華能甘谷發(fā)電有限公司 王軍

1 電力系統(tǒng)自動化的特點及要求

1.1 電力系統(tǒng)自動化的特點分析

1.1.1 技術要求高，系統(tǒng)性強

電力系統(tǒng)自動化具有很強的系統(tǒng)性，需要一定科技技術作為支撐。電力系統(tǒng)應用環(huán)境復雜多變，從始端到終端包含內容繁多，覆蓋范圍廣，對系統(tǒng)本身的容量和硬核支持技術要求非常高，需形成龐大完整的系統(tǒng)網(wǎng)絡，監(jiān)管到每個節(jié)點。電力自動化系統(tǒng)必須具備較強的系統(tǒng)性，以前沿科技水平作為后盾，保障電網(wǎng)運轉正常穩(wěn)定。

1.1.2 數(shù)據(jù)精準，實時監(jiān)控

電力系統(tǒng)自動化的顯著特點便是數(shù)據(jù)準確、實時監(jiān)控。在實際應用的過程中，管理者可對其中任何一個環(huán)節(jié)進行隨時隨地的監(jiān)控，對關鍵節(jié)點的數(shù)據(jù)進行精準采集，這是電力系統(tǒng)自動化有別于傳統(tǒng)人工管理最為鮮明的特點。整個監(jiān)控系統(tǒng)自動完整，數(shù)據(jù)采集無須人工參與，數(shù)據(jù)采集后直接導入運算系統(tǒng)分析產生結果，高效低耗[1]。

1.1.3 完整的可追溯性

電力系統(tǒng)自動化將電力行業(yè)的每個節(jié)點相互連接，形成完整的產業(yè)網(wǎng)，并實時記錄產業(yè)網(wǎng)中每個節(jié)點的工作狀況，保證電力系統(tǒng)的自動化可追溯性。在電網(wǎng)的運行過程中，管理者可輕易地對全生產鏈或單個環(huán)節(jié)進行追溯，節(jié)省了處理特殊問題的精力和成本。當突發(fā)事件發(fā)生時，電力系統(tǒng)能用最少時間解決問題，保障工業(yè)用電、居民用電不受影響。

1.2 電力系統(tǒng)自動化的技術要求

電力系統(tǒng)運行的安全性、系統(tǒng)性、穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)及自動化的根本需求。自動化系統(tǒng)有效調控電力系統(tǒng)各器件，保障各器件處于最佳的運行狀態(tài)，實現(xiàn)高品質的電力供應。同時，自動化技術可以有效實現(xiàn)精準收集各器件的工作數(shù)據(jù)，確保在安全的前提下，能夠有效進行電網(wǎng)協(xié)調，將決策上報給操作人員。此外，自動化技術可以及時應對突發(fā)性電力中斷以及器件安全故障，能夠有效掌握電力系統(tǒng)的運行狀況，強化了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的監(jiān)控機制，系統(tǒng)分析電網(wǎng)元器件的技術安全性以及經濟節(jié)能方面的要求。火電廠電力系統(tǒng)自動化注重操作人員以及監(jiān)管人員的管理培訓，保障工作人員的專業(yè)素養(yǎng)，要求其在工作中能夠按要求進行設備操作以及元器件的調控，保障不同層級的器件有效協(xié)調，優(yōu)化資源，尋求最佳的電力系統(tǒng)供應方式，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行[2]。

2 電力系統(tǒng)自動化技術的實際應用

2.1 電力數(shù)據(jù)分類

在火電廠的電力自動化系統(tǒng)當中，可以將數(shù)據(jù)分為兩種類型。一種為原始數(shù)據(jù)，是指在發(fā)電廠運行的過程中直接獲得的數(shù)據(jù)，也可被稱為直接數(shù)據(jù)。另一種為再生數(shù)據(jù)，是指在現(xiàn)場數(shù)據(jù)的基礎上進行加工分析所得到的數(shù)據(jù)。從自動化技術的特點來看，電力數(shù)據(jù)可細化分為四種。其一為實時的數(shù)據(jù)，是指直接來自于現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，其具備存儲設備要求高、存儲量大、速度快的特點。其二為基礎性數(shù)據(jù)，是指電力自動化系統(tǒng)中各電力設備的屬性數(shù)據(jù)，是電力設備管理的關鍵。其三為工作數(shù)據(jù)，是指在火電廠的日常運行過程中所產生的數(shù)據(jù)，也包括企業(yè)內部管理形成的數(shù)據(jù)。其四為市場數(shù)據(jù)，是指整個電力行業(yè)的運行數(shù)據(jù)。市場數(shù)據(jù)是我國電力行業(yè)朝市場化發(fā)展的一大指標性數(shù)據(jù)，電力企業(yè)需要對市場中的情況進行綜合的數(shù)據(jù)整理與分析[3]。

2.2 電網(wǎng)調度自動化技術

在火電廠自動化系統(tǒng)中電網(wǎng)調動自動化技術十分關鍵，其主要是通過控制中心的計算機平臺以及其他控制系統(tǒng)協(xié)調操作完成，能夠有效保障電力運輸過程的穩(wěn)定性，更快地處理電力優(yōu)化配置問題。電網(wǎng)調動自動化系統(tǒng)是通過對電力生產以及運輸過程中所產生的數(shù)據(jù)進行實時的采集以及監(jiān)控，能夠有效分析整個電網(wǎng)的運行狀態(tài)，對電力系統(tǒng)的實施狀況進行有效分析。科學有效的電網(wǎng)調度能夠實現(xiàn)自動發(fā)電控制以及經濟調度，適應電力市場運行的發(fā)展需求，從而保障電力運輸?shù)陌踩砸约胺€(wěn)定性，有效減少了運輸成本，能夠使電網(wǎng)在物理極限的狀態(tài)下穩(wěn)定運行，保障了電網(wǎng)運行的經濟效益。就目前的狀況來看，我國的電網(wǎng)調度中心系統(tǒng)一般分為五個等級，其中包括國家級、網(wǎng)、局級、省級、地區(qū)級以及縣級。

2.3 GPRS監(jiān)控系統(tǒng)的運用

電力監(jiān)控系統(tǒng)可分為兩種。一種是對電網(wǎng)系統(tǒng)運行的狀況進行系統(tǒng)監(jiān)管，其中包括監(jiān)視、控制以及數(shù)據(jù)采集多個環(huán)節(jié)。這一系統(tǒng)的特點是能夠進行長時間的數(shù)據(jù)刷新，但是只能分析電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特征。另一種是對電磁暫態(tài)過程故障進行有效控制，其特點是記錄時間短暫、數(shù)據(jù)復雜，記錄儀之間會由于通信不暢而無法對整個電網(wǎng)的動態(tài)信息進行合理分析。這兩種監(jiān)控系統(tǒng)均存在不足，這就促使更加高效、便捷的動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的產生。智能監(jiān)控系統(tǒng)基于GPS 系統(tǒng)，由通信系統(tǒng)、中央信號處理系統(tǒng)以及同步定時系統(tǒng)組合而成，運用GPS 系統(tǒng)達到光纖通信以及同步測量的作用。

3 電力系統(tǒng)自動化新技術的應用

3.1 微機實時保護系統(tǒng)

火電廠的電力系統(tǒng)要適應信息技術的高速發(fā)展，從原有的人工看守模式轉換為計算機運行模式，將原有的指示燈、報警器等轉換為微機實時保護系統(tǒng)，通過工作人員設計軟件系統(tǒng)，憑借微機對電力系統(tǒng)各裝置進行實時監(jiān)控，一方面減輕了工作人員的工作量，另一方面能夠保障監(jiān)控安全有效?；痣姀S通過設置計算機實時保護系統(tǒng)，可以有效節(jié)約設備成本以及人工成本，編程人員將正常的工作值輸入到設備當中，讓計算機對各層器件進行有效控制。一旦發(fā)現(xiàn)運行過程中設備出現(xiàn)問題，通過計算機層面對設備發(fā)布指令。引入微機實時保護系統(tǒng)后，火電廠在人員配置方面可進行適當?shù)恼{整，由一個工作人員通過軟件系統(tǒng)同時監(jiān)控多臺設備，能夠有效提高工作效率。電力系統(tǒng)微機保護線路如圖1所示。

圖1 電力系統(tǒng)微機保護線路

3.2 遠程監(jiān)控及維護系統(tǒng)

電力系統(tǒng)是指火電廠中的發(fā)電裝置，將自然界中的能源轉換為電能，通過配電裝置輸送到每個用電單位。在電力輸送的過程中，涉及傳輸數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)以及監(jiān)測環(huán)節(jié)，通過自動化數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)測，能夠有效保障電力運行的穩(wěn)定性以及電能的合理調度。遠程監(jiān)控及維修系統(tǒng)，其性能優(yōu)越，能夠利用衛(wèi)星繼電保護裝置解決運輸中的問題，滿足了電力運行穩(wěn)定性的需求，同時遠程監(jiān)控能夠大大提高綜合效益。隨著現(xiàn)階段我國電力系統(tǒng)的不斷優(yōu)化發(fā)展，靈活的嵌入式系統(tǒng)逐漸應用到電力運行的過程中，彌補了系統(tǒng)管理的不足，在一定程度上實現(xiàn)了系統(tǒng)優(yōu)化，能夠有效提高系統(tǒng)運行的綜合效率。

3.3 GIS技術與GPRS技術

電力自動化系統(tǒng)當中有效融合GPRS 系統(tǒng)以及GIS系統(tǒng)。GPRS系統(tǒng)是一種無線分組系統(tǒng)，能夠有效避免電力運輸過程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜毕荩瑢崿F(xiàn)了自動化系統(tǒng)對于低壓配電控制以及遠程抄表的需要，能夠把電表中的實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，從而有效控制電力運行系統(tǒng)中的電力設備。針對偏遠地區(qū)的電力設備管理，GPRS 系統(tǒng)能夠遠程控制偏遠地區(qū)變電站的運行狀況，自動讀取電表中的數(shù)據(jù)且自動維護變電站的設備運行狀況，從而達到節(jié)省人工成本的目的。GIS 系統(tǒng)融合了信息化地理信息管理以及維護平臺，能夠有效幫助工作人員對配電系統(tǒng)進行合理的空間設計。GIS 環(huán)境下電網(wǎng)運行監(jiān)控系統(tǒng)結構如圖2所示。

圖2 GIS環(huán)境下電網(wǎng)運行監(jiān)控系統(tǒng)結構

3.4 PLC技術的應用

電力系統(tǒng)的PLC技術如圖3所示。

圖3 電力系統(tǒng)的PLC技術

電力自動化系統(tǒng)當中的PLC 技術在數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)轉換以及數(shù)據(jù)采集方面具有明顯的優(yōu)勢，可以實現(xiàn)智能操控，協(xié)調整個電網(wǎng)的運行狀況。PLC 技術可以實現(xiàn)對獨立板塊的點對點控制，也可以進行總線間的信號連接，能夠服務于整個系統(tǒng)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能控制，保障各部門協(xié)調運行，提高電力運輸?shù)木C合效益。由于PLC 系統(tǒng)中的開關量控制并沒有結點數(shù)目的限制，因此工作人員可根據(jù)需求進行自由拓展，使得工作更加高效、便利。PLC 技術具有數(shù)據(jù)分析與處理、數(shù)據(jù)控制、閉環(huán)過程控制以及開關量控制等多種功能，因此可以對連續(xù)量進行閉環(huán)控制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的自由轉換，同時運用PID 模塊可以有效強化PLC 技術的功效，能夠在電力系統(tǒng)運行中提供更加高效、高質的技術保障[4]。

3.5 DMS系統(tǒng)的應用

在大數(shù)據(jù)、云計算發(fā)展的大背景下，火電廠電力系統(tǒng)自動化發(fā)展要尋求建立系統(tǒng)完備的DMS 系統(tǒng)，提高電力設備管理的綜合水平，優(yōu)化電力設備保護，在一定程度上降低停電事故的發(fā)生概率，進而有效提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性?；痣姀S要建立一套設備事故的處理機制，一旦出現(xiàn)事故，能夠盡量減少停電時間，進而降低故障對于電力設備的影響。工作人員要及時掌握電力運輸?shù)母鞣N參數(shù)以及電力系統(tǒng)的運行綜合狀況，進而實現(xiàn)電力的平衡以及負荷的有效監(jiān)控，達到節(jié)約用電、精準預算的效果。同時，火電廠要積極構建無人值守的電力系統(tǒng)綜合運行管理機制，進而達到減員增效的目的[5]。

4 結語

火電廠電力自動化系統(tǒng)可以幫助工作人員及時掌握功率、頻率、電壓等各項參數(shù)，對于電能質量、開關設備狀態(tài)監(jiān)控以及電力負荷有明確分析。隨著智能電網(wǎng)以及超高壓輸電技術的迅猛發(fā)展，火電廠的自動化系統(tǒng)在其生產運行過程中越來越重要，自動化技術將是未來電力系統(tǒng)發(fā)展的重要方向?；痣姀S在發(fā)展的過程中要巧妙融合自動化技術、智能管理技術、通信技術以及信息技術，朝著自動化、智能化的方向進展。火電廠自動化系統(tǒng)要以配電管理系統(tǒng)、自動化技術、變電所綜合自動化、電力系統(tǒng)調整為基石深入拓展，電力系統(tǒng)自動化發(fā)展，提高配電安全性、穩(wěn)定性，提升輸電綜合效益，轉變電力系統(tǒng)人員冗雜的問題。