電力系統(tǒng)自動化控制中的智能技術(shù)應(yīng)用研究

摘要：當(dāng)前，我國電力行業(yè)發(fā)展得越來越好，電力技術(shù)也有了新的突破。變電站作為電力系統(tǒng)中至關(guān)重要的部分，在輸配電方面發(fā)揮著重要作用。隨著電力系統(tǒng)的不斷優(yōu)化升級，我國大部分變電站的智能化建設(shè)也在不斷發(fā)展，自動化技術(shù)得到提升。基于此，本文以變電站中電力系統(tǒng)PID自動化控制技術(shù)為研究對象，分析其在變電站中的相關(guān)應(yīng)用以及設(shè)備管理要點，通過電力系統(tǒng)測試，結(jié)果顯示該技術(shù)針對提高電力系統(tǒng)的運行效率有顯著作用。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；自動化；智能技術(shù)

變電站是我國重要的電力設(shè)施，尤其是在輸配電力、控制電流方向以及調(diào)整電壓等方面都有著決定性的作用。變電站中應(yīng)用智能化技術(shù)能夠使變電站的運行變得更加科學(xué)，此外還可以利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將變電站所采集到的運行數(shù)據(jù)分析和監(jiān)測。其中，PID自動化控制技術(shù)在電力系統(tǒng)發(fā)展過程中起著重要的作用，進(jìn)一步推動了我國電力行業(yè)的長遠(yuǎn)、穩(wěn)定發(fā)展。使用PID自動化控制技術(shù)能夠科學(xué)合理化地將電力系統(tǒng)中的所有電力資源逐一分配，不僅能夠合理管理輸配電系統(tǒng)，還能夠有效提高電力系統(tǒng)質(zhì)量。

一、PID技術(shù)相關(guān)概述

PID技術(shù)是一種常用的監(jiān)控溫度的控制系統(tǒng)，其主要用于調(diào)節(jié)溫度，通過電子系統(tǒng)中的溫度保護(hù)器，將變電站中的電力設(shè)備溫度控制在可控范圍內(nèi)，再經(jīng)過溫度控制器所發(fā)出的相關(guān)指令后，使控制設(shè)備的實際運行狀態(tài)達(dá)到溫度調(diào)節(jié)效果，根據(jù)作業(yè)方式的不同設(shè)計出對應(yīng)的體系。PID技術(shù)在運行與構(gòu)建的過程中，能夠同時滿足系統(tǒng)運行的不同需求。此外，在存儲器的運用下還能夠及時發(fā)布有關(guān)信息，高效完成相應(yīng)的邏輯運算。

目前，我國許多變電站普遍采用PID技術(shù)，在生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中都有很好的應(yīng)用。PID技術(shù)是一種新型的電力系統(tǒng)控制技術(shù)，相較傳統(tǒng)的變電站控制系統(tǒng)而言，其更加符合現(xiàn)代化智能變電站發(fā)展需求。在實際運行的過程中，其能夠建立相應(yīng)的溫度控制體系，使變電站更具適應(yīng)性和穩(wěn)定性，能夠較強地適應(yīng)各種環(huán)境，排除不良因素的影響，以此避免相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)故障。

二、電力系統(tǒng)硬件設(shè)計

電氣自動化系統(tǒng)能夠為用戶提供安全、穩(wěn)定、高效的電能。其中，供電設(shè)備的高效性是目前智能變電站所追求的目標(biāo)，但考慮到變電站日常運行及維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性與可靠性，需要采用電氣自動化的控制模式，便于變電站的工作人員完成倒閘的操作，同時實現(xiàn)變電器的自身保護(hù)作用，將風(fēng)險降到最低，使變電站保持高效、穩(wěn)定的運行。

目前，我國現(xiàn)行的變電站大部分為傳統(tǒng)的變電站，本文所研究的正是基于先進(jìn)技術(shù)下的智能化變電站，采用斷路器作為進(jìn)線的主開關(guān)，進(jìn)一步實現(xiàn)了配網(wǎng)的自動化，出線主開關(guān)主要采用的是具有負(fù)載的開關(guān)熔斷器。另外，通過建立相關(guān)的電路保護(hù)機制，確保在運行過程中的安全性。需要注意的是，要在進(jìn)出線的接線口安裝測量器，使其與控制器相連接，以實現(xiàn)對線路的實時監(jiān)測。上述這些步驟需要一定的技術(shù)要求，其中線路的自動化終端對整個電力系統(tǒng)出現(xiàn)的故障信息需要準(zhǔn)確無誤的記錄。

例如，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)流故障、線路失壓以及零序電流時，需要立即啟動故障自動記錄功能，確保電力系統(tǒng)能夠自動記錄主線開關(guān)位置、故障發(fā)生時臨界點數(shù)據(jù)以及故障發(fā)生后臨界點數(shù)據(jù)。此外，終端系統(tǒng)還需要具備主電源以及備用電源。其中，電壓互感器多用于主電源，電池多用于備用電源，主電源的作用是管理備用電源的充放電，所呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)圖形為波形圖，在大電流的沖擊作用下，確保整個電路的電源處都有對應(yīng)的保護(hù)措施，保證終端不會受到損壞。電力系統(tǒng)終端結(jié)構(gòu)整體精細(xì)，具有良好的防塵、防雨功能，均具備遮蓋式終端設(shè)備，由端子室、通信室、終端室等共同承擔(dān)系統(tǒng)的核心功能，這是變電站電力系統(tǒng)自動化控制技術(shù)的主要硬件。

電力系統(tǒng)的電力信息數(shù)據(jù)采集工作一般由多個電力模塊共同采集處理。起到主要作用的是系統(tǒng)集中器，電表數(shù)據(jù)由系統(tǒng)總線以及抄表模塊共同完成采集后，經(jīng)過系統(tǒng)傳輸，最后到達(dá)變電站中。采集到的信息數(shù)據(jù)經(jīng)過一系列處理后，最后到達(dá)集中器，集中器的作用是對變電站所發(fā)出的相關(guān)指令進(jìn)一步解碼翻譯，再傳輸至各個設(shè)備。在整個指令傳輸?shù)倪^程中，最主要的任務(wù)就是確保信息數(shù)據(jù)的安全性與保密性，而保護(hù)信息數(shù)據(jù)最關(guān)鍵的是加強防火墻設(shè)備，此外，針對變電站的配電過程而言，設(shè)置相應(yīng)的管理密碼需要經(jīng)過技術(shù)人員的身份認(rèn)證，才可以對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。

電力系統(tǒng)的采集器主要有顯示屏、GPS定位系統(tǒng)、載波模塊等裝置，主要作用是對電力信號進(jìn)行精準(zhǔn)采集，包括對信息數(shù)據(jù)模擬量的處理、開關(guān)量以及脈沖量等。信息數(shù)據(jù)模擬量處理主要用于電流的采集。針對開關(guān)輸入采用的是無源接頭方式，即信號與位置。具體的采集內(nèi)容還包括充分記錄系統(tǒng)發(fā)生故障的信息順序。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生事故時，發(fā)生的時間、次數(shù)將會被詳細(xì)記錄在后臺系統(tǒng)中，當(dāng)次數(shù)達(dá)到一定限度時，系統(tǒng)將自動發(fā)出警報，使用者收到警報后會立即關(guān)閉所有設(shè)備。

此外，采集到的電力信息數(shù)據(jù)將會進(jìn)入測控單元中進(jìn)行單獨監(jiān)控，其中包括：對有效數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將實際工程值轉(zhuǎn)換成為信號，以此判斷故障點所在位置，防止信號出現(xiàn)接點抖動現(xiàn)象，最后將處理好的電力信息數(shù)據(jù)一并納入數(shù)據(jù)庫中。為了確保能夠滿足不同用戶的需求，需要同時建立兩個不同的數(shù)據(jù)庫。針對實時數(shù)據(jù)庫而言，要制定明確的數(shù)據(jù)更新周期，從而確保數(shù)據(jù)的時效性，圖1為智能變電站電力系統(tǒng)架構(gòu)圖。

三、電力系統(tǒng)軟件設(shè)計

（一）溫度控制

電力系統(tǒng)的軟件設(shè)計也涵蓋多個方面的控制與應(yīng)用。尤其針對溫度控制而言，主要作用于上下兩個位機，下位機的控制與測量是整個溫度控制程序中至關(guān)重要的部分，其在變電站的主控制系統(tǒng)中也發(fā)揮著決定性的作用。而針對控制部分而言，主要是用于測量系統(tǒng)的部分子程序，再將測試的結(jié)果進(jìn)行對比分析。對于測量部分而言，主要作用是實現(xiàn)系統(tǒng)的溫度信號采集過程，通過一系列的轉(zhuǎn)換處理，最終生成相應(yīng)的數(shù)字信號。在控制部分中，系統(tǒng)的子程序會對測試結(jié)果進(jìn)行比較，當(dāng)控制程序中的溫度低于或者高于所設(shè)置的理想溫度時，系統(tǒng)將會自動發(fā)出警報。

此外，對處理器和觸摸屏通信實現(xiàn)統(tǒng)一化管理，能夠有效反映出系統(tǒng)溫度數(shù)據(jù)以及溫度曲線變化。在觸摸屏程序中，將會實現(xiàn)控制處理器與觸摸屏之間的交互。尤其是在整個程序控制過程中，針對溫度、控制曲線以及參數(shù)等有效控制，通過規(guī)范通信協(xié)議，使整個PID控制更加可靠有效，進(jìn)一步實現(xiàn)對溫度的自由切換。針對溫度控制而言，PID控制技術(shù)對于對線函數(shù)的控制非常有效，該設(shè)備的參數(shù)會直接影響控制效果，如果PID控制調(diào)節(jié)技術(shù)出現(xiàn)調(diào)節(jié)誤差，也不能夠消除。因此，在變電站電力系統(tǒng)的實際應(yīng)用過程中，整個電力系統(tǒng)的正常運行將通過PID自動控制技術(shù)來實現(xiàn)，從而保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與安全性。PID技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠使整個電力系統(tǒng)的響應(yīng)動態(tài)速度加快，同時也能夠縮短電力系統(tǒng)的調(diào)整時間。由于實際自動實施過程中，會存在如噪聲、聲波以及其他因素的干擾，會對整個電力系統(tǒng)的正常運行帶來一定的影響，所以將PID技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)的自動化控制技術(shù)中十分有必要。

（二）順序控制

PID電氣自動化控制技術(shù)在電氣自動化控制技術(shù)中的應(yīng)用，通過結(jié)合實際操作中的相關(guān)需求和具體情況，有效控制操作過程中的順序，進(jìn)一步對其進(jìn)行合理化布局和數(shù)據(jù)分析，正確調(diào)整操作過程中存在的程序問題，使變電站的電氣設(shè)備能夠接收到嚴(yán)格按照操作程序進(jìn)行PID技術(shù)控制，確保維持變電站的安全穩(wěn)定運行。

項目實施的過程中，首先結(jié)合實際作出相應(yīng)的調(diào)整，其次不斷優(yōu)化下一階段工作。此外，運用PID技術(shù)能夠有效對產(chǎn)品工藝的輸出量進(jìn)行階段性的劃分，進(jìn)而滿足順序控制的需求。

（三）混合式控制

變電站的電力系統(tǒng)中，使用混合控制的作用是將電力設(shè)備的集中控制、智能控制進(jìn)行有機結(jié)合，提高控制水平，以應(yīng)對多種故障情況的發(fā)生。其中，集中控制主要針對主站進(jìn)行控制，需要建立起主站與通信通道。在這種情況下，配電開關(guān)終端裝置（FTU）將會自動采集饋線柱上的實時信息，包括電流、電壓以及電功率等數(shù)據(jù)，采集到的所有電力數(shù)據(jù)都經(jīng)過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至相應(yīng)的網(wǎng)站上。與此同時，相應(yīng)的網(wǎng)站也可以通過FTU發(fā)送相關(guān)的指令，以此實現(xiàn)配電自動化主站通信。分布式智能控制技術(shù)在配電自動化過程中，還需要對相應(yīng)的分段式開關(guān)以及進(jìn)出線開關(guān)進(jìn)一步優(yōu)化處理。變電站的電力系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，電流則會流向各個配電線路中的開關(guān)中，形成一系列的虛擬電力數(shù)據(jù)，通過對這些虛擬的電力數(shù)據(jù)運算精準(zhǔn)計算出故障的具體位置。

四、電力測試

本文所研究的電力系統(tǒng)，采用基于PLC的電氣自動化技術(shù)方法進(jìn)行電力測試。具體的方法為：從電力設(shè)備發(fā)生故障起技術(shù)人員就進(jìn)行計時處理，分別記錄故障的出現(xiàn)時間和位置以及處理時間，整個流程一共進(jìn)行了10組測試，測試結(jié)果如表1所示。

從反應(yīng)時間可以明顯得出，第2次的系統(tǒng)反應(yīng)時間與其他次數(shù)相比要久很多。經(jīng)過現(xiàn)場技術(shù)人員對該組數(shù)據(jù)的線路情況詳細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)，在數(shù)據(jù)測試前，控制該組的線路信號出現(xiàn)明顯的波動，需要將此組數(shù)據(jù)排除，對其他的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算后得出了平均反應(yīng)時間約為2.61s。本研究所采用的自動化控制技術(shù)能夠使系統(tǒng)的反應(yīng)時間大大縮短，由此可見，采用PID自動控制技術(shù)能夠進(jìn)一步減少對故障線路所需要的檢測時間，從而提高工作效率。

五、結(jié)語

綜上所述，電力事業(yè)的發(fā)展?fàn)縿又藗兊纳钌a(chǎn)以及國家的發(fā)展，維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行是當(dāng)前電力行業(yè)的首要任務(wù)。本文所采用的PID控制技術(shù)相較傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)控制技術(shù)而言，減少對故障線路所需要的檢測時間，從而提高工作效率，電力行業(yè)技術(shù)人員能夠更好地維護(hù)其發(fā)展，使電氣工程凸顯出更為科學(xué)的特點，此外，操作性能方面也變得更加簡單，不僅提高了作業(yè)效率，也促進(jìn)了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，滿足了人們對自動化控制水平的需求，進(jìn)一步實現(xiàn)了我國電力事業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。

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