西南電力設(shè)計(jì)院 張晉賓

張晉賓：電力行業(yè)自動化未來發(fā)展趨勢

西南電力設(shè)計(jì)院 張晉賓

我國自動化應(yīng)著力在下面幾個方面取得突破或更大進(jìn)步：

（1）研制新型儀表自動化裝置或系統(tǒng)，以滿足新一代發(fā)電系統(tǒng)（如700℃超超臨界、核能、地?zé)帷⑸镔|(zhì)能、海洋能等）的監(jiān)控要求、智能電廠/智能變電站/智能電網(wǎng)的建設(shè)和越來越嚴(yán)格的功能安全等要求。以核電為例，我國引進(jìn)建設(shè)的第三代核電站（如西屋AP1000和AREVA的ERP）的儀表自動化系統(tǒng)，全部依賴進(jìn)口。因此，應(yīng)加快研發(fā)國產(chǎn)的核電站1E級和非1E級儀表與自動化產(chǎn)品。以智能變電站為例，應(yīng)加緊推出全系列的符合IEC 61850等國際標(biāo)準(zhǔn)要求的IED智能電子裝置。在功能安全方面，應(yīng)加快研制和生產(chǎn)SIL1～SIL4各類等級的安全儀表和控制裝置。

（2）大力研發(fā)優(yōu)化軟件（如多約束條件下的控制目標(biāo)優(yōu)化、模型預(yù)測控制等），提升控制系統(tǒng)性能，以進(jìn)一步節(jié)能降耗，適應(yīng)新的形勢要求。如在風(fēng)能、太陽能等新興發(fā)電方式并網(wǎng)后，需研發(fā)有效的風(fēng)能、太陽能發(fā)電功率短期預(yù)測模型或算法，且傳統(tǒng)火電也需適應(yīng)新形勢下電網(wǎng)深度調(diào)峰、快速負(fù)荷變化的新需求。

（3）不同控制及信息系統(tǒng)集成、集成后所形成的大數(shù)據(jù)及其智能處理技術(shù)、信息安全技術(shù)的研究及應(yīng)用。以數(shù)據(jù)處理為例，應(yīng)加大數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘、智能決策支持系統(tǒng)IDSS等研究，以使數(shù)據(jù)發(fā)揮其應(yīng)有作用，而不是成為累贅。

關(guān)于電力行業(yè)自動化技術(shù)未來發(fā)展趨勢，可概括為以下八個主要方面：

（1）傳感器向著微型化、多功能化、網(wǎng)絡(luò)化、無線化、智能化方面發(fā)展，新型測量原理的傳感器應(yīng)用范圍（如QDIP量子點(diǎn)紅外傳感、聲波測溫、光纖傳感等）擴(kuò)大，軟測量、虛擬儀表市場份額繼續(xù)上升（如美國環(huán)保署已認(rèn)可基于軟測量技術(shù)的連續(xù)排放監(jiān)視系統(tǒng)CEMS）。

（2）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的多功能控制器向小型、分散和大型、集中兩端延伸。一方面，在片上系統(tǒng)SoC、微控制器MCU或μC技術(shù)支持下，控制功能集成在儀表或設(shè)備上，就地化、分散化；另一方面，由于需對智能算法、大量數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合控制處理等，加之計(jì)算機(jī)可靠性能的提高，促成了控制器的大型化（如四核CPU控制器）和功能的進(jìn)一步集中，形成了自動計(jì)算引擎ACE（如嵌入歷史數(shù)據(jù)、分析、報警管理、設(shè)備診斷、先進(jìn)控制優(yōu)化、規(guī)則引擎等功能多位一體于ACE）。

（3）遠(yuǎn)程監(jiān)視和故障分析診斷繼續(xù)快速增長。這是由于其硬件和軟件工具的改進(jìn)，包括網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云計(jì)算、基于規(guī)則的軟件、IP視頻和語音通信等技術(shù)進(jìn)步的綜合結(jié)果，當(dāng)然也是為了應(yīng)對自動化專家人數(shù)的減少和減輕其頻繁旅途奔波的勞累。

（4）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的無盤柜化。這是現(xiàn)場總線大量應(yīng)用、前面提及的控制器分散化或?qū)⑵淝度氍F(xiàn)場I/O模塊且其EMC及IP防護(hù)等級提升、監(jiān)視遠(yuǎn)程化等的綜合結(jié)果。

（5）安全儀表系統(tǒng)SIS應(yīng)用更廣泛，智能機(jī)器人和優(yōu)化軟件的應(yīng)用更加成熟。以智能機(jī)器人為例，在傳感器數(shù)據(jù)融合、計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)、模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)進(jìn)步推動下，智能機(jī)器人已達(dá)到實(shí)際應(yīng)用階段，如國外用于輸電線路巡檢的智能機(jī)器人，用于核電站安全殼內(nèi)設(shè)施檢修和事故處理的智能機(jī)器人等。

（6）在高性能的實(shí)時數(shù)據(jù)庫、開放系統(tǒng)互聯(lián)、國際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和IT等先進(jìn)技術(shù)支持下（如OPC、OPC UA、B2MML等），車間自動化或機(jī)組自動化向著企業(yè)級自動化系統(tǒng)方向發(fā)展。

（7）大數(shù)據(jù)處理分析軟件的日臻成熟，促使其廣泛用于電廠運(yùn)行優(yōu)化、節(jié)能降耗、發(fā)電效率提高、預(yù)測性維修、故障診斷、決策支持優(yōu)化等多個方面。

（8）先進(jìn)的信息安全方法、軟件和硬件漸漸增多，以保護(hù)自動化儀表與控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)免受安全攻擊。這是由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的互連和擴(kuò)充、威脅源增多、國家監(jiān)管部門的要求等綜合因素的結(jié)果。