發(fā)現(xiàn)、早控制，有助于降低故障損失。

2.5 專家決策控制技術(shù)

人工智能作為現(xiàn)代電子信息技術(shù)的重要組成，在電力系統(tǒng)的智能化運行、自動化控制方面有著廣泛應(yīng)用前景。以往的電力自動化系統(tǒng)，終端機在接收到異常信號或故障信息后，只能發(fā)出警報提醒管理員做進一步處理，自身不具備故障分析和應(yīng)急處理的能力，往往錯過了防控故障的最佳時機，給電力系統(tǒng)運行安全構(gòu)成威脅。而專家決策控制技術(shù)的應(yīng)用，以前端設(shè)備反饋的故障信息、異常信號作為基礎(chǔ)，利用專家知識、經(jīng)驗做出準(zhǔn)確判斷。在發(fā)布警報的同時，自動生成應(yīng)對方案，以及采取應(yīng)急控制措施，例如控制電力系統(tǒng)中的保護裝置，將故障設(shè)備進行安全隔離，避免造成連鎖反應(yīng)，從而達到了故障范圍最小化的控制效果。基于AI 的專家決策系統(tǒng)，利用專家?guī)熘斜４娴暮Ａ繑?shù)據(jù)，由計算機模擬人類專家快速、精準(zhǔn)作出判斷，因此能夠應(yīng)對電力自動化系統(tǒng)運行中各類復(fù)雜地、專業(yè)地問題，在保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行方面發(fā)揮了突出作用。

3 電子信息技術(shù)在電力自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 不同電子設(shè)備的兼容性差

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，功能各異的新型電子設(shè)備得到了開發(fā)和運用。一方面，這些電子設(shè)備提供了多樣化的功能，例如通信傳輸、狀態(tài)監(jiān)測等；另一方面，不同類型的電子設(shè)備在同一個電力自動化系統(tǒng)中運行，相互之間因為執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，容易出現(xiàn)無法兼容的現(xiàn)象。例如，控制終端需要收集前端裝置反饋的狀態(tài)參數(shù)，進行分析判斷運行工況。但是不同裝置反饋的狀態(tài)參數(shù)，其存儲格式并不相同。一些采用特殊格式存儲的數(shù)據(jù)，計算機不能正常識別和讀取，變成了一串毫無價值的亂碼。控制終端無法掌握電力系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)，也就無法準(zhǔn)確的完成電力調(diào)度和故障處理。

3.2 電子信息技術(shù)的更新速度慢

電子信息技術(shù)的迭代速度極快，電力自動化系統(tǒng)只有不斷運用新技術(shù)、引進新設(shè)備，才能在保證自身穩(wěn)定與可靠運行的基礎(chǔ)上，基于電力用戶的需求提供更加豐富的應(yīng)用功能。由于企業(yè)方面投入的經(jīng)費有限，重視程度不高，導(dǎo)致電力自動化系統(tǒng)中使用的各類信息技術(shù)沒有緊跟行業(yè)前沿發(fā)展趨勢進行動態(tài)更新。例如，近年來AI 和VR 技術(shù)在電力自動化系統(tǒng)中得到了創(chuàng)新應(yīng)用，技術(shù)人員利用VR 技術(shù)，實時展示電力系統(tǒng)各個部分的運行狀態(tài)，真正實現(xiàn)了可視化監(jiān)控，這就為遠程故障分析提供了參考。很多電力系統(tǒng)由于電子信息技術(shù)更新速度慢，這類新技術(shù)尚未推廣使用，限制了電力系統(tǒng)功能的發(fā)揮。

3.3 電子信息技術(shù)的安全性問題

電力自動化系統(tǒng)在彰顯應(yīng)用優(yōu)勢和提供豐富功能的同時，本身也存在諸多安全隱患。近年來，因為自動化系統(tǒng)故障，導(dǎo)致電力中斷、電壓波動等問題，給客戶和電力企業(yè)造成巨大經(jīng)濟損失的事故時有發(fā)生。以上文中提及的故障診斷自動化技術(shù)為例，控制終端需要接收前端設(shè)備反饋的實時狀態(tài)或數(shù)據(jù)，實現(xiàn)運行監(jiān)測和故障判斷。如果電力自動化系統(tǒng)在運行過程中，由于外界干擾或者設(shè)備老化，導(dǎo)致監(jiān)測裝置、通信裝置出現(xiàn)了故障。那么控制終端就無法順利接收反饋信息，自然也就無法做出響應(yīng)和給出判斷，電力系統(tǒng)不受控制，很容易出現(xiàn)運行事故。因此，如何保障電子信息技術(shù)的應(yīng)用安全，也是必須要考慮的問題。

4 電力自動化系統(tǒng)中電子信息技術(shù)的優(yōu)化策略

4.1 重視系統(tǒng)設(shè)計，保證系統(tǒng)整體兼容

為了提供更加多樣而實用的功能，近年來電力自動化系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，各類電子設(shè)備的數(shù)量和種類也在不斷增加。技術(shù)人員在應(yīng)用電子信息技術(shù)時，必須要從整體角度做好系統(tǒng)設(shè)計，以功能和需求為出發(fā)點，以保障系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟運行為目標(biāo)，選擇相應(yīng)的電子設(shè)備，在兼顧實用性的基礎(chǔ)上，盡可能的簡化系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)。同時，還要對數(shù)據(jù)存儲格式作統(tǒng)一規(guī)定，執(zhí)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，保證電力自動化系統(tǒng)中信息傳遞的高效性。在實現(xiàn)信息資源共享的前提下，保證系統(tǒng)整體兼容和運行高效。后期在進行電力自動化系統(tǒng)的功能擴展時，也要遵循現(xiàn)有的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，保證系統(tǒng)兼容性和可靠性。

4.2 重視技術(shù)創(chuàng)新，保障系統(tǒng)運行穩(wěn)定

加快推進電子信息技術(shù)創(chuàng)新，依托技術(shù)紅利能夠為電力系統(tǒng)的功能拓展和運行穩(wěn)定提供強有力的技術(shù)保障。重視技術(shù)創(chuàng)新，并基于自身需求有選擇性的引進新技術(shù)，成為新時期電力自動化系統(tǒng)發(fā)展的必然途徑。電力企業(yè)一方面要具備創(chuàng)新意識，并設(shè)立專項的預(yù)算，為技術(shù)的自主創(chuàng)新，或者是新技術(shù)的引進提供物質(zhì)保障；另一方面還要立足于電力自動化系統(tǒng)的運行需要，從實際出發(fā)，關(guān)注電網(wǎng)運行需要、客戶用電需求，在綜合考慮多方面因素的基礎(chǔ)上，將新技術(shù)不斷應(yīng)用到電力自動化系統(tǒng)中。另外，在電子信息技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用中，還應(yīng)安排技術(shù)人員對電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性進行實時觀測，保證運行可靠、穩(wěn)定。

4.3 重視安全保護，防止系統(tǒng)安全漏洞

我們在享受電子信息技術(shù)為電力系統(tǒng)運行提供多種便利的同時，也必須重點關(guān)注電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性。一種措施是定期做好電力自動化系統(tǒng)的運行監(jiān)測，包括硬件和軟件方面。對于監(jiān)測裝置、傳感裝置、通信裝置等硬件設(shè)備，應(yīng)定期檢查運行工況，如果出現(xiàn)靈敏度下降、通信質(zhì)量差等情況，應(yīng)及時進行更換。對于控制系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)等軟件部分，除了定期進行系統(tǒng)維護與軟件升級外，也要安裝一些安全防護軟件，掃描發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的漏洞或隱患，然后由維護人員進行相應(yīng)的處理，保證電力自動化系統(tǒng)安全、可靠運行。只有兼顧安全性與實用性，才能讓電子信息技術(shù)在電力自動化系統(tǒng)中發(fā)揮更大的應(yīng)用價值。

5 結(jié)語

推行電力自動化系統(tǒng)，無論是保障電網(wǎng)自身的穩(wěn)定運行，還是節(jié)約電能和提升效益，均有積極幫助。電力系統(tǒng)自動化運行和智能化控制的實現(xiàn)，需要電子信息技術(shù)的支持，具體又包含了人工智能技術(shù)、調(diào)度自動化技術(shù)、配電網(wǎng)自動化技術(shù)等。在應(yīng)用電子信息技術(shù)時，還要從整體角度開展系統(tǒng)設(shè)計，保證系統(tǒng)兼容性和運行穩(wěn)定性。特別是安全方面，采取定期檢測的方式，或者是啟用安全防護軟件，保障電力自動化系統(tǒng)的經(jīng)濟性、安全性和高效性，才能讓電力用戶和電力企業(yè)實現(xiàn)“雙贏”。