浅谈电力系统自动化及应用

摘要：电气自动化技术是对电气设备进行控制，使其达到预定的目标。电气自动化技术极大程度上降低了传统方式上工作人员在操作过程中的出错率，并使生产效率得到提高，为工作人员减少了一定的工作量，使工作人员的压力减少，从而使得所生产出来的产品的质量得到一定的保障。随着社会的不断进步，人们对电力的需求量逐渐增多，电气自动化技术在电力系统中具有重要意义，保证所供应的电力更稳定，保障了居民的生活，同时促进国民经济快速发展。

关键词：电力系统；自动化技术；控制要求

1、电气自动化监控技术在发电厂的应用

1.1 电厂用电系统的特点

发电厂是整个电力系统电能的直接来源，它的安全可靠性将直接影响整个电力系统的安全可靠性。厂用电设备数量众多而且布置分散，一般分散安装于各配电室和电动机控制中心，不方便运行集中的管理。发电厂厂用电系统是一个配电系统的同时又和外部电网的输电系统相连，这就造成了厂用电系统电压等级复杂性和厂用电网络结构的复杂性，同时也对厂用电保护的配置和整定提出了较高的要求。前面提到电气电动化保护自动装置可靠性高，动作速度快，在电厂用电系统中应用电气自动化技术可以确保发电厂的运行安全稳定性满足电力系统的要求。

2、电厂电气自动化监控技术及其发展趋势

电厂电气自动化系统主要包含远程监测保护终端、数据传输网络以及监控中心三大部分。远程监测保护终端是指分布在发电现场的实现对电气设备保护、监测功能的电气自动化设备，它是发电厂中监测、保护工作的具体执行机构。由于广泛采用先进的电子技术，远程监测保护终端可靠性高、速度快、稳定性好，它的应用是电厂用电系统可靠运行的强有力的保障；数据传输网络是电厂电气自动化系统的重要组成部分，在远程监测保护终端获取数据后必须保证数据正确传输到监控中心才能够确保整个系统的正常运行，发电厂运行电压等级高，对数据传输过程中的电磁辐射干扰强，目前电厂一般采用电缆现场总线和光纤通信的方式来传输数据，将高电压对数据的影响降到了最低；监控中心是电厂电气自动化系统和监控人员交互的平台，通过它监控人员可以对电厂各类电气设备进行实时监控、管理。

未来电厂电气自动化系统的发展趋势是嵌入式工业以太网技术的应用和综合化智能技术的运用。

2.1 变电站自动化

变电站是电力系统中两个或多个电压等级的联系枢纽，是电能传输配送的重要环节，变电站自动化的实现将大大提高整个电网自动化的水平，提高电网的安全可靠性。

变电站自动化主要包括两个重要内容，一方面是对正常运行时的电气设备进行监视和操作，收集变电站运行数据，另一方面是对故障设备的迅速切除，恢复电力系统正常运行。正常运行时，测量、监视设备利用先进的电气自动化技术完成电气量的采集和传输工作。发生故障时，继电保护装置动作，完成故障设备的切除，确保正常部分继续稳定运行。

变电站自动化的发展技术主要经历了三个阶段，常规性的电磁式设备目前正逐步被电脑化的智能装置取代。早期变电站自动化设备是电磁式的且功能单一、相互独立。随着技术的发展，变电站自动化技术正由单一功能、相互独立向数字化、多功能、一体化发展，各二次设备相互融合。在不久的将来，变电站将有可能实现完全的数字化。

2.2 电网调度自动化

电网调度自动化就是应用电气自动化技术对电网运行状态进行监测，并采集电网运行数据，然后利用专有的通信网络将采集的数据传送到调度中心，由调度中心完成电力系统的电力负荷预测以及状态估计并自动完成各发电厂的出力分配，在确保用户用电的前提下优化了能够有效优化电力结构。电网调度自动化是是电力生产企业由传统走向现代化的重要一步，是整个电力系统能否实现自动化控制的重要一环。

电网调度自动化的作用主要有三个方面：

①实时监控电网的运行状态，确保安全可靠供电、确保电力用户使用高质量的电能。

②在确保电力系统安全可靠运行的基础上，按照经济效益最大化、线路损耗最小化的原则进行电力调度，减少电能在在电力线路上的损耗，以最小的单位千瓦时电能能源消耗率发电，达到相同发电量时能源消耗最少的目的。

③增强调度自动化手段，利用先进的控制方法分析电网运行的安全性，并提供最优化的事故处理对策，一旦发生事故在最短的时间内切除事故范围内的设备并及时派出修理人员处理事故，保障电力系统正常运行部分不受干扰，避免或减少事故造成的重大损失，提高电力系统运行的安全可靠性。

3、供配电系统中的电气自动化应用

供配电自动化是指在供配电系统中应用电气自动化技术，实现供配电管理的自动化及事故情况下的监测、保护、控制。目前，电气自动化技术在供配电系统中已经得到越来越广泛的应用，原先由人工操作的高、中压供电系统正越来越多地使用先进的计算机系统进行操控，这样做既提高了供配电的自动化水平又提高了供配电系统的可靠性，同时也保证了员工的操作安全。在供配电系统中，电气自动化技术的应用可以实现对断路器、继电保护等保护装置的自动控制，一旦电流超过额定值时，供配电系统就可以实现自动跳闸，避免了供配电系统设备损坏和故障的进一步扩大。电气自动化在供配电系统中的应用主要包含数据采集与控制和保护作用。

3.1 数据采集与控制（SCADA）

数据采集与控制主要包括供配电系统运行参数的采集、电网电能远程计量、用户电能质量监控以及设备故障事件报警。

其中供配电系统运行参数的采集主要涉及配电网节点电压、系统频率等关键参数，数据采集以后必须方便运行人员观察才能够成为有效数据，配电自动化要求采集的这些参数的数值能够在配电监控室的计算机显示屏上实时显示出来，并对其进行必要的保存。一旦参数超出系统正常运行的范围，监控系统须向操作人员发出报警信号并采取必要的保護措施。

电能远程计量监测主要是指不借助用户端的电度表，在供配电中心直接测量与记录电力用户的实际用电量。不仅有效减少了抄表员的工作量，也方便了电力用户查询自己的用电量。

故障报警事件监测是基于负荷管理、地理信息系统（AM/FM/GIS）对供配电系统在工作的过程中事故的检测。如果系统中出现故障，智能化供配电系统就会发出警报声，并通过地理信息系统将故障发生点的坐标发给监控中心，方便技术人员快速顺利地找出并排除故障，确保供配电系统的稳定可靠性。

3.2 电气自动化的保护功能

保护功能主要是通过馈线自动化（即故障定位、隔离、非故障区段的供电恢复）以及继电保护装置等自动化技术的应用实现的。自动控制装置能够对供配电设备运行过程中产生的故障进行有针对性的监测与动作，及时出判断故障类型，快速的切除故障设备，减小故障影响范围，确保配电网络的安全稳定运行。

总结

电气自动化是电力系统发展的必要趋势，电气自动化技术能够及时发现电力系统中存在的故障，并对问题及时处理，从而使得电力系统的运营状态更为稳定。电气自动化系统在电力系统中的应用，提升了供电过程的安全性及稳定性，同时降低了电力企业投入的成本，从而达到提高电力企业经济效益的目的。

作者简介：陈新华，男，1987.10.23，辽宁省，助理工程师，研究方向电力系统及自动化。

（作者身份证号码：211422198710231257）