數字技術在電力電氣自動化中的應用

國電建投內蒙古能源有限公司 崔志成

對于電力行業而言，在數字技術的推廣應用中，電力行業自動化程度不斷提升，電力企業的生產效率、生產安全性及可靠性均得到大幅提升，為企業發展提供了可靠保障。為了充分發揮字數技術的優勢，保證電力電氣自動化水平的提升，要求數字技術在實際應用中，對其優勢、特點要有充分了解，認識到應用過程中存在的問題，并通過有效的應對措施解決現有問題，以提升電力電氣自動化水平。

1 數字技術概述

1.1 數字技術的特點

近年來，數字技術在諸多領域內廣泛應用，作為智能化與高新技術聯合的產物，數字技術在電力電氣自動化中應用，實現了電力電氣自動化管理，使電力生產成本最大限度的降低。與其它技術相比，數字技術融合了計算機、互聯網及信息技術等類型，可靠性相對更高，將數字技術與高端智能技術相結合，實現了管理流程的持續優化，使管理措施也能不斷改進。

例如，在自動化設備中應用光纖技術，對設備在運行過程中存在的安全隱患及問題能夠及時發現，使自動化生產的安全性及生產效率均得到提升，也充分表現出數字技術的優勢，提升了數字化、網絡化模塊的發展。通信技術、計算機技術作為電力電氣自動化生產中的關鍵技術，此類技術的發展與進步對自動化管理的目標能否實現有直接影響，具體應用時，通過合理配置、篩選設備，可促使自動化系統的科學性與運作效率進一步提升，滿足現代電力生產中對統一性與整體性的需求。尤其是合理利用通信技術，實現對相關信息資料的全面獲取，一定程度上實現了統一標準，使電力電氣自動化系統的智能化水平不斷提升，在提升工作效率的同時，降低了管理成本。

此外，與國外發達國家相比，我國數字技術的應用時間還比較短，在實際應用過程中還存在諸多問題，如規范性缺乏、標準不同意、人才隊伍不完善等，尤其是支撐技術運行的基礎相對薄弱，智能化聯網程度還不健全等，對數字技術的應用及推廣均產生一定制約，因此在電力電氣自動化系統發展中，對數字技術進行不斷探索具有重要意義。

1.2 數字技術的應用優勢

操作性強。在現代計算機技術發展基礎上，數字技術應運而生，在實際應用中最顯著的特征之一即為操作性強，因此在電力電氣自動化生產中，數字技術也被作為主要技術得到應用，顯著的提升了生產效率[1]。由于數字技術在其發展中，是互聯網計算技術為操作平臺，具有邏輯性強、反饋迅速及簡潔等特點，其數字技術同時具備信息識別、模擬的功能，在電力電氣自動化生產中應用，對運營成本可有效控制，且對人工操作中容易出現的問題能有效規避。此外，借助計算機平臺組成的終端在應用中，數字技術一體化也得到實現，即工作人員能夠通過計算機屏幕直接反饋信息，并下達相關指令，完成自動化系統操作任務。

穩定性高。數字技術在應用中最顯著的優勢之一為穩定性高，數字技術在電力電氣自動化生產中應用不但對生產模式及操作過程進行了優化，更重要的是提高了生產效率及自動化生產過程的可靠性。同時，數字化的操作與反饋機制使得人工與設備之間的接觸時間大幅減少，在異常操作控制中發揮出了重要作用，也充分顯示出電力電氣自動化生產中數字技術的應用提高了生產過程的穩定性。

成本投入低。借助數字技術對電力電氣自動化生產運行過程中的異常、故障進行診斷、保養及維修，不但能夠使設備的使用壽命得以延長，同時人力資源投入減少、零部件儲存量減少，均使投入成本降低。工作人員對電力電氣自動化生產過程中的成本利用數字技術進行控制。從以往的應用實際情況來看，數字技術應用中操作系統的開放性更強，在對樣品進行檢測的同時實現數字錄入的功能，降低了時間、物力及人力成本的投入。

圖1 電力電氣自動化系統組成

2 電力電氣自動化中數字技術的應用

2.1 GOOSE虛擬端子技術

數字技術在諸多應用中，最常用的技術之一為GOOSE虛擬端子技術。傳統電力電氣自動化系統在運行中，繼電器接口中會卡入或流出諸多節點信號，而在現階段光纖技術大范圍應用且不斷優化，光線接口逐漸替代了一對一接口連接方式，基于黑匣子原理，在于設備外部特顯結合的同時進行保護，統一了各設備的傳輸協議，可有效改善設備二次回路性能，簡化了工程調試。

此外，以往設備結構中接口數量比較多，而GOOSE虛擬端子技術在應用后，設備接口數量大幅減少，有效減少了因接口不良引起的不良事件發生率，設備運行的安全性與可靠性得到提升，且因接口數量減少接線數量也減少，布線方面對空間的要求也降低。以往電力電氣自動化系統在信號傳輸方面主要通過點對點傳輸的形式進行，而GOOSE虛擬端子技術在應用后，系統中各設備間在信息傳遞時可實現直接通信傳輸，各設備間的工作處于協調狀態，在出現相同問題時不同設備能及時作出響應，配合跳合閘功能，強化了遙控裝置功能；基于系統端設置，端子對非電量信息科進一步控制，對以往二次回路功能不足的問題能有效彌補。

2.2 通信技術

數字技術中，通信技術是重要的技術類型，其中網絡通信技術的使用頻率非常高。在當前高新技術不斷快速發展的情況下，電力電氣自動化技術也逐漸向無人化、遠程化與智能化方向發展，在這一發展過程中，對通信技術的要求也不斷提高。需要注意的是，在單片機技術發展影響下，多數單片機都具備數字化功能，而數字技術在電力電氣自動化中應用后，通過對單片機數字化功能進行利用，實現了處理系統信息的目標，能使系統信息以數字化形式呈現出來，然后通過數字通信線路進行遠程傳輸，相關人員接受到傳輸來的信息后進行相應處理，發出控制指令信息，信息再沿原路傳回單片機系統并執行控制指令，實現系統控制的目的[2]。

目前單片機技術也在快速發展，新型單片機不但保留了原有的數字化功能，同時又具備了網絡通信功能，單片機的遠程信息傳輸的簡單性更高。就電力電氣自動化系統而言，對電力信息進行傳輸或監控過程中，很多時候需要利用智能終端來完成，導致信息在傳遞時的速率相對較慢，且傳輸過程中因電磁干擾問題導致信息傳輸的完整性也受到影響。而光纖通信技術在應用后，信息通過光信號進行傳遞，電磁干擾問題得到有效解決，信息傳輸的可靠性與安全性大幅提升。此外，現代電力電氣系統設計中，采用統一的、規范的接口，系統兼容性更高、擴展性更強，通過TCP/IP傳輸協議，利用光線通信實現內部信息的傳輸。

2.3 微處理器

從處理器發展趨勢來看，目前處理器體積越來越小，尤其是數字技術告訴發展的背景下，處理器體積變得越來越小，但其性能卻越來越強大，運算能力更強，并出現了單片機系統，與早期電腦處理器的運算效果極為接近，具備標準I/O端口，各通信協議實現了有機的融合，信息傳輸時效性也得到提高。且單片機在發展中，部分單片機具備AD轉化功能，對傳統數字邏輯電路有效的進行了替代，系統功能大幅增強的同時，電路體積更小，電力電氣自動化功能水平大幅提升，對一些復雜的控制流程能更好的控制[3]。此外，合理利用單片機功能，一定程度上擴展了系統功能，達到系統功能優化與創新的目的。

2.4 智能終端技術

數字技術中，智能終端也是重要的技術之一，在電力電氣自動化中應用對系統保護水平有提升作用。如電力電氣系統中應用智能終端控制技術，對跳閘進行雙重保護，實現遠程信號發送與測控，系統整體運行的安全性與可靠性提升[4]。此外，智能終端技術應用中，數字化程序接口的應用，為電力電氣自動化運行提供了更理想的條件，保證了執行系統與電位系統之間通信的順利連接。

3 電力電氣自動化中應用數字技術存在的問題與對策

3.1 存在問題

智能技術目前尚不完善，對于電力電氣自動化操作系統而言，操作流相對復雜，盡管隨著數字技術的應用，對復雜流程的執行與處理能力得到了提升，簡化了操作流程，財力、人力資源也得到了節約[5]。但由于數字技術發展尚未成熟，在具體應用中也會因經驗的缺乏，導致數字技術與計算機數據在關聯時完善性不足，在對信息資源轉化時，需借助計算機轉換才能完成，導致計算機運行的工作強度增大。

技術人員技能參差不齊。在電力電氣自動化系統運行中，技術人員的操作能力水平直接決定系統運行的效果。而目前技術人員對數字技術的優勢并未完全掌握，在具體應用中還存在明顯的局限，無法靈活應用，導致數據共享目標的實現受到阻礙，對電力電氣自動化系統功能的完全實現產生不利影響；對電力電氣自動化設備維護的不足。自動化設備是數字技術在應用中的基礎，設備如果無法正常運行，數字技術的特點、優勢就難以實現。而目前對自動化設備的保養、維護力度還存在明顯不足，影響了數字技術的應用效果。

3.2 解決對策

重視數字技術的完善程度。為將數字技術的應用價值充分發揮出來，對數字技術的優勢要充分進行挖掘，探索數字技術與其它技術之間的融合，并通過在電力電氣自動化系統中的應用實踐，不斷積累與總結經驗，使技術水平得到提升，降低因技術不足導致的計算機運行強度增加。同時優化系統運行程序，使電力設備的辨別能力與控制能力不斷提升，不斷提高數字技術在電力電氣自動化中應用的效率。

提升人員綜合能力與專業能力。為減少人為因素對數字技術的應用成效產生的不良影響，就需對技術人員的能力不斷進行提升，幫助技術人員樹立代碼控制意識，使其自動化操作水平進一步得到完善；要求技術在日常工作中注重對數字技術的學習，通過培訓與學習提升自身的能力。

加強對自動化設備的維護。自動化設備在日常使用過程中，維護人員應重視對設備的零部件進行檢查與維護，對設備運行中可能出現的故障、隱患及時發現與處理，保證設備處于正常運行狀態。此外，環境因素對電力電氣自動化設備運行的穩定性、安全性有較大的影響，所以對室內運行的設備要做好防潮防護，保證運行環境處于干燥狀態，避免潮濕環境影響設備的正常運行；如設備處于室外環境，還需做好防雷處理，避免雷擊影響設備的運行安全。

4 結語

綜上所述，電力電氣自動化中應用數字技術，提升了信息處理能力、系統工作效率以及工作效益，同時數字技術也以其顯著的優勢在諸多領域內得到廣泛應用。盡管數字技術在電力電氣自動化領域內的應用范圍不斷擴大，在實際應用中受到的影響也增多，導致應用效果受到影響。所以，實際應用中需要對數字技術的優勢充分挖掘，不斷完善數字技術，提升技術人員的技術能力及綜合素質，對自動化設備加強維護與保養，保證設備的正常運行，充分發揮數字技術的優勢，促使電力電氣自動化進一步發展。