電力系統(tǒng)自動化發(fā)展趨勢及新技術(shù)的應(yīng)用探討

夏璐佳

（華自科技股份有限公司，湖南 長沙 410000）

電力行業(yè)的發(fā)展能力，直接決定著國內(nèi)未來一段時間的經(jīng)濟(jì)創(chuàng)造能力，具有經(jīng)濟(jì)支撐功能。社會各類行業(yè)中電力資源占據(jù)重要位置，是推動各行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的關(guān)鍵因素。

新時期電力行業(yè)發(fā)展迎來全新機(jī)會，加強(qiáng)電力系統(tǒng)更新，豐富系統(tǒng)功能，可保證電力系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。為此，以新技術(shù)為出發(fā)點(diǎn)，研究電力系統(tǒng)的智能運(yùn)行方式，具有研究價值。

1 電力系統(tǒng)的未來走向

1.1 智能性

自動化科技的主要表現(xiàn)是“系統(tǒng)智能”。未來電力系統(tǒng)的發(fā)展需融合多樣性AI科技，顯著增強(qiáng)電力系統(tǒng)運(yùn)行的智能性，以此保證電力程序運(yùn)行的平穩(wěn)性，降低意外問題的發(fā)生可能性。AI作為智能科技的主要項(xiàng)目，廣泛融合于國內(nèi)各行業(yè)，從低端用電設(shè)備發(fā)展至交通識別，AI技術(shù)表現(xiàn)出較強(qiáng)的智能優(yōu)勢，可顯著增強(qiáng)各行業(yè)的工作能力。

現(xiàn)階段，AI發(fā)展處于初始階段，尚未融合多個行業(yè)。先進(jìn)性較強(qiáng)的AI技術(shù)，可模擬人類的思考方式進(jìn)行場景分析，相比人類思維更具數(shù)字計算能力，能夠快速得出精確的計算結(jié)果，極具量化決策功能。如果在電力系統(tǒng)中有效融合AI技術(shù)，可獲得功能完成、運(yùn)行高效的供電系統(tǒng)，促使電力程序進(jìn)入更智能的運(yùn)行層次。AI技術(shù)融合后可高效分析供電程序的運(yùn)行效果，判斷系統(tǒng)故障的發(fā)生可能性。

如果排查出系統(tǒng)故障問題，可及時采取有效措施，高效消除系統(tǒng)故障，防止風(fēng)險擴(kuò)大。此外，AI技術(shù)表現(xiàn)出較強(qiáng)的技術(shù)學(xué)習(xí)能力，能夠持續(xù)性分析供電設(shè)備的運(yùn)行情況，進(jìn)入功能的自動更新環(huán)節(jié)，以此增強(qiáng)電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行能力，保證系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。

1.2 遠(yuǎn)程運(yùn)行

初期運(yùn)行的電力系統(tǒng)，工作人員的系統(tǒng)權(quán)限較少，可用的硬件設(shè)施是由工業(yè)終端、延展測控工藝組合而成，由此降低了系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)管效果，無法保障人員對系統(tǒng)的管控效果，難以維持電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量?，F(xiàn)階段，研發(fā)出電力系統(tǒng)具備遠(yuǎn)距離操控能力，此技術(shù)功能尚未完善，系統(tǒng)流通性不高，表現(xiàn)出移動設(shè)備的系統(tǒng)管控優(yōu)勢。此種遠(yuǎn)距離操控平臺，能夠有效增強(qiáng)人員的系統(tǒng)管控能力，可達(dá)到控制成本、減少硬件資源消耗問題。為此，遠(yuǎn)程控制技術(shù)的研發(fā)項(xiàng)目，將會成為電力系統(tǒng)未來發(fā)展的必然選擇。

1.3 在線監(jiān)管

網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管科技的融合，可增強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)控儀表、系統(tǒng)控制程序之間的信息交互能力，是數(shù)據(jù)共享、信息交互的關(guān)鍵路徑，有助于增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)信息傳輸質(zhì)量，增強(qiáng)電力程序運(yùn)行能力。在線監(jiān)管科技可自主構(gòu)建功能完善的數(shù)據(jù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，積極回收各類供電設(shè)備的數(shù)據(jù)資料，建立各設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸橋梁，形成多節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)交互體系，有利于構(gòu)建結(jié)構(gòu)完整的電力程序。現(xiàn)階段國內(nèi)開發(fā)電力系統(tǒng)，給出了更高層次的系統(tǒng)性能需求，力求保證系統(tǒng)監(jiān)管有效性。為此，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管科技的研發(fā)項(xiàng)目，會成為未來國內(nèi)電力系統(tǒng)發(fā)展的主流應(yīng)用。

2 電力系統(tǒng)融合的新技術(shù)表現(xiàn)

2.1 智能視覺

（1）智能視覺科技的融合優(yōu)勢。國內(nèi)多個行業(yè)融合了智能科技，顯著增強(qiáng)了行業(yè)自身的運(yùn)作能效。電力體系開發(fā)自動化運(yùn)行項(xiàng)目時，可積極融合智能科技，加強(qiáng)自動化功能的運(yùn)行能力。智能科技融合優(yōu)勢集中于“數(shù)據(jù)運(yùn)算”方面，能夠保證圖像資料獲取的精準(zhǔn)性，可顯著增強(qiáng)國內(nèi)電力系統(tǒng)的視覺信息捕獲能力。利用智能視覺科技，加強(qiáng)系統(tǒng)遠(yuǎn)程遙控，保證系統(tǒng)升級的智能性，積極優(yōu)化系統(tǒng)功能，展現(xiàn)出系統(tǒng)無人運(yùn)行優(yōu)勢。無人監(jiān)管情況下智能系統(tǒng)可自主檢監(jiān)測供電狀態(tài)，合理調(diào)配各項(xiàng)科技聯(lián)合供電，積極控制誤操作形成，保證系統(tǒng)操作的規(guī)范性。

現(xiàn)階段，智能視覺科技具有較高的適應(yīng)性，代表技術(shù)為“紅外圖像檢測”。此技術(shù)可進(jìn)行高精度監(jiān)測，監(jiān)測操作較為簡便，極具技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢。

（2）紅外圖像融合線路去噪的應(yīng)用分析。圖像處理。設(shè)備終端處理圖像信息，顏色極易受到光照干擾，RGB彩圖無法有效提取圖像的各項(xiàng)關(guān)鍵資料，一般需要灰度處理彩圖。RGB圖片是一種適用于工業(yè)行業(yè)的顏色劃分規(guī)范，R表示紅色，G表示綠色，B表示藍(lán)色，借助對3種藍(lán)色的變化分析，采取顏色疊加方式獲取更多類型的色彩。RGB標(biāo)準(zhǔn)可獲取人類視覺可查看的各類顏色，作為當(dāng)前顏色系統(tǒng)的主要工具。彩圖灰度處理后會表現(xiàn)出較高噪聲問題。為此，降噪處理彩圖，可有效還原彩圖信息，為電力設(shè)備故障檢測提供便利條件。

去噪效果對比。架空線路紅外采集圖片資料的信噪比介于20～30dB之間，

信噪比較高表示采集結(jié)果失真性越明顯。各類算法去噪效果對比如表1所示。

表1 各類算法去噪效果對比

由表1可知，中值濾波方式用于紅外采集圖像處理，具有較強(qiáng)的去噪效果，在信噪比最大值、結(jié)構(gòu)相似性方面明顯優(yōu)于另外兩種算法。為此，智能視覺融合電力系統(tǒng)時，可加強(qiáng)紅外圖像處理，融合多種去噪算法，提升圖像處理的精細(xì)性，切實(shí)強(qiáng)化電力系統(tǒng)的圖像加工能力，增強(qiáng)架空線路圖像采集的有效性。

2.2 動態(tài)監(jiān)管

（1）動態(tài)監(jiān)管新技術(shù)的電力融合優(yōu)勢。國內(nèi)各項(xiàng)監(jiān)控程序逐步完成了智能科技的融合，證實(shí)智能科技的監(jiān)管功能。各類行業(yè)均需使用監(jiān)控程序，輔助人們完成各項(xiàng)監(jiān)測工作，及時給出異常警報。人力監(jiān)管表現(xiàn)出時間局限、精力不足等問題，智能監(jiān)控體系的創(chuàng)建，需要更多資源，比如科技融合、監(jiān)管人員、監(jiān)控室設(shè)計等。各項(xiàng)投入工作可顯著增強(qiáng)監(jiān)控程序的運(yùn)行能力，促使企業(yè)獲得更多收益。

智能科技融合，主要表現(xiàn)在智能監(jiān)管的有效性。在線管控各系統(tǒng)的運(yùn)行情況，排查電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)異常，及時給出數(shù)據(jù)分析結(jié)果，保證異常排除的精準(zhǔn)性，降低事故形成的可能性。

（2）北斗計費(fèi)新技術(shù)的電力融合應(yīng)用分析。①計費(fèi)新技術(shù)概述。電力北斗系統(tǒng)以北斗定位科技為主要支持，確保電力方位鎖定的準(zhǔn)確性。智能電網(wǎng)的高效運(yùn)行主要依賴于遠(yuǎn)程調(diào)度平臺。借助北斗服務(wù)開展多種電力監(jiān)管工作，比如鎖定供電系統(tǒng)位置、采集供電設(shè)備資料，以此保障設(shè)備檢測的準(zhǔn)確性?，F(xiàn)階段，北斗監(jiān)管開發(fā)的計費(fèi)功能以按時段方式為主。電力行業(yè)給予的位置服務(wù)表現(xiàn)出區(qū)域廣泛性、類型多樣性、環(huán)境復(fù)雜性、設(shè)備數(shù)量多等特點(diǎn)。按時段進(jìn)行用電計量，難以保障電力北斗程序的運(yùn)行效果。因此，對電力服務(wù)位置開展計費(fèi)服務(wù)，作為電力北斗監(jiān)管的主要方式。②電力北斗計費(fèi)平臺的性能分析。如表2所示是北斗新技術(shù)計費(fèi)與原有計費(fèi)方式的效果對比。

表2 計費(fèi)方式對比

由表2對比可知，北斗新技術(shù)融合構(gòu)建的計費(fèi)監(jiān)管平臺，相比初期使用的計費(fèi)系統(tǒng)，在服務(wù)頻次計費(fèi)、高速計算、明細(xì)查詢等方面，均表現(xiàn)出系統(tǒng)優(yōu)異性，可作為電力系統(tǒng)融合新技術(shù)的重要課題，確保各地區(qū)電力計費(fèi)監(jiān)管的智能性。

2.3 FACTS技術(shù)

（1）FACTS技術(shù)融合意義。FACTS技術(shù)運(yùn)行可保證電力系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量，加強(qiáng)交流電網(wǎng)的整體監(jiān)管效果，使電力系統(tǒng)處于優(yōu)質(zhì)狀態(tài)。此種科技融合，能夠有效控制電力傳輸支出。DFACTS技術(shù)融合與FACTS技術(shù)具有相同功能，可高效獲取供電質(zhì)量問題，給出供電質(zhì)量的優(yōu)化建議。

（2）FACTS技術(shù)融合電力系統(tǒng)的具體表現(xiàn)。FACTS技術(shù)融合電力體系擁有全面的供電評價體系。

①靈敏度。電力系統(tǒng)運(yùn)行時使用FACTS技術(shù)評價系統(tǒng)運(yùn)行的靈敏性，可簡化各項(xiàng)無用計算程序，提升電力系統(tǒng)的運(yùn)行速度。靈敏度評價主要參看電力供應(yīng)狀態(tài)、供電量、電力控制情況三個因素。靈敏度評價結(jié)果可用于電力靜態(tài)運(yùn)行方面，表現(xiàn)出計算高精度、用電安全評價性等技術(shù)優(yōu)勢。

②特征值。FACTS技術(shù)利用供電特征值評價電力程序運(yùn)行電壓的平穩(wěn)性。當(dāng)供電系統(tǒng)內(nèi)部電壓、功率有浮動時，均會改變特征值。

③負(fù)載率。FACTS技術(shù)評價電力系統(tǒng)運(yùn)行容量最大值使用“負(fù)載率”，以此反映當(dāng)前運(yùn)行系統(tǒng)的電量負(fù)載能力。如果負(fù)載計算結(jié)果較小，證明電力線路可順應(yīng)未來電力系統(tǒng)的各項(xiàng)負(fù)荷需求。如果負(fù)載率結(jié)果較高，說明電力線路已經(jīng)承載較多負(fù)載。

負(fù)載率=線路功率值×線路可承受的功率最大值-1

④電壓穩(wěn)定裕度。選擇電力系統(tǒng)特定運(yùn)行時間，對線路接入持續(xù)升高的功能，以此判斷線路能夠承受的電壓最大值，作為電壓穩(wěn)定裕度的評價結(jié)果。

電壓穩(wěn)定裕度=（極限功率-常態(tài)功率）×極限功率-1×100%。

⑤暫態(tài)穩(wěn)定裕度。FACTS技術(shù)利用暫態(tài)穩(wěn)定裕度判斷電力系統(tǒng)的故障嚴(yán)重性。評價故障嚴(yán)重程度期間，參照電力系統(tǒng)動能變化范圍進(jìn)行計算。

暫態(tài)穩(wěn)定裕度=（動能減少范圍-動能增加范圍）×動能增加范圍-1。

⑥線損。FACTS技術(shù)評價電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性使用“線損”指標(biāo)，以此綜合反映電網(wǎng)資源規(guī)劃質(zhì)量、生產(chǎn)調(diào)度的有效性、電能綜合管理能力。

線損=線路電流2×線路電阻。

FACTS技術(shù)借助各項(xiàng)指標(biāo)，高效評價電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，給予供電質(zhì)量管理有效方向，具有較強(qiáng)的評價結(jié)果決策功能。

2.4 電網(wǎng)智能調(diào)度

智能調(diào)度可保障電力系統(tǒng)各項(xiàng)資料的采集有效性，顯著強(qiáng)化電網(wǎng)調(diào)度程序的安全性，有效預(yù)測電力程序的運(yùn)行效果。各地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度方式表現(xiàn)出差異性，縣級區(qū)域電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)容量較小，服務(wù)器選擇多數(shù)為商用終端。市級區(qū)域電網(wǎng)調(diào)度容量相比較大，對供電管轄范圍內(nèi)的各類型變電站進(jìn)行高效監(jiān)管，保證配電效率。自動化科技研發(fā)時確定智能調(diào)度項(xiàng)目，此功能可全面獲取電力系統(tǒng)的運(yùn)行資料，切實(shí)提升電網(wǎng)調(diào)度的有效性。

智能調(diào)度平臺的建立以消化大量無用數(shù)據(jù)、加強(qiáng)電力資源均衡分配為目標(biāo)，有效緩解電力系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)載問題，切實(shí)增強(qiáng)電網(wǎng)各項(xiàng)資源的調(diào)度能效。初期電網(wǎng)調(diào)度工作主要由人工完成，進(jìn)行人工電網(wǎng)調(diào)度，此種調(diào)度方法較為簡單，新時期，人工智能科技的融合，可引入深度學(xué)習(xí)科技加強(qiáng)電網(wǎng)用電預(yù)測，適用于多種用電場景，高效調(diào)度電網(wǎng)資源，增強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)度的風(fēng)控能力，切實(shí)發(fā)揮智能調(diào)度功能。

在智能調(diào)度體系中融合知識圖譜展示方法，可給出多種調(diào)度決策建議，提升調(diào)度有效性。智能調(diào)度系統(tǒng)創(chuàng)建整體參數(shù)設(shè)計：系統(tǒng)電壓200V，系統(tǒng)電流150A，系統(tǒng)頻率120Hz。經(jīng)實(shí)踐調(diào)度發(fā)現(xiàn)：深度學(xué)習(xí)與知識圖譜聯(lián)合構(gòu)建智能調(diào)度平臺，具有較強(qiáng)的電網(wǎng)調(diào)度能力，能夠有效挖掘電力數(shù)據(jù)信息，提升電力資料的處理質(zhì)量，完整展示調(diào)度區(qū)域的電力使用特點(diǎn)，確保電網(wǎng)調(diào)度決策的有效性。

3 結(jié)語

綜上所述，國內(nèi)各項(xiàng)活動量的增加，對供電質(zhì)量、供電平穩(wěn)性提出了更高要求。加強(qiáng)電力行業(yè)發(fā)展，構(gòu)建智能電力體系，成為電力行業(yè)技術(shù)升級的關(guān)鍵話題。應(yīng)對新時期電力使用的各項(xiàng)挑戰(zhàn)，電力行業(yè)需積極引入自動科技，研發(fā)全新的供電方法，創(chuàng)建用電安全方案，積極消除供電風(fēng)險，精細(xì)運(yùn)維各項(xiàng)供電程序，發(fā)揮電力行業(yè)的經(jīng)濟(jì)助推功能。