電氣自動化技術在生產運行電力系統中的運用

摘要：隨著能源需求的不斷增長和電力系統的復雜化，電氣自動化技術在生產運行電力系統中的運用日益重要。聚焦于電氣自動化技術在電力系統中的具體應用，包括自動化控制、數據采集與處理、系統集成與協同等方面，目的在于通過優化電氣自動化技術的應用策略，提升電力系統的智能化水平，實現高效、可靠和安全的電力供應，為能源轉型和智能電網建設提供有力支持。

關鍵詞：電氣自動化技術"生產運行"電力系統"電網調度

Application"of"Electrical"Automation"Technology"in"the"Production"and"Operation"of"Power"System

ZHANG"Ning

Huancheng"Power"Supply"and"Distribution"Center"of"State"Grid"Shijiazhuang"Electric"Power"Supply"Company，"Shijiazhuang，"Hebei"Province，"050000"China

Abstract："With"the"continuous"growth"of"energy"demand"and"the"complexity"of"power"systems，"the"application"of"electrical"automation"technology"in"the"production"and"operation"of"power"systems"is"becoming"increasinglynbsp;important."The"research"focuses"on"the"specific"application"of"electrical"automation"technology"in"power"system，"including"automatic"control，"data"acquisition"and"processing，"system"integration"and"collaboration."It"aims"to"improve"the"intelligent"level"of"power"system"by"optimizing"the"application"strategy"of"electrical"automation"technology，"achieve"efficient，nbsp;reliable"and"safe"power"supply，"providing"strong"support"for"energy"transformation"and"smart"grid"construction.

Key"Words："Electrical"automation"technology;"Production"and"operation;"Electric"power"system;"Power"grid"dispatch

如何有效提高電力系統發電效率，保證電網安全穩定運行，是當前電力行業需解決的重大課題。隨著計算機技術和通信技術不斷進步，電氣自動化技術在電力系統中的應用日益廣泛，成為推動電力系統現代化、智能化發展的重要力量，對電力系統的發展起著舉足輕重的作用，對提升電網的生產運營效率與管理水平、促進電網智能化與可持續性發展具有重要意義。

1"電氣自動化技術和電力系統概述

電氣自動化技術是利用電子、信息、計算機等技術，實現對電氣設備及其生產過程的自動控制、監控與管理。該系統涉及電力、工業和建筑自動化等各個方面，在工業自動化中占有舉足輕重的地位[1]。

電力系統是一個由發電、傳輸、分配、用電等多個環節構成的發電和用電系統。系統由發電機、變壓器、電力線路及負荷構成，是一種三相交流電力系統[2]。電力系統運營與管理是一項復雜而富有挑戰的系統工程，必須保證其安全、穩定、高效和環保[3]。

2"電氣自動化技術應用

2.1"發電廠自動化

電氣自動化系統根據現場監控數據，可以對機組的操作參數進行自動調整，保證機組工作在最佳工作狀態，能夠實現發電廠內各種設備的順序控制，對機組的自動開、合、停等進行自動控制。該系統可以根據預先設定的控制邏輯與程序，實現對復雜的控制過程的自動化，降低了技術人員的介入，從而提高控制準確性與效率。

電氣自動化系統具備較強的故障探測和保護能力。在電廠內部設備發生故障時，該系統可以快速地確定故障類型、位置和原因，并對故障設備進行自動斷開電源、啟動備用設備等適當的保護措施，避免故障進一步擴大，保證其它設備的正常運轉。

2.2"電網調度自動化

電氣自動化系統通過在電網的各個節點上裝設高精度的傳感器和智能監控裝置，對電網中的電壓、電流、頻率、功率等進行實時監控，同時對電力系統的運行狀況進行了分析，通過對電力系統的實時監控，實現對電網的自動控制與調整。例如，當電網用電峰值時，該系統能夠自動調節機組出力，保證電網的供需均衡；當電網出現故障時，該系統可以快速定位故障點，對出現故障的裝置進行自動切除，避免事故的進一步擴大，保證電網的安全穩定。同時，該系統將大數據分析與人工智能等先進技術相結合，對所收集的數據進行深入分析，利用智能算法與模型，可以實現對電網負荷變化趨勢的預測，實現對電力資源的最優分配，并進行科學的調度。另外，該系統還可以對電力系統中可能出現的各種隱患進行預警，從而為電力公司的運營管理提供決策依據。

電氣自動化技術的出現使電力系統的運行成為可能。調度員利用調度中心提供的信息平臺，可以實現對電網各個節點的實時監控。另外，該技術還可以對設備進行遠距離的故障診斷與隔離，減輕了維修人員的工作負擔，提高了維修的效率。

2.3"變電站自動化

電氣自動化技術在變電站中的運用主要表現為對電力系統的故障檢測和保護。在變電站發生故障時，電氣自動化系統可以快速地確定故障的種類、地點和原因，并能夠對發生故障的設備進行斷電，以避免事故的擴大。同時，該系統還具有報警功能，提示維修人員對其進行有效的處理。隨著電力系統智能化程度的提高，變電站的自動化水平也越來越高。電氣自動化與人工智能、大數據等技術相結合，為變電站的智能化管理與優化提供了新的途徑。通過數據分析和挖掘，系統能夠預測設備故障趨勢，優化設備運行策略，提高變電站的運行效率和可靠性。

2.4"配電自動化

配電自動化通過安裝在配電網各節點的傳感器和監測設備實時采集電壓、電流、功率因數等關鍵參數，并通過數據采集系統傳輸到監控中心。這些實時數據為配電網的運行管理提供了準確的信息支持，工作人員可以對配電網絡的運行狀況進行精確的分析，從而對配電網絡的運行狀況有一個全面的了解。在配電網絡出現故障的情況下，電氣自動化系統可以快速定位故障點，并對其進行有效的隔離，從而避免了事故的進一步擴大。同時，該系統還能根據電網結構的變化，對未發生故障的地區進行電力恢復，達到減少停電時間、提高供電可靠性的目的。這一過程往往需要借助智能切換裝置、故障顯示等技術方法。該系統通過對所收集到的信息進行實時分析、處理，實現對配電網絡的最優調度。例如：通過對負荷預報的分析，結合電網的實際運行狀況，電氣自動化系統對變壓器分接頭檔位進行調節、對電容器組進行投切，從而提高電壓質量，減少網損。

3"電氣自動化技術應用優化策略

3.1"數據采集與處理

在電力系統生產運行中，數據采集與處理是電氣自動化技術的重要基礎和關鍵環節[4]。（1）選擇精度高、穩定性好的傳感器，保證測量結果的準確性。傳感器具有對電網電壓、電流、功率等進行實時監控的能力。（2）建立一個高效、穩定的數據收集網絡，以保證傳感器獲取的數據能及時、準確地傳送給數據處理中心。為了保證數據的可靠傳輸，可以使用有線或無線兩種通信方式。基于云計算、大數據等先進的數據處理體系，實現對大量數據的快速、準確處理與分析。構建基于云計算、大數據等先進技術的數據處理系統，對電網中的重要數據進行有效的分析，從而為電網的安全、穩定運行和調度提供理論基礎。（3）構建信息共享平臺，實現跨系統、跨部門的信息共享與協作。實現信息共享是解決“信息孤島”問題的有效途徑。此外，在數據采集和處理時，還需要采取加密技術和防火墻等措施來保證數據的安全性。同時，為了避免數據的損失和破壞，必須建立完備的數據備份和恢復機制。在收集和處理的過程中，應嚴格按照有關的法律、法規來進行，從而有效地保護用戶的隱私。為了有效地保護用戶的信息，必須對其進行脫敏或匿名，以避免信息的泄漏和濫用。

3.2"控制算法

在電力系統的生產運行過程中，控制算法的好壞直接影響著整個系統的控制精度、響應速度與穩定程度。

3.2.1"采用先進的控制算法

模型預測控制（Model"Predictive"Control，MPC）可以通過對系統的實際運行情況與預測模型進行預測，從而實現對系統的最優控制。MPC可以應用于電力系統的預測控制、負荷調度等場合，從而達到更精確、更有效的電能管理。

自適應控制是指在實際生產過程中，對系統的動態變化進行自適應調節。自適應控制技術可以應用于機組的自動速度調節、電壓調節等場合，從而增強系統的適應性和穩定性。

3.2.2"優化控制算法參數

采用試驗和仿真相結合的方式，調節控制算法的參數，尋找最佳的參數組合。這些參數包括控制增益、時間常數等，對控制算法的性能有重要影響。在電網的實際運行中，利用實時監測的數據，在線優化控制算法的參數。通過不斷調整參數，使控制算法能夠更好地適應系統變化，提高控制精度和響應速度[5]。

3.2.3"提升控制算法的魯棒性

為了降低外界擾動對系統的影響，引入基于濾波和降噪的抗干擾方法。在系統發生故障或傳感器發生故障時，可以自動切換至后備控制策略，保證系統持續、穩定運轉。

3.3"系統集成與協同

系統集成與協同是電氣自動化技術在電力系統生產運行中優化策略的重要組成部分。

3.3.1"提升系統集成度

為保證不同廠家、不同型號的電氣自動化裝置之間的無縫連接，實現數據的互聯，需要制定統一的數據標準和通信協議，這對改善整個系統的性能和穩定性具有重要意義。采用模塊化設計理念，將電氣自動化系統劃分為多個獨立的功能模塊。各模塊分別完成各自的任務，并通過統一的接口相互溝通，共同完成任務。這樣既方便了系統的維護與更新，又增強了系統的柔性與擴展性。

3.3.2"加強系統協同能力

實現電氣自動化系統與電力系統中其他系統（如調度系統、保護系統等）的協同工作。通過信息共享和協調控制，提高整個電力系統的運行效率和穩定性。

3.3.3"強化系統集成與協同的管理

為了實現電氣自動化系統的整合和協作，應建立綜合管理平臺，在此基礎上，實現對各子系統的實時監測、數據分析、故障報警，從而進一步提升整個系統的運營和管理水平。通過對電網運行維護人員的職業素質與技能的培養，達到對其綜合、協調運行的要求。通過定期的培訓與評估，使操作人員具備適應日趨復雜的電網運行維護能力。

3.4"智能化與信息化

在電力系統生產運行中，智能化與信息化是電氣自動化技術優化的重要方向。

3.4.1"智能化發展

將深度學習、神經網絡等先進智能控制方法引入到電網中，提高電網的自適應性與故障處理能力。通過對電網進行智能控制，可以實現對電網負荷變化的精確預測，實現電源與電網的最優調度，從而提升電網的能量使用效率。在電網中推廣應用智能傳感器、智能開關等智能裝置，對電網的運行狀況進行實時監控與精確調控。該儀器具有較高的自動化、智能化程度，可以自行完成數據采集、分析、處理等工作，大大降低了人力的工作量。構建智能運維體系，利用大數據、云計算等技術手段對電力系統進行智能化運維管理。通過對這些數據的分析，可以及時地檢測出系統中的隱患，從而提高運行的效率和精度。

3.4.2"信息化發展

加強電力系統內部各子系統之間的信息集成和共享，打破信息孤島現象。通過統一的信息平臺，對整個系統進行統一的管理和調度，從而提升整個信息系統的性能。為保證電力系統的信息安全，必須采取有效的措施。采用加密技術、防火墻等技術，有效地防范網絡中的信息泄漏和非法侵入，同時要建立健全的信息安全應急機制；充分利用信息化手段，提升電力系統的管理水平和決策能力；通過數據挖掘和分析，為電力系統的規劃、設計、運行和維護提供科學依據，同時要為客戶提供更多的信息服務，以提升客戶的經驗與滿意度。

4"結語

將電氣自動化技術應用于電力系統生產運行中，可以有效地提高運行的效率、穩定性和安全性。通過將自動化控制、智能監控和數據分析等技術相結合，使電網的經營與調度達到了一個新的高度。這樣既可以提高能源使用效率、減少運行費用，還能夠提高系統的應急處理能力。隨著技術的不斷進步和創新，電氣自動化技術將在電力系統中發揮更加重要的作用，推動電力行業向更加智能化和綠色化方向發展。

參考文獻

[1]"劉祥振，馬超.電網電氣自動化中的智能感知與大數據分析技術研究[J].電器工業，"2024（6）：71-74.

[2]"梁海軍.智能化技術在電力系統電氣工程自動化中的運用[J].電力系統裝備，2023（6）：31-33.

[3]"姬廣盈.PLC技術在電力電氣自動化系統中的控制研究[J].自動化與儀器儀表，"2024（1）："252-256.

[4]"姜曉斌，馬銘.論電力電氣自動化在電力工程中的應用探析[J].模型世界，2023（14）：37-39.

[5]"黃聞而達，鄒勵.電氣自動化技術在生產運行電力系統中的應用[J].現代工業經濟和信息化，2022，12（12）：126-127.