潘建平

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展飛速，部分成果已相對(duì)比較成熟，在電力系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。目前，電力系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用主要涉及四個(gè)方面：電廠監(jiān)控、變電站自動(dòng)化、電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度及配電自動(dòng)化。本文對(duì)電氣自動(dòng)化在電力系統(tǒng)中幾個(gè)方面的應(yīng)用做了簡(jiǎn)單的闡述。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；電力系統(tǒng)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）17-0131-02

電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用是指在電力系統(tǒng)中利用具有電氣參數(shù)測(cè)量、數(shù)據(jù)傳輸和控制保護(hù)功能的裝置或設(shè)備，通過(guò)信號(hào)處理裝置和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)量、監(jiān)控電力系統(tǒng)各元件、單個(gè)電壓等級(jí)系統(tǒng)或整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)和控制，保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和具有符合要求的電能質(zhì)量。

1 電力系統(tǒng)對(duì)電氣自動(dòng)化控制的要求

1.1 電力系統(tǒng)控制的信息化要求

目前，我國(guó)各行各業(yè)正逐步向信息化發(fā)展，為了滿足社會(huì)和經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展要求，電力行業(yè)也必須努力提高自身的信息化水平。同時(shí)，就電力行業(yè)本身來(lái)說(shuō)，國(guó)家對(duì)生產(chǎn)單位電能的能源消耗的要求和對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響要求越來(lái)越高，這就要求企業(yè)切實(shí)降低自身的發(fā)出單位千瓦時(shí)電能的能耗，提高系統(tǒng)的系統(tǒng)運(yùn)行效益，電力系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用能有效解決這些問(wèn)題。電氣自動(dòng)化技術(shù)是在信息化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，它具有一般控制系統(tǒng)自動(dòng)操控機(jī)器運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)由于信息化技術(shù)的大量應(yīng)用，也具備了數(shù)據(jù)采集、傳輸和分析的功能，方便了電力運(yùn)行部門對(duì)電力系統(tǒng)的監(jiān)控，大大提高了電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。目前，我國(guó)正在大力提倡發(fā)展堅(jiān)強(qiáng)可靠的智能電網(wǎng)，電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用將大大促進(jìn)我國(guó)智能電網(wǎng)的建設(shè)水平。

1.2 電力系統(tǒng)的安全可靠性要求

“經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電力先行”，電力行業(yè)是其它各行各業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)，小到居民日常生活，大到企業(yè)的生產(chǎn)、發(fā)展無(wú)不和電力系統(tǒng)有著緊密的聯(lián)系。我國(guó)已進(jìn)入電氣化社會(huì)，電力系統(tǒng)已成為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)安全穩(wěn)定發(fā)展的重要支柱，對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定供電的要求也越來(lái)越強(qiáng)。這就要求電力系統(tǒng)的故障反應(yīng)能力快速，設(shè)備控制和操作簡(jiǎn)單，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，要求能夠在最短的時(shí)間內(nèi)做出診斷和修復(fù)。電氣自動(dòng)化技術(shù)不同于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)采用的物理控制方式，具有操作控制簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠的突出優(yōu)點(diǎn)，將它應(yīng)用于電力系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化的控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中的故障并做出相應(yīng)的調(diào)整。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 電氣自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)在發(fā)電廠的應(yīng)用

在電力生產(chǎn)部門，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用將有助于企業(yè)降低能耗，提高電能生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)環(huán)保部門要求的節(jié)能減排目標(biāo)。

2.1.1 電廠用電系統(tǒng)的特點(diǎn)

發(fā)電廠是整個(gè)電力系統(tǒng)電能的直接來(lái)源，它的安全可靠性將直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全可靠性。廠用電設(shè)備數(shù)量眾多而且布置分散，一般分散安裝于各配電室和電動(dòng)機(jī)控制中心，不方便運(yùn)行集中的管理。發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)是一個(gè)配電系統(tǒng)的同時(shí)又和外部電網(wǎng)的輸電系統(tǒng)相連，這就造成了廠用電系統(tǒng)電壓等級(jí)復(fù)雜性和廠用電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，同時(shí)也對(duì)廠用電保護(hù)的配置和整定提出了較高的要求。前面提到電氣電動(dòng)化保護(hù)自動(dòng)裝置可靠性高，動(dòng)作速度快，在電廠用電系統(tǒng)中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)可以確保發(fā)電廠的運(yùn)行安全穩(wěn)定性滿足電力系統(tǒng)的要求。

2.1.2 電廠電氣自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)

電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)主要包含遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)保護(hù)終端、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)以及監(jiān)控中心三大部分。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)保護(hù)終端是指分布在發(fā)電現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備保護(hù)、監(jiān)測(cè)功能的電氣自動(dòng)化設(shè)備，它是發(fā)電廠中監(jiān)測(cè)、保護(hù)工作的具體執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于廣泛采用先進(jìn)的電子技術(shù)，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)保護(hù)終端可靠性高、速度快、穩(wěn)定性好，它的應(yīng)用是電廠用電系統(tǒng)可靠運(yùn)行的強(qiáng)有力的保障；數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)是電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，在遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)保護(hù)終端獲取數(shù)據(jù)后必須保證數(shù)據(jù)正確傳輸?shù)奖O(jiān)控中心才能夠確保整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，發(fā)電廠運(yùn)行電壓等級(jí)高，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的電磁輻射干擾強(qiáng)，目前電廠一般采用電纜現(xiàn)場(chǎng)總線和光纖通信的方式來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，將高電壓對(duì)數(shù)據(jù)的影響降到了最低；監(jiān)控中心是電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)和監(jiān)控人員交互的平臺(tái)，通過(guò)它監(jiān)控人員可以對(duì)電廠各類電氣設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、管理。

未來(lái)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是嵌入式工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和綜合化智能技術(shù)的運(yùn)用。

2.2 變電站自動(dòng)化

變電站是電力系統(tǒng)中兩個(gè)或多個(gè)電壓等級(jí)的聯(lián)系樞紐，是電能傳輸配送的重要環(huán)節(jié)，變電站自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)將大大提高整個(gè)電網(wǎng)自動(dòng)化的水平，提高電網(wǎng)的安全可靠性。

變電站自動(dòng)化主要包括兩個(gè)重要內(nèi)容，一方面是對(duì)正常運(yùn)行時(shí)的電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和操作，收集變電站運(yùn)行數(shù)據(jù)，另一方面是對(duì)故障設(shè)備的迅速切除，恢復(fù)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。正常運(yùn)行時(shí)，測(cè)量、監(jiān)視設(shè)備利用先進(jìn)的電氣自動(dòng)化技術(shù)完成電氣量的采集和傳輸工作。發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，完成故障設(shè)備的切除，確保正常部分繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

變電站自動(dòng)化的發(fā)展技術(shù)主要經(jīng)歷了三個(gè)階段，常規(guī)性的電磁式設(shè)備目前正逐步被電腦化的智能裝置取代。早期變電站自動(dòng)化設(shè)備是電磁式的且功能單一、相互獨(dú)立。隨著技術(shù)的發(fā)展，變電站自動(dòng)化技術(shù)正由單一功能、相互獨(dú)立向數(shù)字化、多功能、一體化發(fā)展，各二次設(shè)備相互融合。在不久的將來(lái)，變電站將有可能實(shí)現(xiàn)完全的數(shù)字化。

2.3 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化就是應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并采集電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，然后利用專有的通信網(wǎng)絡(luò)將采集的數(shù)據(jù)傳送到調(diào)度中心，由調(diào)度中心完成電力系統(tǒng)的電力負(fù)荷預(yù)測(cè)以及狀態(tài)估計(jì)并自動(dòng)完成各發(fā)電廠的出力分配，在確保用戶用電的前提下優(yōu)化了能夠有效優(yōu)化電力結(jié)構(gòu)。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化是是電力生產(chǎn)企業(yè)由傳統(tǒng)走向現(xiàn)代化的重要一步，是整個(gè)電力系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的重要一環(huán)。

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的作用主要有三個(gè)方面：

①實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，確保安全可靠供電、確保電力用戶使用高質(zhì)量的電能。

②在確保電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)上，按照經(jīng)濟(jì)效益最大化、線路損耗最小化的原則進(jìn)行電力調(diào)度，減少電能在在電力線路上的損耗，以最小的單位千瓦時(shí)電能能源消耗率發(fā)電，達(dá)到相同發(fā)電量時(shí)能源消耗最少的目的。

③增強(qiáng)調(diào)度自動(dòng)化手段，利用先進(jìn)的控制方法分析電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，并提供最優(yōu)化的事故處理對(duì)策，一旦發(fā)生事故在最短的時(shí)間內(nèi)切除事故范圍內(nèi)的設(shè)備并及時(shí)派出修理人員處理事故，保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行部分不受干擾，避免或減少事故造成的重大損失，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。

2.4 供配電系統(tǒng)中的電氣自動(dòng)化應(yīng)用

供配電自動(dòng)化是指在供配電系統(tǒng)中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)供配電管理的自動(dòng)化及事故情況下的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制。目前，電氣自動(dòng)化技術(shù)在供配電系統(tǒng)中已經(jīng)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，原先由人工操作的高、中壓供電系統(tǒng)正越來(lái)越多地使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行操控，這樣做既提高了供配電的自動(dòng)化水平又提高了供配電系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)也保證了員工的操作安全。在供配電系統(tǒng)中，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器、繼電保護(hù)等保護(hù)裝置的自動(dòng)控制，一旦電流超過(guò)額定值時(shí)，供配電系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跳閘，避免了供配電系統(tǒng)設(shè)備損壞和故障的進(jìn)一步擴(kuò)大。電氣自動(dòng)化在供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包含數(shù)據(jù)采集與控制和保護(hù)作用。

2.4.1 數(shù)據(jù)采集與控制（SCADA）

數(shù)據(jù)采集與控制主要包括供配電系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的采集、電網(wǎng)電能遠(yuǎn)程計(jì)量、用戶電能質(zhì)量監(jiān)控以及設(shè)備故障事件報(bào)警。

其中供配電系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的采集主要涉及配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓、系統(tǒng)頻率等關(guān)鍵參數(shù)，數(shù)據(jù)采集以后必須方便運(yùn)行人員觀察才能夠成為有效數(shù)據(jù)，配電自動(dòng)化要求采集的這些參數(shù)的數(shù)值能夠在配電監(jiān)控室的計(jì)算機(jī)顯示屏上實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，并對(duì)其進(jìn)行必要的保存。一旦參數(shù)超出系統(tǒng)正常運(yùn)行的范圍，監(jiān)控系統(tǒng)須向操作人員發(fā)出報(bào)警信號(hào)并采取必要的保護(hù)措施。

電能遠(yuǎn)程計(jì)量監(jiān)測(cè)主要是指不借助用戶端的電度表，在供配電中心直接測(cè)量與記錄電力用戶的實(shí)際用電量。不僅有效減少了抄表員的工作量，也方便了電力用戶查詢自己的用電量。

電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)是指為對(duì)供電可靠性的要求很高，電壓波動(dòng)和短時(shí)的停電很敏感的電力用戶進(jìn)行的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)，主要包括諧波含量與回路電壓等內(nèi)容的監(jiān)測(cè)，確保其使用的電能質(zhì)量的高效性。

故障報(bào)警事件監(jiān)測(cè)是基于負(fù)荷管理、地理信息系統(tǒng)（AM/FM/GIS）對(duì)供配電系統(tǒng)在工作的過(guò)程中事故的檢測(cè)。如果系統(tǒng)中出現(xiàn)故障，智能化供配電系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，并通過(guò)地理信息系統(tǒng)將故障發(fā)生點(diǎn)的坐標(biāo)發(fā)給監(jiān)控中心，方便技術(shù)人員快速順利地找出并排除故障，確保供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性。

2.4.2 電氣自動(dòng)化的保護(hù)功能

保護(hù)功能主要是通過(guò)饋線自動(dòng)化（即故障定位、隔離、非故障區(qū)段的供電恢復(fù)）以及繼電保護(hù)裝置等自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的。自動(dòng)控制裝置能夠?qū)┡潆娫O(shè)備運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的故障進(jìn)行有針對(duì)性的監(jiān)測(cè)與動(dòng)作，及時(shí)出判斷故障類型，快速的切除故障設(shè)備，減小故障影響范圍，確保配電網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，電氣自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)在電力系統(tǒng)的各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)占據(jù)了重要的地位，因此工作人員在工作中應(yīng)熟練掌握電氣自動(dòng)化技術(shù)的操作方法，同時(shí)還應(yīng)在工作中結(jié)合自己豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，在最大程度上保證電力系統(tǒng)的工作安全。

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