國網(wǎng)浙江省電力有限公司縉云縣供電公司 朱柳都

1 引言

現(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等智能信息技術(shù)，已經(jīng)在人們的生產(chǎn)和生活中獲得應(yīng)用，而這些信息技術(shù)在電網(wǎng)供配電體系中的相互融合和運(yùn)用，也無疑地為電力系統(tǒng)的運(yùn)營效能和供電數(shù)據(jù)精確性，提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。自動(dòng)控制技術(shù)在電網(wǎng)供配電力設(shè)備中的運(yùn)用不僅能夠提高電力設(shè)備的工作可靠性，更是整個(gè)電力供配電系統(tǒng)處于安全、穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的重要保障。

2 電力供配電系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)的重要性

電力供配電系統(tǒng)的線路復(fù)雜且要求程度較高，因此需要根據(jù)用戶的自身實(shí)際需要科學(xué)合理地布置線路。自動(dòng)化技術(shù)在電力供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠有效解決這一問題，由于該系統(tǒng)屬于自動(dòng)化控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)控制、監(jiān)測以及運(yùn)維為一體的集成化系統(tǒng)[1]。在電力供配電系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和處理方式，容易受到人為因素的影響，導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真或誤差。而自動(dòng)化控制技術(shù)的引入，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和處理，從而大大提高了數(shù)據(jù)的精確性和可靠性。這為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和故障排查提供了更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

在供配電系統(tǒng)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，能夠逐步形成智能供配電系統(tǒng)。這種系統(tǒng)具有自動(dòng)化、信息化和智能化的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對供配電系統(tǒng)的全面監(jiān)控和優(yōu)化管理。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測電能質(zhì)量、設(shè)備狀態(tài)等信息，智能供配電系統(tǒng)能夠及時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，提高供電可靠性和穩(wěn)定性。

3 自動(dòng)化控制技術(shù)在電力輸配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 PID 自動(dòng)化控制

目前，我國大部分變電站供配電生產(chǎn)活動(dòng)過程中均采用了PID 自動(dòng)化控制技術(shù)，其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。該技術(shù)一種新型電力系統(tǒng)控制技術(shù)，相較于傳統(tǒng)的變電站控制系統(tǒng)而言，其更加符合現(xiàn)代化智能變電站發(fā)展需要[2]。針對電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程來說，該技術(shù)的應(yīng)用能夠建立順序自適應(yīng)以及混合式控制體系，使得變電站電力輸配電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中更具適應(yīng)性和穩(wěn)定性，排除運(yùn)行過程中的不良因素影響，以減少電力設(shè)備運(yùn)行故障。

圖1 PID 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1.1 順序控制

PID 自動(dòng)化控制技術(shù)在電力供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠有效控制供配電過程順序，并對其進(jìn)行合理化布局和數(shù)據(jù)分析，從而正確調(diào)整操作過程中存在的程序問題，使變電站各項(xiàng)電力設(shè)備能夠在實(shí)際運(yùn)行過程中接收順序控制指令，嚴(yán)格按照相關(guān)操作程序維持電力運(yùn)行。

3.1.2 混合式控制

混合式控制模式在電力供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用，體現(xiàn)了一種先進(jìn)的技術(shù)理念，將集中控制與智能控制相結(jié)合，提高了電力系統(tǒng)的控制水平，增強(qiáng)了系統(tǒng)應(yīng)對各種故障情況的能力。首先，混合式控制模式依賴于集中控制的核心部分--變電站主站的控制操作。變電站主站作為電力系統(tǒng)的控制中心，通過接收和處理終端裝置（FTU）采集的實(shí)時(shí)信息，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的集中控制[3]。終端裝置（FTU）采集的信息包括電流、電壓、電功率等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)较鄳?yīng)的網(wǎng)站上，實(shí)現(xiàn)智能化控制操作。這使得供配電系統(tǒng)的控制操作更加精準(zhǔn)、快速，提高了電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。其次，混合式控制模式還充分利用了智能控制技術(shù)。網(wǎng)站可以通過FTU 發(fā)送的指令實(shí)現(xiàn)供配電自動(dòng)化主站通信，使得系統(tǒng)的控制操作更加智能化。智能控制技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)分析電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)整控制策略，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時(shí)，智能控制技術(shù)還能對電力系統(tǒng)的故障進(jìn)行預(yù)測和診斷，幫助電力運(yùn)維人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理故障，降低了故障對電力系統(tǒng)的影響。

混合式控制模式在處理電力系統(tǒng)故障時(shí)，故障電流會流經(jīng)各個(gè)供配電線路中的開關(guān)，這時(shí)混合式控制模式能夠迅速響應(yīng)并切斷故障電流，確保電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。該控制模式結(jié)合了集中式和分布式控制的優(yōu)點(diǎn)，通過智能算法和實(shí)時(shí)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)故障的快速定位和隔離。同時(shí)，混合式控制模式還具備自適應(yīng)能力，能夠根據(jù)系統(tǒng)故障的嚴(yán)重程度和類型，靈活調(diào)整控制策略，以盡可能地減少故障對電力系統(tǒng)的影響。這種控制模式提高了電力系統(tǒng)的可靠性和韌性，使得電力系統(tǒng)在面臨故障時(shí)能夠更快速、準(zhǔn)確地作出響應(yīng)，保障電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和連續(xù)性。因此，混合式控制模式在電力系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。

3.2 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

針對電力供配電系統(tǒng)而言，應(yīng)用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠確保電力系統(tǒng)在供電的過程中防止電力設(shè)備過載，維持設(shè)備日常運(yùn)行。與此同時(shí)，該系統(tǒng)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)電力數(shù)據(jù)的集中收集與統(tǒng)一處理，包括電力企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)化收集，以用于評估該設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否符合標(biāo)準(zhǔn)[4]。不僅如此，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還可以通過實(shí)時(shí)畫面展示，通過LED屏幕將各項(xiàng)電力設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況呈現(xiàn)出來，有助于電力運(yùn)維人員實(shí)時(shí)監(jiān)測電力系統(tǒng)運(yùn)作情況。再者，由于該系統(tǒng)具備安全監(jiān)視效果，因此當(dāng)各項(xiàng)電力設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)或設(shè)備運(yùn)行參數(shù)發(fā)生異常變化時(shí)，該系統(tǒng)第一時(shí)間能夠發(fā)出警告并對異常情況進(jìn)行及時(shí)記錄。由此可見，電力供配電系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中，采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠有效實(shí)現(xiàn)對電力設(shè)備的精準(zhǔn)控制。供配電系統(tǒng)工作流程如圖2所示。

圖2 供配電系統(tǒng)工作流程

3.3 集中器控制系統(tǒng)

集中器控制系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)采集的核心部分，承擔(dān)著匯集、處理和傳輸海量電力數(shù)據(jù)的任務(wù)。為了保證數(shù)據(jù)的安全性和保密性，集中器控制系統(tǒng)采用了一系列先進(jìn)的技術(shù)手段和管理措施。同時(shí)，系統(tǒng)還設(shè)置了防火墻設(shè)備，對外部網(wǎng)絡(luò)攻擊進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和防御，避免非法入侵和數(shù)據(jù)泄漏。為了保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性，集中器控制系統(tǒng)采用了數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)技術(shù)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或數(shù)據(jù)時(shí)，可以通過備份數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)，避免數(shù)據(jù)丟失和影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。除此之外，集中器控制系統(tǒng)還采用了權(quán)限管理技術(shù)，對系統(tǒng)管理員和普通用戶進(jìn)行權(quán)限劃分和管理。管理員可以通過認(rèn)證后對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行操作，而普通用戶只能訪問其權(quán)限范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的安全性和保密性。在數(shù)據(jù)傳輸方面，集中器控制系統(tǒng)采用了可靠的通信協(xié)議和傳輸技術(shù)，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)，系統(tǒng)還支持多種通信方式，如以太網(wǎng)、RS485等，方便與其他電力設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。在數(shù)據(jù)采集方面，集中器控制系統(tǒng)采用了高精度、高速度的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對電力系統(tǒng)中各種參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集。采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，方便后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和處理。

3.4 PLC 控制系統(tǒng)

PLC 控制系統(tǒng)是一種可編程控制器，其在電力供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍十分廣泛，能夠有效提升電力設(shè)備運(yùn)行效率，并且該技術(shù)的適應(yīng)性和可靠性較強(qiáng)，能夠有效人力成本[5]。PLC 控制技術(shù)可通過可編寫程序，各種生產(chǎn)設(shè)備、流程及信息進(jìn)行實(shí)時(shí)管理和操作，從而提高生產(chǎn)效率，減少人工錯(cuò)誤，降低成本，并優(yōu)化整個(gè)生產(chǎn)流程。同時(shí)，PLC 控制技術(shù)還具有良好的靈活性和可擴(kuò)展性，可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求進(jìn)行快速調(diào)整和優(yōu)化，滿足不斷變化的市場環(huán)境。

4 應(yīng)用測試

為了驗(yàn)證本研究所提出的自動(dòng)化控制技術(shù)在電力供配電系統(tǒng)中的故障檢測實(shí)踐效果，進(jìn)行多次測試與試驗(yàn)，以上述PLC 自動(dòng)化控制技術(shù)為例參與測試，測試結(jié)果見表1。

表1 系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間（單位：s）

針對表1中的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算后可以得出，傳統(tǒng)故障檢測的平均反應(yīng)時(shí)間約為2.61s。而本研究所采用的PLC 控制技術(shù)的平均反應(yīng)時(shí)間約為1.71s，由此可見，采用PLC 控制技術(shù)能夠有效減少電力供配電系統(tǒng)線路故障的檢測時(shí)間，提高工作效率。

5 電力供配電系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)未來發(fā)展趨勢

5.1 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化操作

隨著物聯(lián)網(wǎng)、5G 等技術(shù)的快速發(fā)展，電力供配電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制技術(shù)正朝著遠(yuǎn)程自動(dòng)化操作的方向發(fā)展。未來，電力供配電系統(tǒng)的操作將不再局限于本地，而是可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的操作與管理。利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)等可以實(shí)時(shí)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程管理中心，使得電力調(diào)度人員可以隨時(shí)查看和管理各個(gè)變電站的運(yùn)行情況。結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，未來系統(tǒng)將能夠?qū)崿F(xiàn)電力數(shù)據(jù)的自動(dòng)分析，為調(diào)度人員提供決策建議，進(jìn)一步提高電力供配電的效率和穩(wěn)定性。借助5G 通信技術(shù)，不同地區(qū)、不同電網(wǎng)之間的電力供配電系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)協(xié)同操作，實(shí)現(xiàn)電力資源的優(yōu)化配置。

5.2 提高自動(dòng)化設(shè)備安全

提高自動(dòng)化設(shè)備的安全性將成為重要的發(fā)展趨勢。通過研發(fā)更為先進(jìn)、穩(wěn)定的電力自動(dòng)化設(shè)備，提高設(shè)備自身的抗干擾能力，確保設(shè)備在各種環(huán)境下都能正常運(yùn)行。借助人工智能技術(shù)，未來電力自動(dòng)化設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)一定程度的自愈功能。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，可以自動(dòng)識別故障并嘗試修復(fù)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。電力供配電系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)的未來發(fā)展將更加注重遠(yuǎn)程自動(dòng)化操作和提高自動(dòng)化設(shè)備的安全性。

5.3 滿足用戶綜合需要

電力供配電系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)同樣需要順應(yīng)時(shí)代變化，發(fā)揮應(yīng)有控制效果，并朝著滿足用戶綜合需要的方向發(fā)展。當(dāng)前的供配電控制系統(tǒng)，隨著電氣科技的進(jìn)展也在不斷的自我完善與創(chuàng)新中，其運(yùn)用智能化控制的主要目的是為了可以對電網(wǎng)供配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管控，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)供配電控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性化，以改善和滿足市場需求，給用戶帶來更為優(yōu)良的供電服務(wù)質(zhì)量。所以，在大力發(fā)展智能化技術(shù)的同時(shí)，還必須充分考慮客戶的各種用電要求，而這將是未來家庭用電智能化控制技術(shù)發(fā)展的主要方向。

6 結(jié)語

自動(dòng)化控制技術(shù)相較于傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)控制技術(shù)，對故障線路所需要的檢測時(shí)間減少，從而提高工作效率，電力行業(yè)技術(shù)人員也能夠更好地維護(hù)其發(fā)展，能夠使電氣工程科學(xué)發(fā)展進(jìn)步。此外操作性能方面也變得更加簡單，不僅提高了作業(yè)效率，同時(shí)也促進(jìn)了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，滿足了人們對自動(dòng)化控制水平的需求，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了我國電力事業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。