電氣自動化技術在電力系統中的應用

甄佳鵬

赤峰宏基建筑（集團）有限公司 內蒙古 赤峰 025550

引言

當前國內電力系統設施運行時間較久，給供配電環節帶來了諸多不可控的影響因素，導致國內電力系統的運行效率同市場中的電能需求程度之間存在不匹配的問題。但就實際發展情況來說，由于國內技術水平逐年提升，電力領域的發展也出現了諸多變化，特別是一些先進設施和高新技術的實際應用，成為電力領域突破的關鍵所在[1]。其中將自動化技術應用在系統的各個環節之中更是成為研究的重點所在，也是未來國內電力系統運行質量和運行效率提升的基礎，為電力事業前行創造出有利條件。

1 電氣自動化技術在電力系統中應用的重要性

1.1 提高了電力系統自動化水平

電氣自動化技術是將電子、信息、網絡等技術作為基礎，達成自動控制的目標，通過機械設備替代人工操作。也就是說，未來自動化技術的發展將帶領電力系統朝著智能化、無人化的趨勢前進，并且自動化的實現也將進一步提升電網的運行質量和運行效率。

1.2 提高智能控制水平

電力系統所涉及的環節較多，且設施復雜，應用電氣自動化技術后可以利用計算機設備、網絡通信等實現不同設備之間的快速交互，進而提升電網運行的自控性能。就實際運行情況來說，根據電能輸送指標、荷載能力等參數進行調控系統工況，可以有效提升系統的經濟效益。不僅如此，自動化技術也能夠推動電網不斷突破，朝著智能化目標持續發展。

1.3 提高了電力系統的穩定性

電網運行需要各個模塊之間有著良好銜接，同時因為外部環境條件和突發狀況的存在，可能會給電網運行帶來不可控的影響，造成系統運行波動以及電能供給的不穩定。但隨著自動化技術的融入，最大化降低了故障發生頻率[2]。一方面，通過自動化技術能夠有效實現系統故障的檢測預警，確保在最佳時間段進行檢查，顯著降低經濟損失。另外一方面，通過繼電保護模塊可以實現系統的自主修復，為電力系統運行提供有力保障。通過自動化技術替代人工操作，也消除了人為因素的不確定性，進一步提高系統的穩定度和可靠度。

2 電氣自動化技術的應用方向

2.1 仿真技術

仿真技術中綜合了計算機技術、信息技術、軟件技術、多媒體技術等多項高新技術的優勢，是主流發展趨勢。對于電力系統的運行來說，利用電氣自動化技術進行仿真處理，可以更好的對系統暫穩態進行調控，并且快速獲取運行參數，為系統實驗提供可靠的數據支撐。

2.2 智能技術

智能技術綜合了計算機、傳感、定位等技術，同時也是未來研究的主要對象。將智能技術融入電力系統，可以更加方便地進行數據分析，為技術人員快速提供系統運行狀態和異常情況報告，針對運行環節中存在的問題精確處理，制定出有效的解決方案，確保系統問題不擴散，不僅減輕技術人員的工作壓力，還有效提升工作效率。

2.3 技術集成

技術集成主要是將原有的一些獨立技術進行重構和融合，進而獲得更加高效的技術。利用技術集成能夠滿足單一技術無法實現的運行需求，進一步擴展了系統技術的多樣性。就電力系統自身來看，配電網屬于系統終端，是最為關鍵的環節[3]。在配電網中增加電氣自動化技術，可以推動配電網朝著數據化、智能化、自動化發展，顯著降低了運行中維護成本和技術難度，也有效提高數據的采集效率。利用技術集成，對系統中原有技術進行重組分析，可以為系統運行提供更加穩定的功能，進而提高效率和質量。

3 電氣自動化技術在電力系統的應用

3.1 電網調度自動化技術

該項技術主要應用在系統的各個層級之中，是對不同模塊、不同架構之間的綜合調配，可以合理控制不同模塊的運行狀態，以此實現對系統中不同層級之間網絡和模塊的集成化，更好的統籌管理系統運行，確保電網系統的穩定性。

3.2 PLC技術

PLC技術自身具有較高的穩定性，同時還有極高的抗干擾能力。利用PLC技術可以將系統內部的電氣開關控制精確到千分位，以此降低了系統異常出現頻率。不僅如此，PLC還具有異常診斷的功能，不單單可以對系統故障進行快速確定和及時預警，還能自主調整，確保系統運行不發生中斷。通過PLC技術能夠實現系統不同數據間的綜合分析，利用控制指令完成相應操控，進而提高運行質量和運行效率，合理調配電能的輸送量和荷載量，進一步控制成本投入，以達到最佳的經濟性。

3.2.1 信息集成處理。技術人員根據系統運行數據進行相應的綜合分析和處理，并根據環境情況篩選有用信息，并利用相關技術完成對應的狀態分析，結合對應程序完成采集計算，生成結果報告和綜合評定，最后將綜合分析結果發送到指定位置。系統中融入自動化技術后，不僅提升了數據處理效率，還降低了工作的重復強度，確保工作效率滿足實際需求。

3.2.2 系統順序控制。電力系統架構分為不同的子模塊和電網層級，同時也包括了諸多的獨立系統。通過PLC技術能夠按照系統運行順序精準連接不同模塊，實現數據信息的綜合分析，為不同模塊的穩定運行提供數據保障，進而提高了系統的穩定性和安全性。

3.2.3 系統的模擬閉環控制。電網系統運行時所面對的外部環境較為復雜，同時由于電能傳輸所覆蓋的范圍較大，加之電能傳輸自身的特殊性，會在系統運行過程中生成大量熱。而系統中的溫度參數、荷載指標以及輸送量又會對系統造成影響，所以如何精確控制就成為關鍵所在。采用自動化技術，能夠快速獲取系統運行數據，實時進行狀態模擬。利用建模對系統運行情況進行綜合分析，能夠模擬出運行過程中可能發生的異常，并結合建模運行結果對相應參數進行合理調節，以此保障電網系統的運行效率、質量達到實際需要。

4 電氣自動化在供配電系統中的應用

4.1 電氣自動化的應用特點

從供配電系統的運行來說，采用電氣自動化技術主要是為了加強對系統運行的監控和保護。對于國內應用最多的電力自動化系統來說，其最為核心的是計算機裝置，能夠完成對系統中不同模塊和設備間的自控控制，并合理調節電能指標，實時監測系統工況，對存在的異常問題及時檢修，同時還能對不同電流參數進行綜合分析，一旦發現數據異?；蛘叽嬖陔[患，及時向技術人員發出警報進行快速處理，以保證異常影響不擴大[4]。應用電氣自動化技術后可以有效提高電力系統的穩定程度和可靠性能，為用戶提供更高質量的電能。一般來說，供配電系統自身可以分為以下3個層級：基礎層，通過終端裝置完成數據信息獲取，并通過計算機設備進行相應的監控保護；中間層，用于終端裝置和主控系統的信息交互；管理層，主要用于調整系統處于最佳狀態。

4.2 電氣自動化的應用功能

4.2.1 控制功能。將電氣自動化技術融入電力系統運行之中，可以突破傳統人工操作的局限性，真正實現遠距離控制，提高技術人員的安全性。同時實現遠距離操作后，系統控制所需人員數量和專業能力會顯著降低。

4.2.2 保護功能。實際應用電氣自動化技術時，還會涉及繼電保護系統，其穩定的自控性能可以進一步提高系統運行質量。同時由于繼電保護系統的自動化性能，能夠在電網出現運行異常后快速確定異常范圍，并進行自主調控，防止發生電能供給中斷等問題。

4.2.3 監測功能。應用自動化技術將是未來發展的趨勢，其中很重要的一項便是監測技術。主要包括對系統的質量監測、參數監測以及狀態監測等。

（1）電力質量監測。根據供配電情況確定是否存在其他電力裝置的干擾，一旦存在會實時報警，確保能夠及時處理。

（2）遠程測量監測。遠程測量能夠顯著降低抄表技術人員的工作負擔，減輕工作壓力，提高抄表效率，同時還能讓用戶實時查看自身的電力使用情況，確保用戶能夠更好地進行成本把控。

（3）運行參數監測。參數監測的意義在于可以實時測定系統的常用數據，并對其進行綜合分析和數據存儲，便于后續的參數對比，進而能夠快速確定系統異常原因。如果電網參數波動較大，能快速警報，確保影響控制在最小范圍內。

4.3 電氣自動化的技術應用

4.3.1 利用自動化技術完善數據網絡技術體制。為了使電氣自動化技術更好地應用于供配電系統中，需要對電力系統的數據網絡做出合理的改善。按照國內頒布的相關規章制度，嚴格遵守電網安全的相關規定，因為電力系統內電能分配數據網絡的規模與服務具備固定特性，所以應當滿足電力自動化系統對安全、穩定性的更高標準，而且需要創建專用電網的外在環境。因此，可以采用在電網通道層構建電能分配專用線路的方法，來完成電能供配電系統與另外的網絡之間的相互隔離，從而使供配電系統的安全性和穩定性得到更加有效的保障。

4.3.2 利用自動化技術保障數據網絡安全。電力調度作為電力系統運行的關鍵環節，其是否安全直接關系著電網性能。因此，要采用更加高效和合理的技術進行電網調度，并不斷完善相關技術，確保技術同實際需求相匹配。

（1）從管理制度分析。根據電網系統不同節點的數據運行情況，確保電力調度信息安全，進而提高系統整體的穩定度。

（2）建立綜合化的網絡管理體系。加強對技術人員的管理，確保操作過程中的數據安全，防止造成不必要的經濟虧損。

（3）加強系統的安全檢查。聘請專業技術人員定期對系統的數據信息進行安全測定，保證系統安全可靠。

（4）將生產系統和調度系統綜合分離。保證數據傳輸的單向性，在生產過程和控制系統間建立起可靠的數據保護屏障，為生產調度創造良好環境。

4.4 電氣自動化技術應用的需求與調試

利用綜合保護系統可以為供配電系統提供有力的安全保障，并通過接口進行數據采集下載；遠程控制可以讓系統全天處于實時監測下，確保開光狀態處于標準狀態；在線監測設備能夠在部署完成后利用軟硬件系統實現相應功能。

4.5 電氣自動化技術的應用實踐

4.5.1 在集中監控中的實踐應用。對于供配電系統來說，使用電氣自動化技術更加方便快捷且可以實現遠程管理，同時電氣自動化的應用較為簡單，只需要分析對系統運行產生影響的相關參數，例如說：集中監控系統中的數據分析和交互均是有統一設備完成，而電纜線路的距離又會對集中監控產生一定影響，這就需要在集中監控系統中部署電氣自動化技術，以保證監控的穩定性。

4.5.2 在電纜與電纜監控器中的實踐應用。采用電氣自動化技術還便利了外部電纜的規劃部署，進一步提高了系統的經濟收益。對于外部電纜設計來說，電源線和電纜最為關鍵，因此選擇監控設施時，要著重分析設備的抗干擾性能和電源型號，從而保證變配電過程的質量和效率。

4.5.3 在變壓電站中的實踐應用。變電站的電氣自動化系統設計中設備選型至關重要，不僅僅需要確定相應的參數指標還要結合實際情況保證系統能夠充分發揮作用，并且利用好數據庫和網絡為系統運行提供良好的數據信息交互。

5 結束語

伴隨電力領域的不斷發展，電氣自動化技術不斷完善，應用范圍也不斷擴增。可以說未來電力系統對自動化技術的依賴程度會不斷加深，這就要進一步提高相關設備的智能化水平，以保證系統可以處于最佳狀態。