浅谈自动化技术在电力系统中的应用

唐敏

摘 要：从当前的应用效果来看，电网调度自动化、配电网络自动化、变电运行自动化等，为电力企业创造了实实在在的效益。因此电力自动化技术也越来越受到了企业管理者的重视。需要认识到，电力自动化技术应用优势的发挥，是建立在动态发展、持续创新这一前提之下的。只有提供多方面的支持，保持技术领先优势，才能让电网得到稳定与可靠运行。

关键词：电力工程;自动化;智能化

1电力系统中自动化技术的应用价值

1.1有利于电力系统的稳定与安全运行

电力系统中包含了多种类型的电气设备，通过线路相连形成了统一、协调的电力系统。但是該系统在运行期间，由于维护不及时或设备老化等因素的影响，有较大概率发生故障，对电力系统的安全与稳定带来不利影响。电力自动化技术的应用，一方面是利用数据采集与分析系统，实现了对电力系统实时运行工况的监测。只要是存在潜在故障，或者是出现异常工况，都可以被电力自动化系统识别。另一方面，计算机基于数据分析结果，在AI技术的帮助下明确故障原因，并自动生成解决对策。如果是软件方面的问题，利用内部程序加以解决;如果是硬件方面的问题，提供分析报告和解决方案，辅助技术人员进行维修处理。在电力自动化技术的帮助下，保障了电力系统实现稳定、可靠运行。

1.2有利于提高电力能源的利用效率

对于电力企业来说，提高电能利用率除了与自身的经济效益密切相关外，还可以在一定程度上减轻电力系统的运行负荷。在以往的电力工程建设与运行时，由于系统规划不合理、设备兼容性差，以及无功功率的存在，电力能源浪费情况十分严重。在引进自动化技术后，构建电力自动化系统实现了对电力工程的动态管控，电力能源的利用效率也得到了大幅度的提升。例如，在配网规划时，利用自动化技术可以优化规划方案，降低成本投入;在电网调度时，基于自动化技术可以根据电力用户的实际需求，进行灵活供电，既满足了用电需求，又防止了电能浪费;在电网运行时，依托自动化技术进行动态监测，确保有故障隐患及时发现、科学处理，保障电网的可靠、稳定运行，避免因故障停电造成损失。因此，电力自动化技术的应用，让电力能源的利用率和电力企业的经营效益均得到了提升。

2.电力系统中电气自动化技术的应用

2.1高压脉冲冲击故障定位

架空配电线路故障点离线定位系统由信号注入部分与信号接收部分两部分组成。磁场的变化能够完全反映线路中电流的变化，考虑到工程实际应用的情况，该系统选用磁棒线圈作为磁场检测与测量装置。信号接收部分由信号采集单元与信号分析单元组成，其工作原理为检测线圈受线路电流磁场影响产生的感应电动势，配合后续信号放大处理来实现非接触式的电流信号采集。对电流信号进行采集、滤波及放大处理的有源滤波器共有3级，其通带范围为95～1600Hz。信号分析单元通过对处理后的信号进行相关计算，提取故障点位置信息。

由脉冲电压信号引起的线路响应分为分布电容充电阶段与分布电容放电阶段，由于分布电感阻抗较小，因此只考虑分布电容的充放电响应。图1 （a）、（b）分别为分布电容充电阶段、放电阶段的等效电路图。规定从高压信号发生器到线路的流动方向为正方向，分布电容充电阶段的线路电流由分布电容的充电电流与流过接地电阻的电流组成，则此阶段故障点上下游电流流向均为正方向。

如图1 （b）所示，当线路上的充电电压等于脉冲发生器电压时，分布电容停止充电，线路充电电流为0，其后随着脉冲电压的衰减，分布电容上累积的充电电荷开始向接地点放电，其中故障点上游的电流方向仍为正，故障点下游的电流方向反转为负。由于故障点上游电流为脉冲电容器与线路分布电容放电电流之和，而故障点下游电流仅由线路分布电容放电电流组成，故障点上游电流的幅值远大于故障点下游，因此可利用故障点上、下游电流的极性与幅值差异，进行故障点精确定位。

2.2位置双确认技术

2.2.1断路器位置双确认判据

（1）位置遥信变位判据

位置遥信变位判据是采取分合双位置辅助接点的方式，各相开关遥信量采取各相位置辅助接点的方式。各相断路器均采用与逻辑关系，当断路器三相分位接点同时闭合，与此同时，三相合位接点全部断开时，这时才能判断断路器位置遥信从合位到分位;当断路器三相分位接点同时断开，与此同时，三相合位接点全部闭合时，这时才能判断断路器位置遥信从分位到合位。

（2）遥测电流电压判据

遥测电流电压判据是根据三相电流或者电压的有无变化作为断路器分合位置判据。断路器分合位置的最终确认是在位置遥信判断当下分合位置的基础上追加的判据，断路器位置遥信由合位变分位时，只要“三相电流的变化情况是有流变为无流、母线（间隔）三相带电设备显示有电变为无电/母线（间隔）电压状态有压变为无压”或逻辑关系成立，才能断定此时断路器已处在分位状态;断路器位置遥信由分位变合位时，只要“三相电流的变化情况是无流变为有流、母线（间隔）三相带电设备显示无电变为有电/母线（间隔）电压状态无压变为有压”或逻辑关系成立，才能断定此时断路器已处在合位状态。

综上所述，符合位置遥信变位和遥测电流电压两种判据时，就可以准确判断出某一时刻的断路器分合位置情况。

2.2.2隔离刀闸位置双确认判据

（1）压力（姿态）传感器方式

压力传感器或姿态传感器双确认方式，将传感器安装到隔离开关上，采集一次设备隔离开关分合位操作时所产生的压力数据或角度位移数据，经数据采集装置分析处理后解析为辅助位置信号统一上送至监控后台，供一体化控制系统使用。对隔离开关的分合闸结果判断系统支持采用“位置遥信+传感器”方式，即第一状态判据采用直接位置遥信，第二状态判据采用压力（姿态）传感器方式判别设备的位置状态，从而满足两个非同原理或非同源指示变化作为操作后的双重判据。敞开式隔离开关加装无线压力（姿态）传感器，借助传感器接收器把触头压力数据转换为辅助位置信号传送到站控层网络，如果“辅助接点”变位，而且触头压力（位移角度）数据值比分、合位门槛值大时，说明设备已操作到位。每一组隔离开关要装3个无线压力（姿态）传感器，A、B、C三相，主变中性点接地刀装一个压力（姿态）传感器。

（2）视频识别实现方式

第一，某220kV变电站视频系统现存问题。主要以模拟监控为主，显示图像清晰度低。监控主要内容是周界环境情况，关于实际现场相关装置的摄像头分布不够，因此现实情况不能符合对装置状态监测的标准;调度主站没有摄像头预留位置，隔离刀闸动作时不能快速准确识别隔离刀闸状态。当下变电站的视频系统只能够进行视频复核，视频业务还没有真正实现在变电站日常运维。由于涉及数据信息安全性，监控系统还是独立在生产系统中，不能全面完成与调度主站视频联动，进行可视化运维操控。

第二，视频摄像机布置要求。在变电站相关位置架设以安全监控为核心的网络高清摄像机，实现站端装置获取监控信息，监控信息以接口方式实现和调度自动化系统的信息交互，隔离刀闸要全部设置好摄像机预置位信息，完成装置动作信息、监控信息和故障信息的全面联动，当装置动作、变化或故障时，摄像头会自动校准，将动作实时监控信息与调度主站信息统一呈现给运维人员，从而实现隔离刀闸位置判断的“双确认”。隔离刀闸的相位应和摄像机预置位实现关联，保证隔离刀闸每一相都能和摄像机一一对应;正常状态下，隔离刀闸一相与一个摄像机位置对应，一个摄像机位置能够与多个隔离刀闸对应。如果一个摄像机不能判断隔离刀闸状态，需要多添加并单独标注一个摄像机位。关联信息应在监控系统中体现并以接线图的状态体现，这样可以快速匹配定位监控图像。隔离刀闸的位置判据与三相位置有关，两组隔离刀闸一般需要匹配三个摄像机，针对目前实际变电站的监控摄像机布置情况，很多装置并不符合标准，因此实现改造每个变电站还需额外布置大量网络高清摄像机。

第三，视频识别实现方式。满足上述视频摄像機布置的相关要求后实现视频识别双确认方式，就是在一体化操作程序动作时实现与辅助设备监控主机视频联动，辅助设备监控主机控制视频摄像头与一次装置位置实现一一对应，获取动作后的一次装置位置状态图像信息，并借助视频智能分析系统核算出动作后的位置状态，反馈位置状态信息到监控后台，作为辅助位置判据供一体化操作系统使用。对隔离开关的分合闸结果判断系统还支持采用“位置遥信+视频识别”方式，即第一状态判据采用直接位置遥信，第二状态判据采用视频识别方式判别设备的位置状态，从而满足两个非同原理或非同源指示变化作为操作后的确认依据。当一体化操作系统对某个隔离刀闸执行一体化操作指令时，首先向视频主机发送视频联动信息，视频主机自动显示该设备的现场图像信息，运用智能视频分析技术对隔离开关的各项指标实现智能分析，进而获取设备的状态数据参数，最后把智能分析判断执行后的结果状态反馈给一体化操作系统。

结束语

在电力网络系统中，应该加强电网的自动化设置，通过现今的自动化技术可以有效提升供电质量，避免故障的产生，及时发现问题，缩减处理故障的时间，提升供电效率和供电质量。

参考文献

[1]王卓辉.电力工程中的电力自动化技术应用分析[J].电力设备管理，2020（07）：130-131+137.

[2]聂晨浩.试析电力工程中的电力自动化技术应用[J].科技创新与应用，2020（17）：173-174.

[3]王璐.电气自动化技术在电气工程中的应用分析[J].轻纺工业与技术，2020，49（03）：144-145.

[4]何飞.电力工程自动化施工管理技术研究[J].电力设备管理，2020（03）：122-124.

[5]高焕.在电力工程中电气自动化技术的应用实践分析[J].通信电源技术，2020，37（05）：173-174.