蔣躍平

（國網(wǎng)電力科學(xué)研究院，江蘇南京210003；南京南瑞集團(tuán)公司，江蘇南京210003）

電力系統(tǒng)中電氣自動化技術(shù)的研究

蔣躍平

（國網(wǎng)電力科學(xué)研究院，江蘇南京210003；南京南瑞集團(tuán)公司，江蘇南京210003）

在信息研究不斷深化的基礎(chǔ)之上，自動化水平越來越高，由此出現(xiàn)了電氣自動化這門新型的學(xué)科和技術(shù)。電氣自動化技術(shù)自產(chǎn)生以來就表現(xiàn)出了強(qiáng)大的社會適應(yīng)性和實(shí)效性，所以在社會生產(chǎn)和生活中的利用范圍在不斷擴(kuò)大。從目前的應(yīng)用來看，此技術(shù)作為高新技術(shù)的重要組成部分，在建筑工程、機(jī)械制造等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了應(yīng)用深化。從具體的研究看，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值還在不斷提升，其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)展，深化其研究，強(qiáng)調(diào)其實(shí)效性價(jià)值意義顯著。在目前的電力系統(tǒng)中，電氣自動化技術(shù)也有了較為廣泛的應(yīng)用。為了推動其應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展，就電力系統(tǒng)當(dāng)中的電氣自動化技術(shù)進(jìn)行了全面性分析。

電力系統(tǒng)；變電站；自動化技術(shù)；自動控制

電氣自動化是電氣信息領(lǐng)域的一門新興學(xué)科，但由于與人們的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)，發(fā)展非常迅速，現(xiàn)在也相對比較成熟，已經(jīng)成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著越來越重要的作用。從目前的實(shí)用研究來看，其觸角伸向各行各業(yè)，小到一個開關(guān)的設(shè)計(jì)，大到宇航飛機(jī)的研究，都有其身影。簡單來講，電氣自動化能夠在系統(tǒng)運(yùn)行、自動控制、信息處理、經(jīng)濟(jì)管理等領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，所以，其應(yīng)用范圍廣泛。在目前的電力系統(tǒng)中，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍，積極研究其在系統(tǒng)構(gòu)成當(dāng)中的位置以及未來發(fā)展，對于提升技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值和系統(tǒng)的實(shí)用效果有著突出的意義。

1 電力系統(tǒng)自動化技術(shù)

1.1 變電站自動化

在技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，電力自動化操作系統(tǒng)由理論變成了現(xiàn)實(shí)。從目前的實(shí)際情況來看，變電站已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了基本的自動化，而這種自動化對過去煩瑣的人工操作進(jìn)行了取代，從而有效地節(jié)省了人力資本，并大幅度提高了變電站的工作效率，使得變電站的服務(wù)范圍和監(jiān)控能力有了提升。因?yàn)楸O(jiān)控效果得到了強(qiáng)化，目前的變電站運(yùn)行安全性得到了大范圍提升。綜合來講，實(shí)現(xiàn)變電站的自動化之后，電氣設(shè)備的全程監(jiān)控效果明顯加強(qiáng)，而計(jì)算機(jī)智能化的裝置控制也實(shí)現(xiàn)了提升。計(jì)算機(jī)智能化裝置在數(shù)字化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化方面有著突出的優(yōu)勢，所以，利用其優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)了變電站整體的現(xiàn)代化、科技化和信息化。

1.2 電網(wǎng)調(diào)度自動化

在電力系統(tǒng)當(dāng)中，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用還體現(xiàn)在電網(wǎng)調(diào)度自動化當(dāng)中。從目前的分析來看，電網(wǎng)調(diào)度的自動化主要包括中心計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、服務(wù)站、工作站、顯示器和打印機(jī)。在具體的應(yīng)用中，利用系統(tǒng)專用的廣域網(wǎng)可以對電網(wǎng)調(diào)度當(dāng)中的自動化設(shè)備進(jìn)行有效連接。在具體連接中，包括設(shè)備有電網(wǎng)調(diào)度控制中心、變電站以及發(fā)電廠的各類電氣設(shè)備等。在整個電力運(yùn)行的過程中，電力自動化的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對電力數(shù)據(jù)的及時(shí)采集，也可以對電網(wǎng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行具體分析。電力自動化在系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)和電力荷載的預(yù)測分析中有著重要的價(jià)值體現(xiàn)，所以，利用電網(wǎng)調(diào)度進(jìn)行發(fā)電控制和自動控制對滿足電力市場具體調(diào)控要求意義明顯。

1.3 發(fā)電廠分散測控系統(tǒng)

在電力系統(tǒng)當(dāng)中，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用還體現(xiàn)在發(fā)電廠分散測控系統(tǒng)當(dāng)中。在發(fā)電廠的控制中，過程控制系統(tǒng)有著重要的價(jià)值，而過程控制系統(tǒng)則由可冗余配置的智能軟件和主控模件部分構(gòu)成。

從具體的系統(tǒng)分析來看，PCU是控制系統(tǒng)的核心構(gòu)成部件，其能夠在電力的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行運(yùn)用，所以，可以利用其進(jìn)行現(xiàn)場熱電偶、開關(guān)量、電氣量以及變送器等信息的接收工作。在數(shù)字化利用的過程中，能實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示，無論是輸入信息，還是輸出信息都能夠直接進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動。在電力工程中，電氣自動化技術(shù)的運(yùn)用，能有效建立起發(fā)電廠分散測控系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個電力系統(tǒng)監(jiān)測控制水平的提升。

2 變換器電路從低頻到高頻的發(fā)展

電力電子元件在技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了不斷進(jìn)步，而這種進(jìn)步促成了變換器電路的更新?lián)Q代，所以，變換器在不斷換代的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用范圍的擴(kuò)大。從目前的應(yīng)用來看，PWM變換器在電力上有著廣泛應(yīng)用，而在具體的應(yīng)用中，其表現(xiàn)出了3方面的優(yōu)勢：①有效地提高了功率因數(shù)；②避免了高次增波對電網(wǎng)的影響；③有效解決了電動機(jī)在低頻區(qū)的轉(zhuǎn)矩脈動問題。雖然說PWM應(yīng)用優(yōu)勢比較突出，但其應(yīng)用中的電流和電壓產(chǎn)生的諧波分量造成了電機(jī)繞組振動而發(fā)生的噪聲。在不斷發(fā)展中，變換器電路從低頻在向高頻發(fā)展，這種方向是一種主要的發(fā)展趨勢。

3 電力系統(tǒng)自動化IT技術(shù)的利用

在目前的電力系統(tǒng)應(yīng)用中，自動化IT技術(shù)有著廣泛利用，以下從3個方面進(jìn)行技術(shù)利用的探討。

3.1 電力一次設(shè)備智能化

在當(dāng)前電力系統(tǒng)自動化技術(shù)IT利用中，表現(xiàn)最為明顯的是電力一次設(shè)備的智能化。從目前的電力工程實(shí)踐來看，一次設(shè)備的安裝和二次設(shè)備的安裝地點(diǎn)在選擇時(shí)對距離有一定的要求，一般要求距離在幾十米之上，在達(dá)到這樣的要求之后，利用信號加強(qiáng)的電力電纜與大電流實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的控制。在技術(shù)具體利用時(shí)，要實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的智能化，需要進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要將二次設(shè)備的安裝也考慮在內(nèi)。只有這樣，二次設(shè)備電力信號的鋪設(shè)和安裝才能實(shí)現(xiàn)有效控制。就目前的IT技術(shù)具體利用來看，還存在著電磁干擾的情況，所以，對電子部件的供電電源、電磁兼容等標(biāo)準(zhǔn)的考慮是關(guān)鍵。

3.2 電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測

在電力系統(tǒng)當(dāng)中，IT技術(shù)利用的另一個方面是電力一次設(shè)備的在線狀態(tài)檢測。從具體的設(shè)備劃分來看，變壓器、壓電機(jī)、斷路器以及開關(guān)等都屬于電力系統(tǒng)的一次設(shè)備。強(qiáng)化對這些設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控，能及時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行情況，而根據(jù)其運(yùn)行概況可以準(zhǔn)確判斷出參數(shù)的變化趨勢，在此情況下，設(shè)備的問題和故障預(yù)測會更加準(zhǔn)確。目前，我國大力倡導(dǎo)以知識生產(chǎn)力為基礎(chǔ)的發(fā)展，在這樣的大環(huán)境下，企業(yè)與高校積極展開合作，可以實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備技術(shù)的飛躍性發(fā)展，即在知識推動下，電力設(shè)備的發(fā)展在向高端化邁進(jìn)。

3.3 光電式電力互感器

光電式電力互感器是現(xiàn)階段電力系統(tǒng)中自動化IT技術(shù)利用的代表。從目前的電力互感器利用來看，其是輸電線路中具有重要的設(shè)備，因此，需要利用儀表測量輸電線路上的高電壓和大電流數(shù)值。在實(shí)際應(yīng)用中，絕緣難度會隨著電壓等的升高而變得更大，設(shè)備的質(zhì)量和體積也會增大。此時(shí)，如果設(shè)備的信號動態(tài)范圍縮小，則電流互感器會出現(xiàn)飽和的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致信號發(fā)生畸變，出現(xiàn)互感器信號輸出、計(jì)算機(jī)計(jì)量和保護(hù)上的連接缺陷。在最近幾年的發(fā)展中，我國在光電式互感器的研究方面有突破，但問題依然存在，所以，進(jìn)行進(jìn)一步系統(tǒng)研究的價(jià)值巨大。

4 結(jié)束語

電力系統(tǒng)在我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有著重要的作用，積極強(qiáng)化電力系統(tǒng)的建設(shè)對于我國的發(fā)展價(jià)值巨大，所以，強(qiáng)化系統(tǒng)中的技術(shù)利用意義重大。電氣自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)當(dāng)中價(jià)值巨大，加強(qiáng)對其的研究意義重大。

［1］周亞峰.淺談電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢［J］.中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2011（06）.

［2］任杰.電氣自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用淺談［J］.科技傳播，2012（06）.

［3］常文華.電氣自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢探討［J］.電子世界，2014（12）.

［4］曾海寧.有關(guān)電氣自動化控制的探析［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（23）.

〔編輯：張思楠〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.14.067

2095－6835（2017）14－0067－02