张晋宾：电力行业自动化未来发展趋势

西南电力设计院 张晋宾

张晋宾：电力行业自动化未来发展趋势

西南电力设计院 张晋宾

我国自动化应着力在下面几个方面取得突破或更大进步：

（1）研制新型仪表自动化装置或系统，以满足新一代发电系统（如700℃超超临界、核能、地热、生物质能、海洋能等）的监控要求、智能电厂/智能变电站/智能电网的建设和越来越严格的功能安全等要求。以核电为例，我国引进建设的第三代核电站（如西屋AP1000和AREVA的ERP）的仪表自动化系统，全部依赖进口。因此，应加快研发国产的核电站1E级和非1E级仪表与自动化产品。以智能变电站为例，应加紧推出全系列的符合IEC 61850等国际标准要求的IED智能电子装置。在功能安全方面，应加快研制和生产SIL1～SIL4各类等级的安全仪表和控制装置。

（2）大力研发优化软件（如多约束条件下的控制目标优化、模型预测控制等），提升控制系统性能，以进一步节能降耗，适应新的形势要求。如在风能、太阳能等新兴发电方式并网后，需研发有效的风能、太阳能发电功率短期预测模型或算法，且传统火电也需适应新形势下电网深度调峰、快速负荷变化的新需求。

（3）不同控制及信息系统集成、集成后所形成的大数据及其智能处理技术、信息安全技术的研究及应用。以数据处理为例，应加大数据融合、数据仓库、数据挖掘、智能决策支持系统IDSS等研究，以使数据发挥其应有作用，而不是成为累赘。

关于电力行业自动化技术未来发展趋势，可概括为以下八个主要方面：

（1）传感器向着微型化、多功能化、网络化、无线化、智能化方面发展，新型测量原理的传感器应用范围（如QDIP量子点红外传感、声波测温、光纤传感等）扩大，软测量、虚拟仪表市场份额继续上升（如美国环保署已认可基于软测量技术的连续排放监视系统CEMS）。

（2）计算机控制系统的多功能控制器向小型、分散和大型、集中两端延伸。一方面，在片上系统SoC、微控制器MCU或μC技术支持下，控制功能集成在仪表或设备上，就地化、分散化；另一方面，由于需对智能算法、大量数据进行综合控制处理等，加之计算机可靠性能的提高，促成了控制器的大型化（如四核CPU控制器）和功能的进一步集中，形成了自动计算引擎ACE（如嵌入历史数据、分析、报警管理、设备诊断、先进控制优化、规则引擎等功能多位一体于ACE）。

（3）远程监视和故障分析诊断继续快速增长。这是由于其硬件和软件工具的改进，包括网络技术、云计算、基于规则的软件、IP视频和语音通信等技术进步的综合结果，当然也是为了应对自动化专家人数的减少和减轻其频繁旅途奔波的劳累。

（4）计算机控制系统的无盘柜化。这是现场总线大量应用、前面提及的控制器分散化或将其嵌入现场I/O模块且其EMC及IP防护等级提升、监视远程化等的综合结果。

（5）安全仪表系统SIS应用更广泛，智能机器人和优化软件的应用更加成熟。以智能机器人为例，在传感器数据融合、计算机视觉系统、模式识别、神经网络等技术进步推动下，智能机器人已达到实际应用阶段，如国外用于输电线路巡检的智能机器人，用于核电站安全壳内设施检修和事故处理的智能机器人等。

（6）在高性能的实时数据库、开放系统互联、国际工业标准和IT等先进技术支持下（如OPC、OPC UA、B2MML等），车间自动化或机组自动化向着企业级自动化系统方向发展。

（7）大数据处理分析软件的日臻成熟，促使其广泛用于电厂运行优化、节能降耗、发电效率提高、预测性维修、故障诊断、决策支持优化等多个方面。

（8）先进的信息安全方法、软件和硬件渐渐增多，以保护自动化仪表与控制系统、信息系统免受安全攻击。这是由于计算机系统的互连和扩充、威胁源增多、国家监管部门的要求等综合因素的结果。