变电站电力系统自动化智能控制分析

戴欣欣

（南京南瑞集团有限公司，江苏 南京 211106）

0 引 言

作为电力供给的枢纽，变电站是电力网络中不可缺少的一环。为支撑经济社会的快速发展，更好地满足人民美好生活对电力供应的需求，必须改革传统的电力系统控制技术。结合当前发展趋势，充分应用自动化和智能化技术，以促进电力系统运行水平的提升。

1 变电站电力系统自动化智能控制作用

1.1 确保电力系统稳定

变电站电力系统负责不间断地电能输出，当前变电站电力系统规模不断扩大，电能供应稳定性的要求也越来越高，需对电力系统进行有效管理。传统的电力系统管理采取人工控制方式，虽然能做到具体问题具体处理，但管理低效且人力成本过高。而自动化智能控制技术的引入支持进行全过程性的无人化操作，各类电力系统运行中的频发问题得到了智能化的监管，大大降低电力系统安全隐患，保证电力系统的稳定运行。

1.2 提升操作安全性

对于电力企业来说，变电站电力系统管理带有一定的危险性。长期工作的设备一旦出现线路老化和损耗等问题，就会产生相应的故障，而检修人员需要深入现场，探明故障，解决故障，在故障查找与处理的过程中面临较大的作业风险。而引入自动化智能控制能及时自动地对电力系统所有设备线路状态数据进行采集、处理及分析，若发现异常问题就会自动警告提示，协助工作人员迅速处理或者进行自动化处理，降低损耗，也大大提升管理操作的安全性。

1.3 提高电力系统管理效率

变电站电力系统的故障原因很多，而发生故障后需要工作人员尽快查明故障源头，做好故障的紧急处理，这对于工作人员专业技术水准要求较高，且需要相应的检测设备做辅助。故障源头的排查需要多方面入手，整个排查工作既复杂又漫长，故障问题往往得不到及时的控制，产生更大的安全隐患。在电力系统中引入自动化智能控制技术，其自动地对电力系统中的设备层、站控层以及间隔层状态进行在线监视，且定期对这些构件的运行参数进行采集与整理，进行有效地分析预警，提醒工作人员查看故障点，使得电力系统管理更简单，电力系统管理效率明显提升。

2 变电站自动化智能控制发展的几种模式

2.1 集中式

20世纪80年代及以前，变电站处于“四遥”发展阶段，也就是遥测、遥信、遥控以及遥调。其中，基于RTU的远动装置及当地监控是电力系统的主要组成部分。在常规装置上加入RTU能够支持遥信、遥测、遥控以及遥调，该系统又被称为集中式自动化智能控制系统。集中式自动化智能控制系统在很多领域都有成熟的应用，属于最为常见的结构方式，在计算机的辅助下扩展I/O接口，准确采集信息。就模拟量采集来说，准确采集信息后进行信息的有效处理，并由计算机对信息参数进行分析，监控和保护设备的运行。集中式结构需要多台计算机协调发力，不同的计算机任务也不同，其中监控计算机主要负责实现信息监控，同时也要对电流断路器进行应急操作处理，这是变电站电力系统自动化控制的初级阶段。

2.2 分布式

20世纪90年时代初，基于单元式微机和依照功能需求设计的分布式微机测控装置得到了开发与应用，其能够实现独立运行，并且可以通过通信管理系统将所采集信息输送到后台。继电保护与测控装置的独立运行基于总线与网络技术的应用，实现了所得数据信息的交换应用，但其不足是系统数据存在冗余，二次功能缺乏优化。对比集中式结构，分布式结构扩展功能更强，能与更多的处理单元相联系，使得任务分配更精细。各个处理单元独立完成各项工作，并最终在监控主机上进行处理单元数据的汇总，这样不会对处理单元的运行产生影响。分布式结构模式能够支持同一时间段内海量数据的高效处理，对比集中式结构，它的处理效率更高，这也意味着如果短时间内产生海量数据也不会导致出现宕机的情况，如果其中一个模块出现故障，也不会对其他模块产生影响。

2.3 分层分布式

20世纪90年代中期以后出现了分层分布式结构模式，其是计算机技术和网络通信技术快速发展的产物。基于新技术发展起来的分层分布式系统应用配置更灵活，扩展更方便。分层分布式系统将整个变电站自动化控制分为监控层和间隔层两大部分，在一些个别情况下可以分为3层，即增加了过程层[1]。变电站一个断路器间隔需要用到的数据采集和控制功能主要由智能化采集单元完成，智能化采集单元多装在断路器或者其间隔的周围，通过光缆实现通信，进行信息传输。

3 自动化智能控制技术应用

3.1 半自动化智能控制技术

半自动化智能控制技术是相对于全自动化智能控制技术来讲的，其在电力行业中有广泛应用，主要功能是进行数据采集、整理及传输，但操作较为被动。目前自动化智能控制常见的控制方式有就地控制、交互式控制以及远程控制[2]。其中交互式控制是通过工作人员进行指令操作来控制，从而实现系统内部的交互操作，在执行过程中不需要人为干预。就地控制分为自动控制和手动控制，手动控制需要人员操作，自动控制可以在计算机处理技术的辅助下执行相关的装置开关控制工作。远程控制主要对应监控系统控制，监控系统监控计算机的执行行为，对应的是成本的节约和管理效率的提升，其不足是使用时必须确保和变电站处于网络连通状态，如果变电站网络有故障，则会影响其控制效果[3]。

3.2 自动化智能控制

3.2.1 线性最优控制

分析受控对象的规律，通过已有的知识库经验进行对比，以确定影响控制效果的因素，对其加强控制，达到控制目的[3]。例如，对于智能控制分布结构的应用，如果电路中出现低压电流不断减少的情况，则可以通过线性最优方式采集电流信息，明确低压电流的原因，再对比以往的经验，从而实现问题的高效解决。

3.2.2 模糊逻辑控制

模糊逻辑控制具有高效处理的优势，能够完成应急处理需求，如果变电站出现特定性故障，则可以对出现问题的地方实现信息快速采集[4]。其主要工作原理是将传统电压无功控制方法与九区图法对应的分区与输入变量的模糊语言变量相结合，根据变电站的运行状态确定解耦控制手段或综合控制方式，由模糊控制算法得出控制策略，使得电力系统处于稳定运行状态，也规避了电力系统功能受限的风险。在一些重大事故处理中，应用效果明显，但控制不全面，结果不确定。逻辑模糊控制方法对应的是快速解决问题的情形，是模糊化的控制与处理。

3.3 神经网络控制

神经网络控制组成内容多，因此能储存较多的知识模型，使用神经网络控制技术可以解决一些棘手的问题。多数情况下应根据实际需要确定神经网络控制结构，完成适用各种情况的建模工作，结合对应算法中的神经网络进行优化控制。神经控制中包含有多个神经网络，并且每个都是独立关系，每个模块也不相同[5]。例如，应用神经网络控制技术可以进行电力负荷预测，克服了传统电力负荷预测中的识别困难、适应性不强以及数据量大等缺陷，表现出较强的适应能力和学习能力，支持各种模型的建立及存储，也支持经验的归纳总结。

4 自动化智能控制实现举措

针对自动化智能控制技术的应用，工作人员应当充分考虑电力系统的平稳运行。在保证电力系统操作与控制可靠性的基础上，借用计算机监控系统进行电力系统的设计与监控。

智能控制技术应支撑变电站二次保护、控制功能的优化以及设备的整合，促进变电站更智能、更经济。智能控制技术提高了设备的状态监测和健康预警，虽然使得变电站可以实现无人值班运行，但也存在设备故障不能及时发现的隐患。对此应加强技术型管理人才的培养，让管理人才参与到自动化建设的各个环节，准确了解相关设备操作方法和操作规范，让管理人员可以凭借自身所掌握的知识和技能有效分析收集到的信息数据，及时维护与更新监控设备系统，使得智能监控自动化系统不断优化，让终端操作更人性，自动化智能化控制效果更理想。

5 结 论

变电站作为电力系统的重要构成，其在电力资源供给方面发挥重要作用。变电站电力系统的有效控制问题值得关注，特别是当前变电站电力系统自动化智能控制技术应用更为成熟，为变电站电力系统的高效运作和稳定运行提供技术支持。在实际的变电站电力系统控制管理中，要求工作人员掌握自动化智能控制技术，响应电力企业的发展战略，提升变电站的自动化控制水平，实现一体化的电力控系统控制目标，保证电力资源供应稳定，更好地推动国民经济的发展。