唐敏

摘 要：從當(dāng)前的應(yīng)用效果來(lái)看，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化、變電運(yùn)行自動(dòng)化等，為電力企業(yè)創(chuàng)造了實(shí)實(shí)在在的效益。因此電力自動(dòng)化技術(shù)也越來(lái)越受到了企業(yè)管理者的重視。需要認(rèn)識(shí)到，電力自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮，是建立在動(dòng)態(tài)發(fā)展、持續(xù)創(chuàng)新這一前提之下的。只有提供多方面的支持，保持技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，才能讓電網(wǎng)得到穩(wěn)定與可靠運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電力工程;自動(dòng)化;智能化

1電力系統(tǒng)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

1.1有利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全運(yùn)行

電力系統(tǒng)中包含了多種類(lèi)型的電氣設(shè)備，通過(guò)線路相連形成了統(tǒng)一、協(xié)調(diào)的電力系統(tǒng)。但是該系統(tǒng)在運(yùn)行期間，由于維護(hù)不及時(shí)或設(shè)備老化等因素的影響，有較大概率發(fā)生故障，對(duì)電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定帶來(lái)不利影響。電力自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，一方面是利用數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行工況的監(jiān)測(cè)。只要是存在潛在故障，或者是出現(xiàn)異常工況，都可以被電力自動(dòng)化系統(tǒng)識(shí)別。另一方面，計(jì)算機(jī)基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果，在AI技術(shù)的幫助下明確故障原因，并自動(dòng)生成解決對(duì)策。如果是軟件方面的問(wèn)題，利用內(nèi)部程序加以解決;如果是硬件方面的問(wèn)題，提供分析報(bào)告和解決方案，輔助技術(shù)人員進(jìn)行維修處理。在電力自動(dòng)化技術(shù)的幫助下，保障了電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

1.2有利于提高電力能源的利用效率

對(duì)于電力企業(yè)來(lái)說(shuō)，提高電能利用率除了與自身的經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)外，還可以在一定程度上減輕電力系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷。在以往的電力工程建設(shè)與運(yùn)行時(shí)，由于系統(tǒng)規(guī)劃不合理、設(shè)備兼容性差，以及無(wú)功功率的存在，電力能源浪費(fèi)情況十分嚴(yán)重。在引進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)后，構(gòu)建電力自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力工程的動(dòng)態(tài)管控，電力能源的利用效率也得到了大幅度的提升。例如，在配網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，利用自動(dòng)化技術(shù)可以優(yōu)化規(guī)劃方案，降低成本投入;在電網(wǎng)調(diào)度時(shí)，基于自動(dòng)化技術(shù)可以根據(jù)電力用戶的實(shí)際需求，進(jìn)行靈活供電，既滿足了用電需求，又防止了電能浪費(fèi);在電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，依托自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，確保有故障隱患及時(shí)發(fā)現(xiàn)、科學(xué)處理，保障電網(wǎng)的可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，避免因故障停電造成損失。因此，電力自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，讓電力能源的利用率和電力企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益均得到了提升。

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

2.1高壓脈沖沖擊故障定位

架空配電線路故障點(diǎn)離線定位系統(tǒng)由信號(hào)注入部分與信號(hào)接收部分兩部分組成。磁場(chǎng)的變化能夠完全反映線路中電流的變化，考慮到工程實(shí)際應(yīng)用的情況，該系統(tǒng)選用磁棒線圈作為磁場(chǎng)檢測(cè)與測(cè)量裝置。信號(hào)接收部分由信號(hào)采集單元與信號(hào)分析單元組成，其工作原理為檢測(cè)線圈受線路電流磁場(chǎng)影響產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，配合后續(xù)信號(hào)放大處理來(lái)實(shí)現(xiàn)非接觸式的電流信號(hào)采集。對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行采集、濾波及放大處理的有源濾波器共有3級(jí)，其通帶范圍為95～1600Hz。信號(hào)分析單元通過(guò)對(duì)處理后的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，提取故障點(diǎn)位置信息。

由脈沖電壓信號(hào)引起的線路響應(yīng)分為分布電容充電階段與分布電容放電階段，由于分布電感阻抗較小，因此只考慮分布電容的充放電響應(yīng)。圖1 （a）、（b）分別為分布電容充電階段、放電階段的等效電路圖。規(guī)定從高壓信號(hào)發(fā)生器到線路的流動(dòng)方向?yàn)檎较?，分布電容充電階段的線路電流由分布電容的充電電流與流過(guò)接地電阻的電流組成，則此階段故障點(diǎn)上下游電流流向均為正方向。

如圖1 （b）所示，當(dāng)線路上的充電電壓等于脈沖發(fā)生器電壓時(shí)，分布電容停止充電，線路充電電流為0，其后隨著脈沖電壓的衰減，分布電容上累積的充電電荷開(kāi)始向接地點(diǎn)放電，其中故障點(diǎn)上游的電流方向仍為正，故障點(diǎn)下游的電流方向反轉(zhuǎn)為負(fù)。由于故障點(diǎn)上游電流為脈沖電容器與線路分布電容放電電流之和，而故障點(diǎn)下游電流僅由線路分布電容放電電流組成，故障點(diǎn)上游電流的幅值遠(yuǎn)大于故障點(diǎn)下游，因此可利用故障點(diǎn)上、下游電流的極性與幅值差異，進(jìn)行故障點(diǎn)精確定位。

2.2位置雙確認(rèn)技術(shù)

2.2.1斷路器位置雙確認(rèn)判據(jù)

（1）位置遙信變位判據(jù)

位置遙信變位判據(jù)是采取分合雙位置輔助接點(diǎn)的方式，各相開(kāi)關(guān)遙信量采取各相位置輔助接點(diǎn)的方式。各相斷路器均采用與邏輯關(guān)系，當(dāng)斷路器三相分位接點(diǎn)同時(shí)閉合，與此同時(shí)，三相合位接點(diǎn)全部斷開(kāi)時(shí)，這時(shí)才能判斷斷路器位置遙信從合位到分位;當(dāng)斷路器三相分位接點(diǎn)同時(shí)斷開(kāi)，與此同時(shí)，三相合位接點(diǎn)全部閉合時(shí)，這時(shí)才能判斷斷路器位置遙信從分位到合位。

（2）遙測(cè)電流電壓判據(jù)

遙測(cè)電流電壓判據(jù)是根據(jù)三相電流或者電壓的有無(wú)變化作為斷路器分合位置判據(jù)。斷路器分合位置的最終確認(rèn)是在位置遙信判斷當(dāng)下分合位置的基礎(chǔ)上追加的判據(jù)，斷路器位置遙信由合位變分位時(shí)，只要“三相電流的變化情況是有流變?yōu)闊o(wú)流、母線（間隔）三相帶電設(shè)備顯示有電變?yōu)闊o(wú)電/母線（間隔）電壓狀態(tài)有壓變?yōu)闊o(wú)壓”或邏輯關(guān)系成立，才能斷定此時(shí)斷路器已處在分位狀態(tài);斷路器位置遙信由分位變合位時(shí)，只要“三相電流的變化情況是無(wú)流變?yōu)橛辛?、母線（間隔）三相帶電設(shè)備顯示無(wú)電變?yōu)橛须?母線（間隔）電壓狀態(tài)無(wú)壓變?yōu)橛袎骸被蜻壿嬯P(guān)系成立，才能斷定此時(shí)斷路器已處在合位狀態(tài)。

綜上所述，符合位置遙信變位和遙測(cè)電流電壓兩種判據(jù)時(shí)，就可以準(zhǔn)確判斷出某一時(shí)刻的斷路器分合位置情況。

2.2.2隔離刀閘位置雙確認(rèn)判據(jù)

（1）壓力（姿態(tài)）傳感器方式

壓力傳感器或姿態(tài)傳感器雙確認(rèn)方式，將傳感器安裝到隔離開(kāi)關(guān)上，采集一次設(shè)備隔離開(kāi)關(guān)分合位操作時(shí)所產(chǎn)生的壓力數(shù)據(jù)或角度位移數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)采集裝置分析處理后解析為輔助位置信號(hào)統(tǒng)一上送至監(jiān)控后臺(tái)，供一體化控制系統(tǒng)使用。對(duì)隔離開(kāi)關(guān)的分合閘結(jié)果判斷系統(tǒng)支持采用“位置遙信+傳感器”方式，即第一狀態(tài)判據(jù)采用直接位置遙信，第二狀態(tài)判據(jù)采用壓力（姿態(tài)）傳感器方式判別設(shè)備的位置狀態(tài)，從而滿足兩個(gè)非同原理或非同源指示變化作為操作后的雙重判據(jù)。敞開(kāi)式隔離開(kāi)關(guān)加裝無(wú)線壓力（姿態(tài)）傳感器，借助傳感器接收器把觸頭壓力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為輔助位置信號(hào)傳送到站控層網(wǎng)絡(luò)，如果“輔助接點(diǎn)”變位，而且觸頭壓力（位移角度）數(shù)據(jù)值比分、合位門(mén)檻值大時(shí)，說(shuō)明設(shè)備已操作到位。每一組隔離開(kāi)關(guān)要裝3個(gè)無(wú)線壓力（姿態(tài)）傳感器，A、B、C三相，主變中性點(diǎn)接地刀裝一個(gè)壓力（姿態(tài)）傳感器。

（2）視頻識(shí)別實(shí)現(xiàn)方式

第一，某220kV變電站視頻系統(tǒng)現(xiàn)存問(wèn)題。主要以模擬監(jiān)控為主，顯示圖像清晰度低。監(jiān)控主要內(nèi)容是周界環(huán)境情況，關(guān)于實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)裝置的攝像頭分布不夠，因此現(xiàn)實(shí)情況不能符合對(duì)裝置狀態(tài)監(jiān)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn);調(diào)度主站沒(méi)有攝像頭預(yù)留位置，隔離刀閘動(dòng)作時(shí)不能快速準(zhǔn)確識(shí)別隔離刀閘狀態(tài)。當(dāng)下變電站的視頻系統(tǒng)只能夠進(jìn)行視頻復(fù)核，視頻業(yè)務(wù)還沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)在變電站日常運(yùn)維。由于涉及數(shù)據(jù)信息安全性，監(jiān)控系統(tǒng)還是獨(dú)立在生產(chǎn)系統(tǒng)中，不能全面完成與調(diào)度主站視頻聯(lián)動(dòng)，進(jìn)行可視化運(yùn)維操控。

第二，視頻攝像機(jī)布置要求。在變電站相關(guān)位置架設(shè)以安全監(jiān)控為核心的網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)站端裝置獲取監(jiān)控信息，監(jiān)控信息以接口方式實(shí)現(xiàn)和調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的信息交互，隔離刀閘要全部設(shè)置好攝像機(jī)預(yù)置位信息，完成裝置動(dòng)作信息、監(jiān)控信息和故障信息的全面聯(lián)動(dòng)，當(dāng)裝置動(dòng)作、變化或故障時(shí)，攝像頭會(huì)自動(dòng)校準(zhǔn)，將動(dòng)作實(shí)時(shí)監(jiān)控信息與調(diào)度主站信息統(tǒng)一呈現(xiàn)給運(yùn)維人員，從而實(shí)現(xiàn)隔離刀閘位置判斷的“雙確認(rèn)”。隔離刀閘的相位應(yīng)和攝像機(jī)預(yù)置位實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)，保證隔離刀閘每一相都能和攝像機(jī)一一對(duì)應(yīng);正常狀態(tài)下，隔離刀閘一相與一個(gè)攝像機(jī)位置對(duì)應(yīng)，一個(gè)攝像機(jī)位置能夠與多個(gè)隔離刀閘對(duì)應(yīng)。如果一個(gè)攝像機(jī)不能判斷隔離刀閘狀態(tài)，需要多添加并單獨(dú)標(biāo)注一個(gè)攝像機(jī)位。關(guān)聯(lián)信息應(yīng)在監(jiān)控系統(tǒng)中體現(xiàn)并以接線圖的狀態(tài)體現(xiàn)，這樣可以快速匹配定位監(jiān)控圖像。隔離刀閘的位置判據(jù)與三相位置有關(guān)，兩組隔離刀閘一般需要匹配三個(gè)攝像機(jī)，針對(duì)目前實(shí)際變電站的監(jiān)控?cái)z像機(jī)布置情況，很多裝置并不符合標(biāo)準(zhǔn)，因此實(shí)現(xiàn)改造每個(gè)變電站還需額外布置大量網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)。

第三，視頻識(shí)別實(shí)現(xiàn)方式。滿足上述視頻攝像機(jī)布置的相關(guān)要求后實(shí)現(xiàn)視頻識(shí)別雙確認(rèn)方式，就是在一體化操作程序動(dòng)作時(shí)實(shí)現(xiàn)與輔助設(shè)備監(jiān)控主機(jī)視頻聯(lián)動(dòng)，輔助設(shè)備監(jiān)控主機(jī)控制視頻攝像頭與一次裝置位置實(shí)現(xiàn)一一對(duì)應(yīng)，獲取動(dòng)作后的一次裝置位置狀態(tài)圖像信息，并借助視頻智能分析系統(tǒng)核算出動(dòng)作后的位置狀態(tài)，反饋位置狀態(tài)信息到監(jiān)控后臺(tái)，作為輔助位置判據(jù)供一體化操作系統(tǒng)使用。對(duì)隔離開(kāi)關(guān)的分合閘結(jié)果判斷系統(tǒng)還支持采用“位置遙信+視頻識(shí)別”方式，即第一狀態(tài)判據(jù)采用直接位置遙信，第二狀態(tài)判據(jù)采用視頻識(shí)別方式判別設(shè)備的位置狀態(tài)，從而滿足兩個(gè)非同原理或非同源指示變化作為操作后的確認(rèn)依據(jù)。當(dāng)一體化操作系統(tǒng)對(duì)某個(gè)隔離刀閘執(zhí)行一體化操作指令時(shí)，首先向視頻主機(jī)發(fā)送視頻聯(lián)動(dòng)信息，視頻主機(jī)自動(dòng)顯示該設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)圖像信息，運(yùn)用智能視頻分析技術(shù)對(duì)隔離開(kāi)關(guān)的各項(xiàng)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)智能分析，進(jìn)而獲取設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)參數(shù)，最后把智能分析判斷執(zhí)行后的結(jié)果狀態(tài)反饋給一體化操作系統(tǒng)。

結(jié)束語(yǔ)

在電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，應(yīng)該加強(qiáng)電網(wǎng)的自動(dòng)化設(shè)置，通過(guò)現(xiàn)今的自動(dòng)化技術(shù)可以有效提升供電質(zhì)量，避免故障的產(chǎn)生，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，縮減處理故障的時(shí)間，提升供電效率和供電質(zhì)量。

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