電力工程輸配電中的自動化技術探究

【關鍵詞】電力工程；輸配電；自動化技術

引言

電力系統作為核心框架，將發電、電網、用電等環節有機整合。電網是承擔輸配電功能的具體網絡結構，而輸配電則是電網的核心操作。輸電通常涉及跨地區的大容量傳輸，配電則負責本地化分配。在輸配電過程中，電能損耗不可避免，但自動化技術通過動態監測和智能化調控，有效控制了電能損耗問題，提升了管理效率。電力工程的輸配電網絡與自動化技術相互協同，共同保障整個電力系統的安全穩定。自動化技術顯著提升了輸配電的響應速度，而輸配電網絡則為自動化技術提供了堅實的物理支撐。

一、自動化技術在電力工程輸配電中的應用價值

（一）提升供電可靠性與故障處理效率

自動化技術屬于一種先進的信息技術和控制技術，在電力系統運行中可以提高監測能力，做好調控與管理工作，不僅可以顯著提高電力系統的運行效率和穩定性，而且有助于獲得更高的經濟和社會效益，滿足社會日益增長的能源需求。電力企業持續尋求技術創新，可以應對多元化的挑戰，將自動化技術引入電力工程的輸配電中，是電力企業提升運行效率的關鍵[1]。

（二）優化電力資源配置與降低損耗

電力工程將自動化技術應用于輸配電中，從傳統的管理模式轉化為智能化管理，在優化資源配置以及降低損耗方面展現出顯著優勢。從優化電力資源配置層面來看，自動化技術具有實時監測與精準調度、新能源高效消納、智能變電站遠程調控等方面的應用優勢。在配電線工作中靈活應用自動化系統，同時與監控與數據采集系統（Supervisory Control and Data Acquisition，SCADA）系統相結合，共同采集參數信息，有效解決輸配電中的供需失衡問題，避免造成嚴重的資源浪費。智能變電站遠程調控實現了技術融合，將保護裝置、監測系統以及通信技術相結合，提升了故障的自動化診斷水平。自動化技術顯著降低了線路損耗，通過自動化路徑計算功能，可以精準識別低耗電的路徑，避免過多的冗余環節增大能耗。自動化系統實時分析設備能耗，判斷變壓器以及線路電阻的損耗情況，借此靈活調整運行參數，從而實現經濟運行的目標。

二、自動化技術在電力工程輸配電中的應用面臨的挑戰

（一）技術實施層面

自動化技術在電力工程輸配電中的應用，雖然提升了應用效率和智能化水平，但是在技術實施層面仍然存在一些問題。系統集成與接口標準不統一，是影響自動化技術應用效率的關鍵。由于市場環境日趨復雜，不同廠商研發的設備兼容性不佳，嚴重阻礙自動化系統的協同。保護裝置、遠程終端單元、故障錄波器等設備的通信規約差異顯著，造成接口協議混亂，一般需要定制化開發接口，以致難以控制調試成本，甚至加大錯誤風險。老舊設備滯后和新設備性能不穩定，形成了雙重隱患。輸配電線路中部分設備未經更新，大多已服役超過20年，導致互感器、斷路器等故障率持續上升。然而，更換這些設備的成本高昂，且需在停電狀態下進行施工，不利于電力供應的連續性。此外，部分生產廠家出于成本考慮，盲目降低設備質檢標準，采用未達標的光纖，導致電磁干擾能力受損，自動化信號傳輸的誤碼率隨之增加。

（二）經濟成本壓力和管理運維能力不足

電力工程引入自動化技術，應兼顧成本控制和管理運維問題，結合當前輸配電運行情況，由于部分技術成本較高，難以控制成本浪費風險。老舊配電設備若要實現智能化升級，通常需要加裝饋線終端單元或配電終端單元，或者利用智能開關同時重新調整停電計劃，初期成本投入較高。通信網絡建設對光纖、5G等通信技術依賴性大，且難以適應部分復雜的地形，導致部署難度增大，無線方案易受干擾。部分自動化設備的使用壽命較短，大多處于5～10年期間，后期設備更換以及軟件升級的投入較大，導致長期維護的壓力過重[2]。此外，傳統電力人員雖然具備基礎知識技能，但是缺乏自動化系統操作經驗，難以靈活應用邊緣計算以及人工智能分析工具等，加之電力工程的科學技術更迭速度快，技術培訓成本高，導致管理運維能力不足。

三、自動化技術在電力工程輸配電中的應用

（一）調度自動化系統

調度自動化系統是電力工程輸配電中的自動化技術之一，對復雜的電力系統環境具有高度的適應性。在實際應用中，需要發揮計算機、通信和自動控制技術的協同作用，動態監測控制電力系統，及時定位故障位置，分析故障發生的具體原因，從而優化電力資源從生產到分配的流程。借此保障電網穩定可持續的運行，提升供電質量與可靠性，優化電力資源配置，高質量控制運行成本。調度自動化系統的應用流程相對復雜，主要涉及數據采集與終端控制、通信傳輸與數據整合、實時監控與智能分析、故障處理與優化決策、調度執行與閉環反饋等方面，以維護電力工程輸配電的穩定性與可靠性。

在數據采集與終端控制環節，為了動態采集輸配電過程中的數據信息，一般選擇在變電站、配電房等關鍵節點部署相關設備，包括遠程終端單元、配電終端單元等，精準采集電壓、電流、功率、開關狀態等數據信息，利用變送器可以將運行數據轉換為標準信號。調度中心向各個設備發送控制指令，設備及時響應該指令，規范化執行開關分合、電容器投切等操作，確保輸配電網絡處于最優運行狀態下。

在通信傳輸與數據整合層面，光線、載波與微波等均是高效運行的通信通道，可以將預先采集的大量數據信息，流程化的傳輸到調度主站系統。在通信傳輸過程中，通信網應具備毫秒級響應的功能。調度主站系統流程化處理數據信息，通過校驗、過濾和歸一化操作，去除其中潛在的錯誤信息，從而構建全網統一數據模型。調度自動化系統實時監控功能顯著，SCADA功能動態展示電網拓撲、負荷分布和設備狀態，一旦發現其中的異常問題，則會及時發出預警。

若輸配電出現故障，調度自動化系統可以及時定位故障區域，并采取隔離措施，將故障與非故障區域自動隔離，開啟備用電源縮短停電時間。隨后采取負荷預測算法自動生成發電計劃，靈活調整運行方式。調度指令一般直接下發到現場設備，期間節省了人工干預的環節，操作結果反饋給主站，實現了“監測—決策—執行—評估”的閉環控制。

（二）遠動系統

自動化技術依托先進的科學技術基礎，具有現代化與智能化的特征，大幅提升了工作效率。在自動化技術的助力下，電力工程的輸配電減少了人工干預，緩解了技術人員的勞動強度和壓力，相關數據的準確性與可靠性得到保障。輸配電運行的環境風險系數高，自動化技術的引進降低了事故發生概率，提高了整個系統的安全標準[3]。遠動系統是電力工程輸配電中的自動化技術之一，發揮遠程通信的功能，實現了對電力系統的監測、控制與調度。首先，遠動系統實現了對輸配電運行狀態的實時監控，包括遠程測量與遠程信號兩方面，遠動系統利用遙測功能，精準采集輸配電運行中的相關參數，比如線路電壓、電流、功率、頻率及變壓器的油溫等，快速更新數據并傳輸至調度中心。遙信功能可以遠程判斷斷路器、隔離開關的狀態，并關注設備的故障告警信號，以便于調度員即時掌握全網開關拓撲。

遠動系統在定位和處理故障的階段，可以實現故障的自動化診斷，判斷遠程信號是否出現斷路器跳閘等故障，并結合短路電流激增的異常遙測數據，精準定位故障的區段，及時向技術人員發出預警。遠動系統通過事故追憶，可以輔助技術人員分析故障原因，以便于及時采取處理措施。遠動系統在經濟調度與優化負荷方面，通過分析動態潮流，能夠將不同節點的遙測數據集中，構建全網功率分布圖，直觀化地呈現出過載和輕載區域，為發電廠提供技術指導，實施出力調整和負荷轉移。遠動系統分析電壓遙測的數據信息，有助于嚴格控制電壓的波動狀態，將其穩定在±5額定值內，降低線損概率。

遙控與遙調的遠程設備操作，減少了配電網運行中的人為干預，提高了工作效率和安全水平。通過遠程命令不僅可以隔離故障區域，遠程遙控斷開故障區段兩側的斷路器，而且可以瞬時關閉備用電源，保證非故障區域秒級復電。遙調屬于遠程調節的操作，在實際應用中可以調整發電機出力設定值，或者調整變電站的無功補償裝置容量，通常無需現場介入。遠動系統憑借遠程控制的優勢，突破了傳統人工巡檢的模式，構建了“千里眼+遙控手”的智能化管控模式，全面提升了輸配電的效率和安全性。

（三）變電站綜合自動化技術

變電站綜合自動化技術（如圖1）整合了多元化技術手段，包括計算機技術、通信技術和現代電子設備等，構建了統一的自動化系統，可以智能化監測控制變電站的運行狀態。該技術彌補了傳統分散化二次設備的不足，在監測變電站運行狀態的同時，自動監督、測量、控制、保護輸配電線路，在輸配電中的應用優勢顯著。輸配電為自動化技術提供了應用場景，在實際應用中，自動化技術具有高效性、精準性、智能性的優勢，減少了人工干預，成為提升輸配電工程質量和效率的技術支撐[4]。

首先，變電站綜合自動化技術實現了監控系統的智能化，技術人員在變電站中部署傳感器網絡，包括溫度、電流、電壓傳感器等。同時結合了SCADA系統的功能優勢，24小時不間斷監測電氣設備的運行狀態，例如，一旦發現變電站運行狀態異常，比如油溫異常或線路過載等問題，系統可以自動觸發預警信號，避免增加故障漏檢的風險。傳統人工化的巡檢方式具有局限性，部分故障問題過于隱秘。人工巡檢無法解決盲區的故障問題，利用變電站綜合自動化技術，可以憑借視頻監控和紅外熱成像設備，精準識別設備外觀方面的缺陷和發熱點，高效控制人工干預方面的成本。

其次，變電站綜合自動化技術可以升級控制與保護功能。一方面利用可編程邏輯控制器和智能繼電器，提高毫秒級響應的能力，快速響應斷路器分合閘，或者電容器投切等各項操作。例如，輸配電網的負荷突然發生異常變化，該系統發揮自動調節功能，通過調節變壓器的分接頭，可以提高電壓的穩定性。另一方面，通過多層次故障保護，可以集成繼電保護裝置與故障錄波系統，一旦發生短路或者接地故障，多層次故障保護可以毫秒級響應，及時隔離故障區域，預防控制停電范圍擴大。變電站綜合自動化技術實現了技術融合，重新構建了電力輸配電的監控模式，以“數據共享”“智能決策”“遠程操控”為核心，全面提高了電網的安全水平。

（四）饋線自動化技術

輸配電實現自動化運行，有助于促使電網快速適應復雜多變的社會經濟發展模式，經濟社會對電力系統不斷提出新的要求，電力系統應具備多樣化、即時化的服務能力，以便于應對市場日益增長的需求。饋線自動化技術應用于輸配電中，可以提高故障響應和處置能力，保障各區域供電的持續性和可靠性，實現配網的智能化轉型[5]。

饋線自動化廣泛應用于電力工程中，被明確界定為配電自動化系統的重要組成部分和核心內容。在實際應用中借助自動化裝置或系統，可以實時監測配電線路的運行情況，及時發現配電線路的異常問題，自動定位故障區域，盡快恢復非故障區域的供電操作。饋線自動化有助于實時傳遞數據信息，明確配電線路的運行狀態，提高故障電流的感應能力，在輸配電網絡的末端環節，提升監控的自動化水平，高效控制故障風險。饋線自動化系統可以自動判斷故障點所屬區間，遠程發送指令執行分合閘操作，通過隔離故障和轉供負荷等操作，控制停電的時間和范圍。例如，三門峽供電公司在31秒之內完成故障隔離，以及非故障區域恢復供電的操作，秒級響應能力強。饋線自動化技術廣泛應用于配電網，作用范圍覆蓋了從變電站出線開關到用戶用電設備之間的饋線電路，優化了電網運行狀態。饋線自動化代替人工巡線操作，不僅可以緩解勞動力壓力，實現狀態檢修，而且可以同步處理多種故障風險，提升復電效率。

結語

自動化技術在電力工程輸配電中的應用價值巨大，相比于傳統模式優勢顯著，主要體現在使用壽命、體系穩定性和安全性方面，在實際應用中可以動態監測電網運行狀態，精準定位故障位置，并采取自動化的處理措施，提高輸配電運行效率。電力工程應引入調度自動化系統、遠動系統、變電站綜合自動化技術、饋線自動化等技術方式，提升電力系統運行的穩定性和安全性。

參考文獻：

[1] 王怡倩.自動化運行技術在電力企業輸配電工程中的應用[J].自動化應用，2024，65（08）：5254.

[2] 茍攀.自動化技術在輸配電與用電工程中的應用[J].自動化應用，2024，65（S1）：276278.

[3] 冉瓊.自動化技術在輸配電及用電工程中的應用及研究[J].中文科技期刊數據庫（引文版）工程技術，2025（03）：2932.

[4] 趙感.輸配電工程中自動化控制技術的應用分析與探究[J].中文科技期刊數據庫（全文版）工程技術，2025（01）：6669.

[5] 董慧，楊全恒.自動化運行技術在輸配電及用電工程中的應用策略分析[J].消費電子，2025（02）：7476.