电力电气自动化在电力工程中的应用

陈珍在

（厦门市瑞虹建设工程有限公司，福建 厦门 361000）

0 前言

为了满足社会发展过程中日益增加的电能需求，我国电力工程项目的数量也逐渐增多，同时电力工程的规模也在不断拓展，就导致电力系统开始涉及越来越多的电气设备，而在该背景下，电力行业发展的新需求自然难以借助传统电力技术得到充分满足，因此必须要改革创新电力技术。在电力技术改革创新的过程中，起到重要技术支持作用的就是电力电气自动化技术，其能促进电力系统的自动化及智能化发展。

1 电力电气自动化的相关概述

对于电力电气自动化系统来说，其在具体运行环节中，与自动控制及网络信息技术、电子技术等各领域有密切联系，因此，它对推动我国当下经济发展有重要作用，同时也充分展现了我国在新时期低碳经济的发展水平。电力电气自动化系统的组成部分较多，而各组成部分发挥的作用也十分关键，通过充分发挥内部各子系统的功能作用，能为系统整体的稳定运行提供保障。

2 电力电气自动化在电力工程中的优势分析

电力电气自动化在电力工程中有以下3个优势：1） 提高电力工程技术的水平。在电力工程中应用电力电气自动化系统，能大幅度提升设备的运行效率，有效节约各项资源及成本，为电力高效高质输送提供保障。2） 保障电力系统安全供电。应用电力电气自动化技术，能及时有效地诊断、检测故障，通过对故障问题的自动化处理，可以有效避免问题的影响范围及损失等进一步扩大，同时还可以借助电力电气自动化系统实时监测电力工程全过程的运行情况，从而达到有效管控安全风险的目的。3） 提高电力工程整体运行的稳定性。在电力系统的运行环节中，通常会产生各种类型的数据信息，要想为电力系统的长远稳定发展提供保障，就需要相关工作人员分析处理运行过程所产生的数据信息，进而找出系统运行环节可能存在或已经存在的问题，并制定相应的解决措施，为电力系统始终处于稳定运行状态提供保障[1]。

3 电力电气自动化在电力工程中的应用策略

3.1 电力网络调度方面的应用

在电力工程中，电网调度是非常重要的一个环节，其主要是借助服务器来达到调度电网的目的，该过程通过电力应用电力自动化技术，能实现电网调度自动化的效果，且效果十分显著。将电力电气自动化系统融入电网调度环节，能不断扩大系统的综合功能，为电力工程各项目的稳定运行提供推动作用，从而达到电力工程运行环节的经济性目标。除此之外，还可以在电网调度环节应用研样嵌入式产品（其应用流程如图1所示），通过应用该产品， 能使常厂端、变电站端、整机调度端系统、变电站控制工控机以及服务器等多个设备充分连接起来，进而基于应用多样化的通信方式，分析并判断电力系统的运行负荷情况，为相关技术人员通过充分掌握基于系统运行中电力数据的变化情况来对电力负荷数据进行分析和预测提供帮助，保证能够及时发现、处理电力系统运行过程的问题，为长久处于稳定运行状态的电力系统提供全面保障，图1中变电站控制工控机下分出来的ARK-24188研样系列模块，通过2个常见弱电接口（RS-485/RS-232），也可以与其他研样系列模块之间建立关系，借此达到健全构建一体化工作站的目的，进一步为电网调度提供保障。

值得注意的是，通过电网调度的自动化发展，还能监控、准确定位电力系统在运行中出现的问题（电力调度自动化监控系统如图2所示），大幅度提高解决系统运行问题的效率，有效地维护了电力系统的安全性和稳定性，逐步提升了系统运行的综合效率，进而为在电力工程的发展环节创造更大的经济效益提供了保障。

图2 电网调度自动控制流程图

3.2 电力监控运行方面的应用

当电力系统的运行环节发生故障时，不仅会影响企业的正常运行及发展，而且还有可能会导致一些经济损失，因此，电力系统运行管理环节的关键步骤就是进行电力监控。然而，由于电力系统的通常都会长时间运行，因此不可避免地会受各种因素影响而发生故障，面对该情况，如果仍然沿用传统的故障检测方式，不仅难以为高效的检测提供保障，同时也需要消耗大量时间来确认故障点，选择电力电气自动化技术不仅能够确保智能化故障诊断的效果，而且可以在快速、实时分析故障录波的同时，自动隔离故障点。

电力工程涉及较多的电气设备，在系统运行环节，一旦某一设备或元件发生故障，就会给电力的正常供应、供配电的稳定性等带来影响，而借助电气自动化技术实时、全面地监控电力系统运行过程的各设备、各环节，能大幅度减少系统发生故障的概率，有效避免非计划性停电现象的发生。以PLC技术为例，该技术有机结合了计算机技术和继电器控制技术，通过该技术可以模拟电力系统的操作程序及链路，还可以构建PLC监控系统，如图3所示，在依托PLC技术构建的远程监控系统中，包括了开检测电脑、组态软件、DATA-6107及DATA-6124等DTU模块(数据传输系列模块，是基于 GPRS 网络研发的数据通信产品)、Rs232BUS（串行通信接口）、PLC以及GPRS/CDMA/4G-VPN（网络运营商），在各模块相互作用和联通的情况下，就可以实现对数据信息的高效收集、存储和分析等功能，从而提升电力监控的水平；此外，PLC技术还能大幅度降低故障发生的概率。

图3 PLC远程监控系统

3.3 变电站监控管理方面的应用

电力系统稳定运行的一个重要环节就是变电站，而将电力电气自动化技术应用到变电站中，能有效整合变电站内部的电气设备，大幅度提高变电站的工作效率和质量，同时也能有效降低电力工作人员的工作量及工作强度等。在变电站中应用电力电气自动化技术，能通过高效利用检测设备对变电站设备进行自动检测，为相关工作人员充分、全面掌握设备的工作状态提供帮助，进而为设备始终处在最佳运行状态提供保障，充分发挥变电站的作用，为设备安全、可靠运行提供助力[2]。

应用分层分布式变电站综合自动化技术的系统的结构图如图4所示。在计算机及微电子技术发展到一定程度的情况下，能够广泛应用于变电站中的一种电气自动化技术就是变电站综合自动化技术，该技术有机结合了变电站远动、电力设备、微机保护以及变电站自动化控制等多种技术，极大地改革了传统的变电站二次系统。从系统结构中的间隔层来看，间隔层是以CAN总线以下的现场总线为主，构成部分为间隔单元，在划分各间隔单元时，是以变电站主设备为主，例如线路及变压器等，进而确保可以有效构成对应间隔，而在放置各间隔单元时，地点的选择以主设备的具体情况和实际要求为主要依据，例如室内的主设备配电装置通常会选择分散放置的方式进行应用，简单来说，就是放置在开关柜上方的仪表柜中。通过构建这样的间隔单元，能达到保护、监控变电站的目的，同时也能实现变电站综合自动控制的目标。

图4 分层分布式变电站综合自动化系统结构

3.4 创新和引进新技术的应用

在电力工程中不断实践电力电气自动化技术的背景下，必然能够实现技术创新及引进新技术目的。例如目前已经应用到电力工程中的负荷动态监测及其仿真分析技术，其中已经成功在电力工程中实践的就是实时数字仿真系统（RTDS）。对于仿真实验室来说，数据信息的混合性及实时性是其主要特征，在以上2点需求得到充分满足的情况下，能以真实可靠的数据信息支撑电力工程其他物理实验的有效开展，而通过应用实时仿真系统，可以给电力控制装备提供可靠的实验环境，并且也能对新的电力设备进行检测。RTDS的硬件组成部分主要包括后台工作站及数层6 U机箱，而以RISC工作站为后台工作站，就能借助以太网与RTDS实时仿真机箱建立良好的通信关系，对于每层机箱来说，它可以分别与其他层机箱连接，进而确保可以有效组建一种大规模仿真器。如果在电力自动化系统的新型继电保护产品研发中应用RTDS，就能仿真一次电力系统中继电保护装置的具体运行环境，而在借助RTDS进行闭环测试的情况下，就能为继电保护产品的先进性、可靠性提供保障，之后将在电力系统中应用结合RTDS的继电保护装置，为电力系统的运行提供保障。在借助RTDS对继电保护产品进行测试的过程中，需要配备电压放大器及电流放大器，进而放大RTDS仿真电压及电流量模拟量输出的信号，取代实际电力系统中的PT、CT二次侧输出。

4 结语

在电力工程发展的过程中，建设自动化电力系统是必要举措，为了确保电力工程的发展步伐能够逐步加快，必须要加强对电气自动化技术的应用，以电力系统运行的实际情况为出发点，在电力系统各环节中科学地应用电气自动化技术，并通过充分发挥技术优势，为整个电力系统的安全、稳定运行提供保障。