李娟婷

摘要：隨著科技的發(fā)展和經濟社會的進步，人們對能源質量及服務水平的期望要求也越來越高，傳統(tǒng)發(fā)電及送電系統(tǒng)也不斷面臨著技術革新與優(yōu)化升級等問題。此外，隨著自動化控制技術在電力系統(tǒng)中的廣泛應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也逐步實現(xiàn)。鑒于此，本文首先分析了電力系統(tǒng)自動化技術發(fā)展歷程;其次，詳盡闡述了當前電力系統(tǒng)的自動化控制框架;最后，對電力系統(tǒng)智能化進行了相關展望，具有一定的工程參考價值。

關鍵詞：電力系統(tǒng)自動化;數(shù)字信息;智能運維;

1引言

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

電力系統(tǒng)自動化的主要目標是確保電源的電能質量（頻率和電壓），確保系統(tǒng)運行的安全性和可靠性，并提高經濟效率和管理效率，提升終端用電用戶滿意度和使用效率等。電力系統(tǒng)自動化實現(xiàn)了從單個部件到部分甚至整個系統(tǒng)領域的廣泛發(fā)展，并切實提高了電力系統(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)自動化的發(fā)展歷程

在20世紀中期以前，電力系統(tǒng)容量相對較小，約為數(shù)百萬千瓦，最大單機容量也不超過10萬千瓦。電力系統(tǒng)的自動化主要局限于單一化自動裝置，其應用主要集中在安全保護和過程自動調節(jié)等生產控制環(huán)節(jié)。

20世紀中葉左右，電力系統(tǒng)規(guī)模已發(fā)展到數(shù)千萬千瓦，單機的發(fā)電容量也超過20萬千瓦，并形成了電網的區(qū)域互聯(lián)，電力系統(tǒng)規(guī)模的擴大對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、調度的經濟性以及綜合自動化技術提出了更高的要求。工廠自動化大規(guī)模采用發(fā)電設備的單元集中控制，逐步應用基于離線仿真計算的模擬調頻裝置和經濟型配電裝置，遠程通信技術也得以廣泛應用。

從20世紀70年代到80年代，一套具備完整數(shù)據(jù)監(jiān)測、運行控制等功能的電網實時監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）開始出現(xiàn)并得以廣泛應用。對200，000kW以上的大型火電機組采用實時安全監(jiān)控和閉環(huán)自動啟停過程控制，微型計算機技術廣泛用于各種自動調節(jié)裝置和繼電保護裝置中，數(shù)字化通信技術在電力系統(tǒng)自動化中的應用也逐步成型。

經過數(shù)十年的研發(fā)，隨著計算機管理技術、通信和控制技術的進步，新時代的電力自動化系統(tǒng)無疑已成為集計算機、通信、控制、電力設備和電力電子于一體的綜合自動化控制系統(tǒng)。電力系統(tǒng)自動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雜，數(shù)據(jù)范圍也越來越寬泛。大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網、云計算、機器學習等熱門學科也逐漸開始應用于電力系統(tǒng)自動化中，新技術的應用對實現(xiàn)整個電力系統(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等方面都取得良好的效果，并對未來電力系統(tǒng)的自動化發(fā)展產生著深遠影響[3]。

3基于SCADA平臺的綜合電力系統(tǒng)自動化整體架構

基于SCADA平臺的綜合電力系統(tǒng)自動化整體架構是基于監(jiān)控一體、物聯(lián)網和大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息網絡技術的，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)據(jù)及設備狀態(tài)信息整合，形成動態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測、運行維護管控、智能調度、能耗分析為一體的綜合電力自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的創(chuàng)新發(fā)展和效率提升。-基于機器學習的電力系統(tǒng)自動化整體架構如圖1所示。

綜合電力自動化系統(tǒng)可分為三層：

1）數(shù)據(jù)采集層，為了滿足綜合電力自動化系統(tǒng)的需求，需要獲取如下相關數(shù)據(jù)：電力系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)、終端設備狀態(tài)數(shù)據(jù)、一次側終端用戶用能數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)層采用開源式數(shù)據(jù)運算工具，結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、轉換和加載過程，實現(xiàn)從關系型數(shù)據(jù)庫表到數(shù)據(jù)平臺分布式存儲的數(shù)據(jù)同步功能。

2）數(shù)據(jù)融合層，結合系統(tǒng)辨識及機器學習算法，進行數(shù)據(jù)的清洗整理，建立綜合能源運維管控模型，并進行相關模型參數(shù)優(yōu)化。綜合電力系統(tǒng)自動化模型是大數(shù)據(jù)云平臺的具體實現(xiàn)，在大數(shù)據(jù)云平臺上構建基礎數(shù)據(jù)服務和微應用服務，為電力系統(tǒng)自動化管控運維應用的實施提供了較好的數(shù)據(jù)支撐。

3）智能決策層，在電力系統(tǒng)動態(tài)模型的基礎上，根據(jù)發(fā)、送、調度及用電系統(tǒng)的具體需求構建綜合電力系統(tǒng)自動化平臺，最終實現(xiàn)電力系統(tǒng)的故障預測預警、終端缺陷閉環(huán)管理、實時動態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測以及調度優(yōu)化。

4電力系統(tǒng)智能化控制技術

1）機器學習在電力系統(tǒng)自動化中的應用

機器學習作為新時代發(fā)展最快的研究學科之一，在各個領域的應用也越來越普遍，與此同時，能源行業(yè)的數(shù)字化趨勢也為機器學習技術在電力行業(yè)的應用創(chuàng)造了新機遇。通過機器學習技術可以更為準確地預測電力系統(tǒng)設備故障、動態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測以及發(fā)電系統(tǒng)設備的運行狀況等，并可以實現(xiàn)對終端用戶的深度交互。

2）物聯(lián)網技術在電力系統(tǒng)自動化中的應用

物聯(lián)網時代的發(fā)展，正深刻影響著各行各業(yè)生產方式的重大變革，物聯(lián)網技術應用在電力系統(tǒng)中也發(fā)揮著不容小覷的作用。物聯(lián)網技術在電力系統(tǒng)中的應用能夠充分滿足用戶對電力使用的需求，同時優(yōu)化資源配置，確保電力供應的安全性、可靠性和經濟性，滿足環(huán)保約束，保證電能質量，適應電力市場化發(fā)展等，從而實現(xiàn)對用戶可靠、經濟、清潔、互動的電力供應和增值服務。

3）云計算在電力系統(tǒng)自動化中的應用

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

5結語

本文結合工程實際，對電力系統(tǒng)自動化技術的發(fā)展進行了簡要闡述，并分析了基于SCADA平臺的電力系統(tǒng)自動化的整體架構，詳盡介紹了其工作原理及工作模式，對實際工程應用有一定的工程參考價值。目前，智能化技術在電力系統(tǒng)自動化中的應用還不夠成熟，需要相關的技術從業(yè)人員要積極提高技術水平，通過不懈的努力來提高和完善大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網、云計算等技術在電力系統(tǒng)行業(yè)的應用水平，進而推動電力系統(tǒng)的整體發(fā)展，實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化技術的量變到質變。

參考文獻

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

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

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