李娟婷

摘要：隨著科技的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的進(jìn)步，人們對能源質(zhì)量及服務(wù)水平的期望要求也越來越高，傳統(tǒng)發(fā)電及送電系統(tǒng)也不斷面臨著技術(shù)革新與優(yōu)化升級等問題。此外，隨著自動(dòng)化控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用以及控制策略的日益優(yōu)化，更加智能優(yōu)化、完善成熟的控制技術(shù)也逐步實(shí)現(xiàn)。鑒于此，本文首先分析了電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展歷程;其次，詳盡闡述了當(dāng)前電力系統(tǒng)的自動(dòng)化控制框架;最后，對電力系統(tǒng)智能化進(jìn)行了相關(guān)展望，具有一定的工程參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)自動(dòng)化;數(shù)字信息;智能運(yùn)維;

1引言

根據(jù)電能生產(chǎn)以及分配方式，電力系統(tǒng)自動(dòng)化涵蓋七個(gè)方面：電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化，火電廠自動(dòng)化，水電站綜合自動(dòng)化，電力系統(tǒng)信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)，防事故自動(dòng)化、電力系統(tǒng)自動(dòng)化裝置和電力行業(yè)管理系統(tǒng)自動(dòng)化，并以此形成一個(gè)分級的自動(dòng)化系統(tǒng)。最高層由一般總調(diào)度中心組成，最低層由區(qū)域調(diào)度中心，區(qū)域變電站和區(qū)域電廠構(gòu)成，中層則由?。ㄊ校┱{(diào)度中心，樞紐變電站和直屬電廠組成。在每個(gè)級別中，發(fā)電廠，變電站，配電網(wǎng)等構(gòu)成多級控制系統(tǒng)及多級管理系統(tǒng)[1]。

電力系統(tǒng)自動(dòng)化的主要目標(biāo)是確保電源的電能質(zhì)量（頻率和電壓），確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性，并提高經(jīng)濟(jì)效率和管理效率，提升終端用電用戶滿意度和使用效率等。電力系統(tǒng)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)了從單個(gè)部件到部分甚至整個(gè)系統(tǒng)領(lǐng)域的廣泛發(fā)展，并切實(shí)提高了電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)控的全過程、全流程呈現(xiàn)維度、數(shù)據(jù)的集成采集質(zhì)量以及區(qū)域電力系統(tǒng)的穩(wěn)定控制水平等。此外，原有電力系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了由單一功能向多樣化和集成化綜合功能發(fā)展的趨勢[2]。

2電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展歷程

在20世紀(jì)中期以前，電力系統(tǒng)容量相對較小，約為數(shù)百萬千瓦，最大單機(jī)容量也不超過10萬千瓦。電力系統(tǒng)的自動(dòng)化主要局限于單一化自動(dòng)裝置，其應(yīng)用主要集中在安全保護(hù)和過程自動(dòng)調(diào)節(jié)等生產(chǎn)控制環(huán)節(jié)。

20世紀(jì)中葉左右，電力系統(tǒng)規(guī)模已發(fā)展到數(shù)千萬千瓦，單機(jī)的發(fā)電容量也超過20萬千瓦，并形成了電網(wǎng)的區(qū)域互聯(lián)，電力系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、調(diào)度的經(jīng)濟(jì)性以及綜合自動(dòng)化技術(shù)提出了更高的要求。工廠自動(dòng)化大規(guī)模采用發(fā)電設(shè)備的單元集中控制，逐步應(yīng)用基于離線仿真計(jì)算的模擬調(diào)頻裝置和經(jīng)濟(jì)型配電裝置，遠(yuǎn)程通信技術(shù)也得以廣泛應(yīng)用。

從20世紀(jì)70年代到80年代，一套具備完整數(shù)據(jù)監(jiān)測、運(yùn)行控制等功能的電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）開始出現(xiàn)并得以廣泛應(yīng)用。對200，000kW以上的大型火電機(jī)組采用實(shí)時(shí)安全監(jiān)控和閉環(huán)自動(dòng)啟停過程控制，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛用于各種自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置和繼電保護(hù)裝置中，數(shù)字化通信技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用也逐步成型。

經(jīng)過數(shù)十年的研發(fā)，隨著計(jì)算機(jī)管理技術(shù)、通信和控制技術(shù)的進(jìn)步，新時(shí)代的電力自動(dòng)化系統(tǒng)無疑已成為集計(jì)算機(jī)、通信、控制、電力設(shè)備和電力電子于一體的綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)。電力系統(tǒng)自動(dòng)化對市場信息的處理能力及處理量等綜合因素變得越來越龐大和復(fù)雜，數(shù)據(jù)范圍也越來越寬泛。大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)等熱門學(xué)科也逐漸開始應(yīng)用于電力系統(tǒng)自動(dòng)化中，新技術(shù)的應(yīng)用對實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力系統(tǒng)的良好閉環(huán)控制、系統(tǒng)故障監(jiān)測與診斷以及提升終端用戶交互滿意度體驗(yàn)等方面都取得良好的效果，并對未來電力系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展產(chǎn)生著深遠(yuǎn)影響[3]。

3基于SCADA平臺(tái)的綜合電力系統(tǒng)自動(dòng)化整體架構(gòu)

基于SCADA平臺(tái)的綜合電力系統(tǒng)自動(dòng)化整體架構(gòu)是基于監(jiān)控一體、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)及設(shè)備狀態(tài)信息整合，形成動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測、運(yùn)行維護(hù)管控、智能調(diào)度、能耗分析為一體的綜合電力自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的創(chuàng)新發(fā)展和效率提升。-基于機(jī)器學(xué)習(xí)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化整體架構(gòu)如圖1所示。

綜合電力自動(dòng)化系統(tǒng)可分為三層：

1）數(shù)據(jù)采集層，為了滿足綜合電力自動(dòng)化系統(tǒng)的需求，需要獲取如下相關(guān)數(shù)據(jù)：電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、終端設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、一次側(cè)終端用戶用能數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)層采用開源式數(shù)據(jù)運(yùn)算工具，結(jié)合具體聚類分析算法，通過可視化的方式定制數(shù)據(jù)提取、轉(zhuǎn)換和加載過程，實(shí)現(xiàn)從關(guān)系型數(shù)據(jù)庫表到數(shù)據(jù)平臺(tái)分布式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)同步功能。

2）數(shù)據(jù)融合層，結(jié)合系統(tǒng)辨識及機(jī)器學(xué)習(xí)算法，進(jìn)行數(shù)據(jù)的清洗整理，建立綜合能源運(yùn)維管控模型，并進(jìn)行相關(guān)模型參數(shù)優(yōu)化。綜合電力系統(tǒng)自動(dòng)化模型是大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的具體實(shí)現(xiàn)，在大數(shù)據(jù)云平臺(tái)上構(gòu)建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)和微應(yīng)用服務(wù)，為電力系統(tǒng)自動(dòng)化管控運(yùn)維應(yīng)用的實(shí)施提供了較好的數(shù)據(jù)支撐。

3）智能決策層，在電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)發(fā)、送、調(diào)度及用電系統(tǒng)的具體需求構(gòu)建綜合電力系統(tǒng)自動(dòng)化平臺(tái)，最終實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的故障預(yù)測預(yù)警、終端缺陷閉環(huán)管理、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測以及調(diào)度優(yōu)化。

4電力系統(tǒng)智能化控制技術(shù)

1）機(jī)器學(xué)習(xí)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

機(jī)器學(xué)習(xí)作為新時(shí)代發(fā)展最快的研究學(xué)科之一，在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越普遍，與此同時(shí)，能源行業(yè)的數(shù)字化趨勢也為機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用創(chuàng)造了新機(jī)遇。通過機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)可以更為準(zhǔn)確地預(yù)測電力系統(tǒng)設(shè)備故障、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測以及發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀況等，并可以實(shí)現(xiàn)對終端用戶的深度交互。

2）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的發(fā)展，正深刻影響著各行各業(yè)生產(chǎn)方式的重大變革，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在電力系統(tǒng)中也發(fā)揮著不容小覷的作用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠充分滿足用戶對電力使用的需求，同時(shí)優(yōu)化資源配置，確保電力供應(yīng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，滿足環(huán)保約束，保證電能質(zhì)量，適應(yīng)電力市場化發(fā)展等，從而實(shí)現(xiàn)對用戶可靠、經(jīng)濟(jì)、清潔、互動(dòng)的電力供應(yīng)和增值服務(wù)。

3）云計(jì)算在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

云計(jì)算作為一種分布式大規(guī)模計(jì)算模式，已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化生產(chǎn)之中，并對信息化產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)生著深遠(yuǎn)影響。云計(jì)算技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠最大程度的提高系統(tǒng)工作效率，避免資源浪費(fèi)，并對提高供電質(zhì)量及提升用戶滿意度方面有深刻意義。

5結(jié)語

本文結(jié)合工程實(shí)際，對電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了簡要闡述，并分析了基于SCADA平臺(tái)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化的整體架構(gòu)，詳盡介紹了其工作原理及工作模式，對實(shí)際工程應(yīng)用有一定的工程參考價(jià)值。目前，智能化技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用還不夠成熟，需要相關(guān)的技術(shù)從業(yè)人員要積極提高技術(shù)水平，通過不懈的努力來提高和完善大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)在電力系統(tǒng)行業(yè)的應(yīng)用水平，進(jìn)而推動(dòng)電力系統(tǒng)的整體發(fā)展，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的量變到質(zhì)變。

參考文獻(xiàn)

[1]姚程福.電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用[J].城市建筑，2014（4）：169.

[2]趙楊，丁寶峰，杜翠女.淺談電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的創(chuàng)新與應(yīng)用[J].硅谷2011（3）：93-94.

[3]王鶴.淺談電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化及其發(fā)展方向[J].科技風(fēng)，2017（25）：191.