許銳奇 卞旭利

[摘? ? 要]文章基于智能電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展背景，圍繞電力電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展問題做簡(jiǎn)單的論述，總結(jié)系統(tǒng)應(yīng)用的方向和現(xiàn)狀，展望其未來發(fā)展，提出促進(jìn)電力電氣自動(dòng)化發(fā)展的策略，共享給相關(guān)人員參考借鑒。根據(jù)技術(shù)應(yīng)用研究得知，積極提高電氣自動(dòng)化水平，融合智能化技術(shù)和其他科技技術(shù)，推動(dòng)發(fā)電、配電、變電等的自動(dòng)化與智能化發(fā)展，能夠?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)建設(shè)與發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供動(dòng)力支持。

[關(guān)鍵詞]電力系統(tǒng);電氣自動(dòng)化控制;智能化技術(shù)

[中圖分類號(hào)]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）07–00–02

Application and Development Trend of Electric Power Automation Control System

Xu Rui-qi，Bian Xu-li

[Abstract]Based on the background of the construction and development of smart grids， around the application and development of power and electrical automation control systems， make a simple discussion， summarize the direction and current situation of the system application， look forward to its future development， and propose strategies to promote the development of power and electrical automation. Share it with relevant personnel for reference. According to technical application research， it is known to actively improve the level of electrical automation， integrate intelligent technology and other technological technologies， and promote the development of automation and intelligence in power generation， power distribution， and power transformation. It can provide power support for the realization of smart grid construction and development goals.

[Keywords]power system; electrical automation control; intelligent technology

公開數(shù)據(jù)顯示，截至2019年我國(guó)電力自動(dòng)化市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)超過940億元，相比2018年增長(zhǎng)3.9%。其中，配電自動(dòng)化為發(fā)展的熱門領(lǐng)域，占比達(dá)到65.20%，此外變電站自動(dòng)化與發(fā)電自動(dòng)化水平也不斷提高。智研咨詢發(fā)布報(bào)告，預(yù)計(jì)2024年市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)超過1150億元。目前，電力自動(dòng)化項(xiàng)目覆蓋率相比發(fā)展目標(biāo)還有著一段距離，還存在著很大的提升空間。深度分析此課題，提出推動(dòng)電力自動(dòng)化發(fā)展的策略，具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的概述

根據(jù)現(xiàn)代電力電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀分析，分層分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)得到積極的應(yīng)用與推廣。從管理層角度分析，劃分為兩層。其中，PC屬于管理協(xié)調(diào)層，主要負(fù)責(zé)限制報(bào)警，把控顯示報(bào)警與短信報(bào)警，發(fā)布命令和調(diào)度優(yōu)化計(jì)算以及遠(yuǎn)程通信等;下位機(jī)為執(zhí)行層，主要負(fù)責(zé)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的收集，并且執(zhí)行上位機(jī)發(fā)布的命令。構(gòu)建的多層結(jié)構(gòu)體系中，上層是國(guó)家調(diào)度中心，利用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)，向下級(jí)發(fā)布宏觀調(diào)動(dòng)計(jì)劃，并且可查看電站數(shù)據(jù)。出于保障監(jiān)控設(shè)備高性能運(yùn)行的目的，PC多配置2臺(tái)設(shè)備或者多臺(tái)設(shè)備，負(fù)責(zé)執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)。若某臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)運(yùn)行故障，其他設(shè)備可繼續(xù)服務(wù)。設(shè)置的上位機(jī)，利用局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通信;下位機(jī)主要通過總線實(shí)現(xiàn)通信。

2 電力電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用

2.1 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式

根據(jù)技術(shù)應(yīng)用總結(jié)，電氣自動(dòng)化的功能如下：

（1）人機(jī)聯(lián)系功能。構(gòu)建的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，利用允許操作的各類設(shè)備，比如計(jì)算機(jī)和鼠標(biāo)等，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、進(jìn)行定值修訂以及電氣設(shè)備的運(yùn)用調(diào)整。操作人利用系統(tǒng)，進(jìn)行監(jiān)控設(shè)置以及調(diào)整電氣設(shè)備的參數(shù)，完成相應(yīng)的任務(wù)，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）計(jì)算機(jī)自動(dòng)化操作、調(diào)節(jié)與控制。系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)踐，依據(jù)電力調(diào)度方案，科學(xué)有效執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)控制命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)設(shè)備的調(diào)節(jié)與控制。

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)，多采取以下方案：

（1）總線設(shè)計(jì)?；诰W(wǎng)絡(luò)技術(shù)與信息技術(shù)，構(gòu)建的現(xiàn)代化總線系統(tǒng)，有利于增強(qiáng)電氣系統(tǒng)的針對(duì)性，在相應(yīng)的間隔中選用對(duì)應(yīng)的功能，達(dá)到實(shí)際需求。發(fā)揮遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)理念的價(jià)值與作用，減少設(shè)備的模擬量等量和端子柜以及間隔，全面提高系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。

（2）遠(yuǎn)程化設(shè)計(jì)?；谶h(yuǎn)程化設(shè)計(jì)理念，通過靈活組態(tài)，增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性，既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)投資成本與電纜資源的節(jié)約，還能夠?qū)崿F(xiàn)高產(chǎn)出。若通訊量很大或者信號(hào)比較差，使用現(xiàn)場(chǎng)總線通訊模式存在困難，遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)施難度大，甚至增加電氣的通訊量，因此多應(yīng)用于小規(guī)模電氣工程。

（3）集中化設(shè)計(jì)。處理器具有較強(qiáng)的集中能力，肩負(fù)著重要的任務(wù)，直接影響著處理系統(tǒng)的效率。隨著電氣設(shè)備數(shù)量的增加，監(jiān)控對(duì)象隨之增加，主機(jī)的任務(wù)較為艱巨，若增加電纜數(shù)量，則會(huì)增加電力系統(tǒng)的投資，加之長(zhǎng)距離運(yùn)行使得系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，極易引發(fā)各類問題，推廣運(yùn)用集中化監(jiān)控理念，促進(jìn)電氣自動(dòng)化水平得到提高。

2.2 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用方式

目前，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，主要如下：

（1）計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)。構(gòu)建的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)為基礎(chǔ)與重要保障。其涉及到內(nèi)容很多，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)手段，助力電氣自動(dòng)化控制，增強(qiáng)自動(dòng)化控制效果。利用計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的采集，為設(shè)備運(yùn)行控制和故障處理等，提供數(shù)據(jù)支持。通過系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)時(shí)錄入數(shù)據(jù)信息，采取集中處理措施，分析數(shù)據(jù)的異常問題或者其他問題，當(dāng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)問題后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠自動(dòng)警告，生成運(yùn)行事故序列記錄，由相應(yīng)的人員負(fù)責(zé)處理。

（2）機(jī)電液系統(tǒng)控制。構(gòu)建的機(jī)電液系統(tǒng)，自身具有控制機(jī)構(gòu)，例如伺服機(jī)構(gòu)以及機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。采用電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)元件與設(shè)備的運(yùn)行控制，增強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行的安全性，以免設(shè)備運(yùn)行隱患的產(chǎn)生，同時(shí)提高系統(tǒng)運(yùn)行的效率。

（3）設(shè)備旁路系統(tǒng)控制。一般來說，電氣控制對(duì)象設(shè)備有著很多旁路系統(tǒng)，主要為高壓旁路壓力調(diào)節(jié)設(shè)備與低壓旁路調(diào)節(jié)設(shè)備等。采用自動(dòng)化控制技術(shù)手段，基于運(yùn)行速度和壓力等各類數(shù)據(jù)信息，可有效保障系統(tǒng)安全運(yùn)行^[1]。

（4）系統(tǒng)監(jiān)視設(shè)備控制。采用電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，圍繞設(shè)備運(yùn)行和運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)信息，通過分析設(shè)備的狀態(tài)合理性，采取調(diào)整和優(yōu)化措施，保障設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。日常運(yùn)行與檢修實(shí)踐中，發(fā)揮系統(tǒng)的價(jià)值與作用，結(jié)合運(yùn)用檢測(cè)技術(shù)，切實(shí)提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與效益，創(chuàng)造更多的價(jià)值，助力電力持續(xù)化發(fā)展。

3 電力電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)未來的發(fā)展

3.1 智能化

傳統(tǒng)的電氣自動(dòng)化控制應(yīng)用中，由控制器控制的目標(biāo)很容易出現(xiàn)復(fù)雜且動(dòng)態(tài)化變化，難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，極易衍生很多問題，甚至受到客觀因素的影響出現(xiàn)變化。若對(duì)各類因素有著更深的了解，采取精準(zhǔn)化控制，對(duì)提高系統(tǒng)控制效率起到積極的作用。采用智能化技術(shù)手段，可有效應(yīng)對(duì)上述情況。在電氣自動(dòng)化控制方面，引入智能化技術(shù)，能夠增強(qiáng)智能控制器控制下系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性和有效性。除此之外，智能化控制器具有較強(qiáng)的一致性，尤其是信息處理方面，數(shù)據(jù)處理的精準(zhǔn)性較強(qiáng)^[2]。

基于智能化技術(shù)手段，對(duì)部分故障問題進(jìn)行診斷分析，由于設(shè)備折損和環(huán)境等多重因素的影響，難以避免產(chǎn)生不可抗性問題，這些問題與周圍的環(huán)境之間存在緊密聯(lián)系。采用智能化技術(shù)手段，發(fā)揮技術(shù)的診斷與修復(fù)能力，對(duì)各類問題進(jìn)行深度分析，能夠?yàn)閱栴}的處理提供有效支持。例如，利用PLC技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)繼電接觸控制機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的深度融合，增強(qiáng)內(nèi)部?jī)?chǔ)存能力，促使自動(dòng)化控制系統(tǒng)的性能得到提高，創(chuàng)造更多的管理效益。配置的儲(chǔ)存器，應(yīng)用了可編程程序，助力各類控制功能的實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化。傳統(tǒng)的PLC技術(shù)，主要是利用可編程邏輯達(dá)到控制的效果，不僅方便快捷，同時(shí)能夠保障控制效果，不過也存在著一定的缺陷。隨著PLC技術(shù)水平的提高，克服很多技術(shù)缺陷，促使控制系統(tǒng)整體靈活性以及控制性功能得到強(qiáng)化，減少系統(tǒng)能源消耗。將PLC技術(shù)應(yīng)用到電力自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，發(fā)揮其數(shù)據(jù)采集和精準(zhǔn)分析的作用，同時(shí)支撐數(shù)據(jù)計(jì)算，能夠創(chuàng)造更多的價(jià)值。與此同時(shí)，PLC技術(shù)還支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸或者轉(zhuǎn)換，達(dá)到各類需求。發(fā)揮技術(shù)的價(jià)值與作用，推動(dòng)智能電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。

3.2 配網(wǎng)自動(dòng)化

電力自動(dòng)化業(yè)務(wù)與產(chǎn)品的應(yīng)用，主要是依據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)維度以及業(yè)務(wù)的定位，細(xì)化為調(diào)度管理業(yè)務(wù)、輸變電自動(dòng)化業(yè)務(wù)、配電自動(dòng)化業(yè)務(wù)、智能化用電業(yè)務(wù)等。眾多業(yè)務(wù)中，配電網(wǎng)自動(dòng)化占比較大，我國(guó)提出到2020年要全面實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化覆蓋率達(dá)到90%的目標(biāo)，從當(dāng)前的自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀來說，還存在著很大差距。基于智能電網(wǎng)整體發(fā)展的角度分析，當(dāng)前配網(wǎng)自動(dòng)化還存在著薄弱點(diǎn)，需加以完善和優(yōu)化。實(shí)踐中要圍繞配網(wǎng)自動(dòng)化的不足與缺陷，加大技術(shù)的研究力度，提出技術(shù)優(yōu)化與完善的措施。面向配網(wǎng)自動(dòng)化的技術(shù)需求和控制問題，綜合運(yùn)用現(xiàn)代化控制技術(shù)，例如大數(shù)據(jù)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)等，完善配網(wǎng)自動(dòng)化的軟硬件基礎(chǔ)，提高其運(yùn)行與調(diào)度等的自動(dòng)化水平，適應(yīng)智能電網(wǎng)的發(fā)展。整個(gè)智能電網(wǎng)系統(tǒng)涉及到發(fā)電、變電與配電等眾多環(huán)節(jié)，推動(dòng)整體發(fā)展，要貫徹全面化理念，針對(duì)薄弱點(diǎn)采取優(yōu)化與完善的措施。

3.3 裝置高性能

整個(gè)能源行業(yè)，電力系統(tǒng)占據(jù)著重要的地位。社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生活實(shí)踐中，電力與風(fēng)能被廣泛滲透。隨著電網(wǎng)互聯(lián)的快速發(fā)展，加之電力系統(tǒng)持續(xù)擴(kuò)大，對(duì)電網(wǎng)設(shè)備和管理方式等，有著更好的要求?，F(xiàn)有的電力系統(tǒng)，高度重視保障電力安全穩(wěn)定供應(yīng)，研究如何實(shí)現(xiàn)人性化的設(shè)備與維護(hù)管理。面對(duì)上述需求，工控機(jī)被廣泛應(yīng)用。例如，工業(yè)計(jì)算機(jī)RICH-300 A，不僅支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸和備份，而且支持?jǐn)?shù)據(jù)輸入。除此之外，具有防塵和快速等特點(diǎn)，被積極推廣運(yùn)用，尤其是電力自動(dòng)化領(lǐng)域。從電力系統(tǒng)的運(yùn)行角度分析，難以有效預(yù)防自然災(zāi)害帶來的影響，例如雪災(zāi)和洪災(zāi)等，若產(chǎn)生災(zāi)害，則會(huì)造成很大的損失。若電力系統(tǒng)中斷，除影響生產(chǎn)生活外，最為重要的是影響搶險(xiǎn)救災(zāi)的開展，所以構(gòu)建的電力自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)工業(yè)計(jì)算機(jī)，有著較高的要求，既需要具備較強(qiáng)的處理能力和穩(wěn)定性，也需要便于維護(hù)與升級(jí)，擁有抗干擾能力和抗震動(dòng)性能等。舉例分析，工業(yè)計(jì)算機(jī)RICH-300 A4U可上架工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，面向能源系統(tǒng)與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用需求設(shè)計(jì)。整機(jī)使用的是SHB-950長(zhǎng)卡搭配13槽無(wú)源底板PBP-13L4。通過特殊的單門設(shè)計(jì)，同時(shí)配置機(jī)箱面板鎖，機(jī)箱前面板提供系統(tǒng)電源以及復(fù)位按鈕，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)LED指示燈，能夠掌握電源與硬盤的運(yùn)行狀態(tài)。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，配置了帶有雙滾珠風(fēng)扇的高性能冷卻系統(tǒng)，可提供所需的氣流，實(shí)現(xiàn)對(duì)主要部件的冷卻處理，有效降低電力供應(yīng)中斷的時(shí)間，外部的USB與串口以及并口等，能夠連接各類外部設(shè)備，方便數(shù)據(jù)傳輸和備份以及輸入。系統(tǒng)有著較強(qiáng)的抗干擾性能和強(qiáng)電磁兼容性能等，確保電力系統(tǒng)工作站處于惡劣環(huán)境下保持長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。

3.4 低能耗

基于電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)持續(xù)化發(fā)展的角度分析，如何提高電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性和降低能源消耗，為研究的重點(diǎn)內(nèi)容與方向。一方面，電力系統(tǒng)生產(chǎn)與運(yùn)行，會(huì)消耗很多的能源與資源，基于環(huán)境保護(hù)與效益目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的角度，積極探索低能源消耗的方法。積極優(yōu)化電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的性能，降低整體運(yùn)行的能源消耗，有著重要的意義。另一方面，智能電網(wǎng)背景下設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行及管理的水平不斷提高，系統(tǒng)安全運(yùn)行面臨新形勢(shì)，要隨之轉(zhuǎn)變安全管理模式和方法，創(chuàng)造更多的效益。這需要從提升電力電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行性能和效益的角度入手，創(chuàng)新和優(yōu)化控制系統(tǒng)，增強(qiáng)設(shè)備的控制能力，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成化，開發(fā)更多適應(yīng)智能電網(wǎng)發(fā)展的功能，實(shí)現(xiàn)電力電氣自動(dòng)化的價(jià)值與作用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電力電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，依托計(jì)算機(jī)技術(shù)和高性能的軟硬件，集成各類設(shè)備與系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行的管控，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，處理設(shè)備運(yùn)行故障，創(chuàng)造更多的價(jià)值。文中結(jié)合電力電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀，圍繞智能化和低能耗等方面的發(fā)展進(jìn)行分析。

參考文獻(xiàn)

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