电力系统自动化技术的应用进展

曹旭红

（天津国电津能热电有限公司，天津 300304）

0 引 言

自动化技术是发电系统进行电力传输，完成控制、调度和管理的自动化运行的技术。电气系统通常由发电、供电和用电组成，且电气系统的先进程度可以衡量国家的综合国力水平[1]。本文分析电器系统自动化技术的应用现状，展望未来技术趋势，以期对深度发掘设备自动化的应用起到一定的指导作用。

1 电力系统自动化应用现状

1.1 电力系统运行特点

如今国内已经完成了大电网、大电站、高参数机组、（特）高电压输送以及高度自动化控制技术的转变。电器系统的运行要求尽量达到用户的用电要求，保证供电的可靠性，保证电能电压、频率和波形的质量[2]，进而提高电力系统的经济性。

图1 自动化控制流程图

系统运转要求完善的管理和控制，使其在安全、高质量和经济的基础上正常运行难以实现。当前，通过人工监控很难实现系统的安全、高质量和经济运转，需大量使用电器系统的自动设备[3]。

1.2 电力系统自动化

系统自动化完成了从单一功能转变到综合化功能的过程，历经了2个发展阶段。

（1）单一功能自动化阶段：有故障自动切除装置、自动操作和调节装置、长距离信息装置的自动化设备，是早年间较为原始的自动化发展程度。

（2）综合自动化阶段：由单个装置和设备代替之前两个或多个分离的系统和设备所进行的工作。图1为综合自动化运行过程图。

1.3 电力系统自动化的应用

1.3.1 电站自动化技术

采用大参数、高容量火力发电机组，是国内电站发展的重要趋势。机组装机容量的增加，使机组参数测量点不断增多，对应的系统回路数量和控制技术复杂性增加，且发电过程要求高度的控制精确性。因此，要求设备在不需要人为干预的条件下完成预期的目标，提高生产力和产品质量，完成手动无法完成的功能，实现生产标准化。图2为电站在变负荷运行下各级指令优化方法。

1.3.2 变电站自动化技术

变电站的自动化技术是指对于系统中的二次设备，通过系统优化和组合，采用高性能计算机、通信装置以及信号反馈处理技术，完成对变电站的主要设备和输配线路的监视、测量、控制和保护，实现自动化运行。

图2 电站系统自动化指令控制

1.3.3 配电网自动化技术

配电网自动化技术是指在电网实际分配负荷指令的过程中，通过对实际运行数据进行检测和采集，利用收集到的数据分析整个电网的运行状况，最终实现系统的控制和调节，完成对电网用户的供电任务。

2 电力系统自动化发展趋势

2.1 智能保护和变电向综合自动化转变

智能保护和变电逐渐向综合自动化方向转变，通过对电保护的研究，将人工智能技术、模糊理论、综合自动控制技术、自适应技术以及通信技术等先进技术应用于最新的继电保护系统，使其具备智能控制技术，从而较大程度地提高系统的安全性。

2.2 系统实时仿真系统

对负荷进行动态特性监测和系统实时仿真建模，从而使其具备实时仿真预测功能。可对电力企业员工的岗前培训进行系统教学、仿真等，是一种有效的培训手段。

2.3 电力系统的智能控制

电力系统智能控制的主要特点为强非线性、变参数动态模型系统、多目标寻优特性、在多种运行工况下和发生故障时具有鲁棒性以及在本地和异地不同控制器间需要协调控制等。智能控制系统模型应具备的主要功能有自主适应、自主学习和自主组织功能等。

2.4 神经网络控制的应用

通常，发电厂有着诸多非线性复杂系统，符合神经网络的功能性。因此，将神经网络概念应用于电站系统，具有高度可行性。

2.5 AI人工智能加持

结合电力系统的发展需求，将人工神经网络应用于电力系统设备，可对运行分析、事故警报、运行故障判断以及设计等方面进行突破，开发电力系统智能控制理论与应用技术，提升电力系统在运行中的智能性。

3 结 论

电力系统自动化的先进程度是衡量国家综合国力水平的重要参考内容。本文对电力系统自动化应用现状进行分析，并对未来技术发展方向进行了研究总结。