現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動化技術(shù)與相關(guān)控制方法探析

國網(wǎng)浙江義烏市供電有限公司 吳志民 楊 眉 劉東紅 劉江鵬

1 引言

隨著時代的不斷進(jìn)步，我國的社會生產(chǎn)力得到了一定的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也得到了創(chuàng)新和高速發(fā)展，自動化和信息化技術(shù)水平在企業(yè)生產(chǎn)制造等領(lǐng)域得到了普遍應(yīng)用。當(dāng)前，我國現(xiàn)代化生產(chǎn)的水平不斷提高，對于提升企業(yè)的競爭力而言，其內(nèi)容和建設(shè)的程度都有著重大的影響。國家在注重發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時，各行企業(yè)的發(fā)展對電力的需求量逐漸增加，為保障人民日常生后及工作的用電需求，電力企業(yè)需要重視對電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的創(chuàng)新。此外，針對于如何管控電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的問題，需要政府相關(guān)部門與電力企業(yè)引起重視，加強(qiáng)管理與控制，促進(jìn)電力行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。

2 電力系統(tǒng)自動化概述及內(nèi)涵

電力系統(tǒng)自動化控制屬于一種技術(shù)方式，具有自動調(diào)整以及控制電力系統(tǒng)的作用，該系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用具有提升電力系統(tǒng)自動化水平的功能，有助于系統(tǒng)內(nèi)部控制效果的提高。與此同時，系統(tǒng)是由自動化、電力調(diào)度自動化以及發(fā)電控制自動化等組合而成，其相關(guān)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控電力設(shè)備及系統(tǒng)運(yùn)行情況的目標(biāo)，有助于各電力系統(tǒng)供電以及運(yùn)輸?shù)陌踩砸约捌椒€(wěn)性，能夠使電力系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)電力自動化的穩(wěn)步運(yùn)行。由于現(xiàn)代自動化技術(shù)水平的高低不穩(wěn)定，在電力系統(tǒng)運(yùn)用過程中，水平的高低會對其產(chǎn)生一定的影響，同時還會對電力系統(tǒng)的安全等帶來直接的影響。因此，為了能夠確保電力系統(tǒng)更加簡單、快速的實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)，確保人民生活及生產(chǎn)的正常用電，電力企業(yè)應(yīng)該加大對電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的研究。通過技術(shù)研究與應(yīng)用，不僅能夠促進(jìn)我國電力系統(tǒng)運(yùn)行時的穩(wěn)定、準(zhǔn)確和及時，還能夠?qū)ξ覈娏ο到y(tǒng)的自動化技術(shù)水平帶來一定的提升，在實(shí)際上滿足人們對日常電力的迫切需求。

3 自動化技術(shù)在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 精準(zhǔn)性顯著提高

對電力系統(tǒng)的控制精準(zhǔn)度進(jìn)行了提高。在過去的電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，對系統(tǒng)的參數(shù)的調(diào)整和控制，需要員工進(jìn)行手動操作來完成。通過人工的方式進(jìn)行操作，不僅使得電力單位的工作難度和任務(wù)加重，還容易在工作過程中出現(xiàn)一定的誤差。通過電力自動化技術(shù)的普及應(yīng)用，使得電力單位工作人員的工作量大幅減少，并且在電力系統(tǒng)控制進(jìn)程中，對數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度得到了一定的提升，維護(hù)了電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的安全和穩(wěn)定[2]。

3.2 反應(yīng)時間變短

工作進(jìn)程的反應(yīng)速度明顯加快，反應(yīng)時間縮短，當(dāng)電力系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)下時，其產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)信息可以適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，自動化技術(shù)的應(yīng)用能夠持續(xù)加快電力系統(tǒng)運(yùn)行速度，縮短系統(tǒng)運(yùn)行時間，在相關(guān)技術(shù)的操作和應(yīng)用中，使電力系統(tǒng)完成相應(yīng)的工作，為電力調(diào)度工作帶來便利。除了這些之外，電力系統(tǒng)在運(yùn)行時，如果遇到突發(fā)狀況，工作人員可以迅速的進(jìn)行操作停止運(yùn)行，由于自動化技術(shù)的使用，為電力系統(tǒng)運(yùn)行帶來了便捷，減少了運(yùn)行中可出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，較大地縮短了運(yùn)行工作時間。

3.3 實(shí)時全天候監(jiān)控

電力系統(tǒng)的監(jiān)測主要是通過自動化技術(shù)來完成，自動化技術(shù)可以進(jìn)行24h全天候的實(shí)時動態(tài)監(jiān)測各項(xiàng)數(shù)據(jù)是否正常。當(dāng)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)數(shù)據(jù)超標(biāo)現(xiàn)象時，能夠第一時間做出反應(yīng)停止系統(tǒng)運(yùn)行，并能夠迅速在第一時間內(nèi)反映給工作人員，確保實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)后期的維護(hù)操作工作。這種全天候?qū)崟r監(jiān)控，有效為電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程提供了保障，同時還有效降低了系統(tǒng)的故障發(fā)生頻率。

4 現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展趨勢

4.1 設(shè)備系統(tǒng)安全研發(fā)

設(shè)備的安全控制系統(tǒng)是一種用來控制整個電力系統(tǒng)是否能夠在安全范圍內(nèi)，通過控制其自身的功能和信息保護(hù)功能的系統(tǒng)。該系統(tǒng)除了能夠控制各項(xiàng)系統(tǒng)，還能夠?qū)ο到y(tǒng)的傳輸數(shù)據(jù)功能進(jìn)行控制。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對信息安全和數(shù)據(jù)形成過程的安全化意識逐步提高，因此對于設(shè)備安全控制系統(tǒng)在應(yīng)用中是否具有安全性能，也逐步成為研究人員需要關(guān)注的重點(diǎn)問題。設(shè)備安全控制系統(tǒng)是電力系統(tǒng)自動化安全控制的中心部分，其包含了整個電力系統(tǒng)設(shè)備的安全度和它的性能的好壞，直接影響自動化過程控制是否能夠準(zhǔn)確進(jìn)行實(shí)施。因此，對電力系統(tǒng)自動化安全控制技術(shù)方面的研究，仍是未來幾年課題研究的重點(diǎn)部分。

4.2 高精度適應(yīng)性智能電力系統(tǒng)和全自動化控制技術(shù)的研發(fā)

我國現(xiàn)代電力自動化控制技術(shù)在科技領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了突破。自動化控制系統(tǒng)科技的不斷發(fā)展，直接影響著電力系統(tǒng)的組建以及發(fā)展方向，與傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)相比，自動化控制系統(tǒng)更為先進(jìn)。針對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的研究，其自動化的管控系統(tǒng)有待優(yōu)化與升級，原有的管理系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足信息化電力系統(tǒng)的運(yùn)行需求，需要電力企業(yè)注重系統(tǒng)的創(chuàng)新與升級。只要對系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新和改善，才能夠改變原有的部分電力自動化控制系統(tǒng)身上的缺陷，例如單一性缺陷以及適應(yīng)性較低缺陷等，需要技術(shù)工作人員對電力系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)、升級，逐漸完成傳統(tǒng)電力系統(tǒng)向自動化方向轉(zhuǎn)變的重大目標(biāo)[3]。

5 現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動化技術(shù)

5.1 現(xiàn)場總線控制技術(shù)

借助信息化設(shè)備以及自動儀器完成對中心設(shè)備的控制，可以實(shí)現(xiàn)利用通信以及控制系統(tǒng)管控技術(shù)總線的目標(biāo)。此外，控制技術(shù)具有傳輸現(xiàn)場設(shè)備與控制系統(tǒng)之間數(shù)字信號的作用，有助于電力企業(yè)自動化水平以及管理水平的提升。因電力系統(tǒng)自動化技術(shù)具有控制現(xiàn)場總線技術(shù)的作用，使得該技術(shù)被普遍應(yīng)用于電力系統(tǒng)的維修以及保養(yǎng)等工作中。在實(shí)際操作中，PCS系統(tǒng)的應(yīng)用最為典型，與其他自動化系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)具有更高的靈活性，且應(yīng)用更加安全，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)過程中系統(tǒng)的漏洞。通過PCS系統(tǒng)能夠快速實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)故障位置確定，從而更好的輔助進(jìn)行故障診斷，通過快速排除及檢修，以確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。該系統(tǒng)的應(yīng)用，在一定意義上可以提高我國供電服務(wù)質(zhì)量，提升電力企業(yè)在社會中的地位。

5.2 電力調(diào)度技術(shù)

目前，就我國電氣工程自動化技術(shù)來說，通過對技術(shù)應(yīng)用中數(shù)據(jù)和信息的收集整理，可以具體研究了解到，各方面數(shù)據(jù)在電力系統(tǒng)和設(shè)備之間運(yùn)行時，需要的控制狀態(tài)和管理方式。為了確保電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要對不同的類型資源進(jìn)行整理，確保管理工作有簡易到困難發(fā)生轉(zhuǎn)變。由于各種電力資源類型不同，所存在的復(fù)雜程度也逐漸加劇，不斷降低管理難度，從而能夠穩(wěn)步提升電力管理系統(tǒng)生產(chǎn)時的效率，同時提高自動化在電力系統(tǒng)工作中的應(yīng)用水平。

5.3 主動對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)

主動對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)是一種監(jiān)控技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用主要是在我國電系統(tǒng)的質(zhì)量監(jiān)督和安全控制管理方面。通過對電力系統(tǒng)污染情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，確保能夠檢測到有力數(shù)據(jù)，在科學(xué)應(yīng)用主動對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)的前提下，做好電力系統(tǒng)的日常維護(hù)工作，有助于電力系統(tǒng)日常運(yùn)行中各類故障的排查與處理，工作人員可以將系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)信息與關(guān)鍵點(diǎn)的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息作比較，以便于獲得系統(tǒng)運(yùn)行的常規(guī)數(shù)據(jù)信息，有助于為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)信息的真實(shí)性以及準(zhǔn)確性提供保障。此外，該技術(shù)的應(yīng)用需要技術(shù)人員了解函數(shù)相關(guān)知識，明確函數(shù)對象的含義及相互關(guān)系，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化分析，還能夠運(yùn)用自動化管理將該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行不斷推廣和運(yùn)用，這使得運(yùn)行優(yōu)化管理變得越來越簡單。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用較大縮短了系統(tǒng)數(shù)據(jù)在傳輸過程中所需要消耗的時間，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)自動化，確保了系統(tǒng)之間能夠順利低耗時運(yùn)行[4]。

5.4 自動化補(bǔ)償技術(shù)

站在原有的電力工程角度分析，電力系統(tǒng)電壓的補(bǔ)償工作可以由低壓區(qū)的電流電壓完成，借助三相穩(wěn)電的電容器為供電區(qū)域的有源、無源單個電壓信號進(jìn)行直流電壓的補(bǔ)償。在補(bǔ)償過程中，三相用戶終端負(fù)荷的使用需要避免出現(xiàn)直接補(bǔ)充的現(xiàn)象，有助于防止客戶端出現(xiàn)電壓補(bǔ)償過大或者是過小的問題。隨著我國電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的不斷完善和進(jìn)步，在電力工程中自動化技術(shù)也不斷應(yīng)用，這一難題也相應(yīng)地得到了解決。通過采用動態(tài)和固定的頻率進(jìn)行電壓補(bǔ)償，能夠確保補(bǔ)償?shù)降碾妷涸诳蛻舳怂枰碾妷悍秶鷥?nèi)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的動態(tài)補(bǔ)償精確度。

6 現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動控制的方法

6.1 生產(chǎn)系統(tǒng)

信息化時代，電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的應(yīng)用范圍較為廣泛，例如數(shù)據(jù)監(jiān)控、安全系統(tǒng)以及電力調(diào)度等方面。在這之中，生產(chǎn)系統(tǒng)尤為重要，該系統(tǒng)是電力單位運(yùn)用發(fā)展中需要關(guān)注的重點(diǎn)，也是電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的基礎(chǔ)，只有對其進(jìn)行技術(shù)保證，才能夠?qū)崿F(xiàn)自動化生產(chǎn)。如果將自動化技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)系統(tǒng)當(dāng)中，可完成電力生產(chǎn)任務(wù)，有效地對信息進(jìn)行了收集和匯總，為電力系統(tǒng)自動化技術(shù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)參考。與此同時，有助于減少相應(yīng)的人員勞動力，使得電力單位在日常經(jīng)營過程中減少勞動力成本的支出，有效地提高了電力資源生產(chǎn)能力和效率。整合數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用，可如實(shí)記錄日電力資源的生產(chǎn)情況，便于企業(yè)了解電力產(chǎn)能，為電力企業(yè)的運(yùn)營與管理提供真實(shí)、有效的數(shù)據(jù)信息，有助于電力生產(chǎn)計(jì)劃的及時調(diào)整與優(yōu)化。

6.2 電力系統(tǒng)維護(hù)

現(xiàn)如今大型特高壓輸電線路是我國現(xiàn)代電力系統(tǒng)發(fā)展的重點(diǎn)，在我國高壓線路中，部分站點(diǎn)分布情況來看，多分布在地形復(fù)雜的地區(qū)。由于高壓線路分布地區(qū)的特點(diǎn)具有復(fù)雜性，存在的安全隱患也較多，在進(jìn)行相關(guān)維護(hù)作業(yè)時，工作人員受到了很大的挑戰(zhàn)，在應(yīng)對高壓線路維護(hù)工作時，不僅要消耗大量的人力、物力和財(cái)力，同時對維修人員的身心健康帶來了較大影響，對人員的安全問題也是一種存在潛在危險(xiǎn)的工作。為了能夠確保工作人員的身心健康，我國電力系統(tǒng)專門引進(jìn)了無人機(jī)技術(shù)，通過自動化無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)控，還原一些地區(qū)真實(shí)的細(xì)節(jié)，模型效果俱佳

6.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，才能夠確保電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)的不斷發(fā)展。一方面要不斷地加強(qiáng)學(xué)習(xí)吸收國外先進(jìn)優(yōu)秀的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，不斷完善自己；另一方面，要根據(jù)我國自身的電力系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀提出優(yōu)化方案，可以通過對總體方案進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)自動化系統(tǒng)的完善。可以通過對設(shè)計(jì)過程中每個細(xì)小環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，改善自動化精細(xì)水平。

6.4 提升相關(guān)操作人員的職業(yè)素質(zhì)水平

在進(jìn)行電力系統(tǒng)自動化施工過程中，為確保施工技術(shù)水平在安全控制范圍內(nèi)，要不斷對相關(guān)操作人員的職業(yè)素養(yǎng)進(jìn)行培訓(xùn)，確保員工的專業(yè)水平達(dá)到較高要求。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和更新，員工也應(yīng)該積極地對電力系統(tǒng)的新知識和新技能進(jìn)行學(xué)習(xí)，確保自身能夠適應(yīng)現(xiàn)代化科技的發(fā)展，為未來的工作開展做努力。除此之外，電力系統(tǒng)技術(shù)人員還應(yīng)該掌握企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，為企業(yè)的合理化發(fā)展提出相應(yīng)的建議，可以更好地提升工作人員的工作能力，通過合理課程的學(xué)習(xí)，使員工明確自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)。通過學(xué)習(xí)不斷提升自身能力的同時，更好的培養(yǎng)電力工作人員技能，使員工更好的參與到維護(hù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全的運(yùn)行的工作中。

綜上所述，電力行業(yè)作為促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)行業(yè)，對人們?nèi)粘５纳a(chǎn)生活尤為重要。只有確保我國電力行業(yè)在供給方面持續(xù)穩(wěn)定，才能夠確保我國經(jīng)濟(jì)狀態(tài)呈現(xiàn)出一種持續(xù)向好的發(fā)展趨勢，電力供應(yīng)充足是實(shí)現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的重要支撐力量。在我國電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動化相關(guān)控制技術(shù)是其核心技術(shù)之一，通過不斷深入推進(jìn)對該項(xiàng)技術(shù)的研究，不僅能夠掌握自動化控制技術(shù)的關(guān)鍵，同時為我國供電可靠性水平帶來提升。