数字技术在电力电气自动化中的应用

国电建投内蒙古能源有限公司 崔志成

对于电力行业而言，在数字技术的推广应用中，电力行业自动化程度不断提升，电力企业的生产效率、生产安全性及可靠性均得到大幅提升，为企业发展提供了可靠保障。为了充分发挥字数技术的优势，保证电力电气自动化水平的提升，要求数字技术在实际应用中，对其优势、特点要有充分了解，认识到应用过程中存在的问题，并通过有效的应对措施解决现有问题，以提升电力电气自动化水平。

1 数字技术概述

1.1 数字技术的特点

近年来，数字技术在诸多领域内广泛应用，作为智能化与高新技术联合的产物，数字技术在电力电气自动化中应用，实现了电力电气自动化管理，使电力生产成本最大限度的降低。与其它技术相比，数字技术融合了计算机、互联网及信息技术等类型，可靠性相对更高，将数字技术与高端智能技术相结合，实现了管理流程的持续优化，使管理措施也能不断改进。

例如，在自动化设备中应用光纤技术，对设备在运行过程中存在的安全隐患及问题能够及时发现，使自动化生产的安全性及生产效率均得到提升，也充分表现出数字技术的优势，提升了数字化、网络化模块的发展。通信技术、计算机技术作为电力电气自动化生产中的关键技术，此类技术的发展与进步对自动化管理的目标能否实现有直接影响，具体应用时，通过合理配置、筛选设备，可促使自动化系统的科学性与运作效率进一步提升，满足现代电力生产中对统一性与整体性的需求。尤其是合理利用通信技术，实现对相关信息资料的全面获取，一定程度上实现了统一标准，使电力电气自动化系统的智能化水平不断提升，在提升工作效率的同时，降低了管理成本。

此外，与国外发达国家相比，我国数字技术的应用时间还比较短，在实际应用过程中还存在诸多问题，如规范性缺乏、标准不同意、人才队伍不完善等，尤其是支撑技术运行的基础相对薄弱，智能化联网程度还不健全等，对数字技术的应用及推广均产生一定制约，因此在电力电气自动化系统发展中，对数字技术进行不断探索具有重要意义。

1.2 数字技术的应用优势

操作性强。在现代计算机技术发展基础上，数字技术应运而生，在实际应用中最显著的特征之一即为操作性强，因此在电力电气自动化生产中，数字技术也被作为主要技术得到应用，显著的提升了生产效率[1]。由于数字技术在其发展中，是互联网计算技术为操作平台，具有逻辑性强、反馈迅速及简洁等特点，其数字技术同时具备信息识别、模拟的功能，在电力电气自动化生产中应用，对运营成本可有效控制，且对人工操作中容易出现的问题能有效规避。此外，借助计算机平台组成的终端在应用中，数字技术一体化也得到实现，即工作人员能够通过计算机屏幕直接反馈信息，并下达相关指令，完成自动化系统操作任务。

稳定性高。数字技术在应用中最显著的优势之一为稳定性高，数字技术在电力电气自动化生产中应用不但对生产模式及操作过程进行了优化，更重要的是提高了生产效率及自动化生产过程的可靠性。同时，数字化的操作与反馈机制使得人工与设备之间的接触时间大幅减少，在异常操作控制中发挥出了重要作用，也充分显示出电力电气自动化生产中数字技术的应用提高了生产过程的稳定性。

成本投入低。借助数字技术对电力电气自动化生产运行过程中的异常、故障进行诊断、保养及维修，不但能够使设备的使用寿命得以延长，同时人力资源投入减少、零部件储存量减少，均使投入成本降低。工作人员对电力电气自动化生产过程中的成本利用数字技术进行控制。从以往的应用实际情况来看，数字技术应用中操作系统的开放性更强，在对样品进行检测的同时实现数字录入的功能，降低了时间、物力及人力成本的投入。

图1 电力电气自动化系统组成

2 电力电气自动化中数字技术的应用

2.1 GOOSE虚拟端子技术

数字技术在诸多应用中，最常用的技术之一为GOOSE虚拟端子技术。传统电力电气自动化系统在运行中，继电器接口中会卡入或流出诸多节点信号，而在现阶段光纤技术大范围应用且不断优化，光线接口逐渐替代了一对一接口连接方式，基于黑匣子原理，在于设备外部特显结合的同时进行保护，统一了各设备的传输协议，可有效改善设备二次回路性能，简化了工程调试。

此外，以往设备结构中接口数量比较多，而GOOSE虚拟端子技术在应用后，设备接口数量大幅减少，有效减少了因接口不良引起的不良事件发生率，设备运行的安全性与可靠性得到提升，且因接口数量减少接线数量也减少，布线方面对空间的要求也降低。以往电力电气自动化系统在信号传输方面主要通过点对点传输的形式进行，而GOOSE虚拟端子技术在应用后，系统中各设备间在信息传递时可实现直接通信传输，各设备间的工作处于协调状态，在出现相同问题时不同设备能及时作出响应，配合跳合闸功能，强化了遥控装置功能；基于系统端设置，端子对非电量信息科进一步控制，对以往二次回路功能不足的问题能有效弥补。

2.2 通信技术

数字技术中，通信技术是重要的技术类型，其中网络通信技术的使用频率非常高。在当前高新技术不断快速发展的情况下，电力电气自动化技术也逐渐向无人化、远程化与智能化方向发展，在这一发展过程中，对通信技术的要求也不断提高。需要注意的是，在单片机技术发展影响下，多数单片机都具备数字化功能，而数字技术在电力电气自动化中应用后，通过对单片机数字化功能进行利用，实现了处理系统信息的目标，能使系统信息以数字化形式呈现出来，然后通过数字通信线路进行远程传输，相关人员接受到传输来的信息后进行相应处理，发出控制指令信息，信息再沿原路传回单片机系统并执行控制指令，实现系统控制的目的[2]。

目前单片机技术也在快速发展，新型单片机不但保留了原有的数字化功能，同时又具备了网络通信功能，单片机的远程信息传输的简单性更高。就电力电气自动化系统而言，对电力信息进行传输或监控过程中，很多时候需要利用智能终端来完成，导致信息在传递时的速率相对较慢，且传输过程中因电磁干扰问题导致信息传输的完整性也受到影响。而光纤通信技术在应用后，信息通过光信号进行传递，电磁干扰问题得到有效解决，信息传输的可靠性与安全性大幅提升。此外，现代电力电气系统设计中，采用统一的、规范的接口，系统兼容性更高、扩展性更强，通过TCP/IP传输协议，利用光线通信实现内部信息的传输。

2.3 微处理器

从处理器发展趋势来看，目前处理器体积越来越小，尤其是数字技术告诉发展的背景下，处理器体积变得越来越小，但其性能却越来越强大，运算能力更强，并出现了单片机系统，与早期电脑处理器的运算效果极为接近，具备标准I/O端口，各通信协议实现了有机的融合，信息传输时效性也得到提高。且单片机在发展中，部分单片机具备AD转化功能，对传统数字逻辑电路有效的进行了替代，系统功能大幅增强的同时，电路体积更小，电力电气自动化功能水平大幅提升，对一些复杂的控制流程能更好的控制[3]。此外，合理利用单片机功能，一定程度上扩展了系统功能，达到系统功能优化与创新的目的。

2.4 智能终端技术

数字技术中，智能终端也是重要的技术之一，在电力电气自动化中应用对系统保护水平有提升作用。如电力电气系统中应用智能终端控制技术，对跳闸进行双重保护，实现远程信号发送与测控，系统整体运行的安全性与可靠性提升[4]。此外，智能终端技术应用中，数字化程序接口的应用，为电力电气自动化运行提供了更理想的条件，保证了执行系统与电位系统之间通信的顺利连接。

3 电力电气自动化中应用数字技术存在的问题与对策

3.1 存在问题

智能技术目前尚不完善，对于电力电气自动化操作系统而言，操作流相对复杂，尽管随着数字技术的应用，对复杂流程的执行与处理能力得到了提升，简化了操作流程，财力、人力资源也得到了节约[5]。但由于数字技术发展尚未成熟，在具体应用中也会因经验的缺乏，导致数字技术与计算机数据在关联时完善性不足，在对信息资源转化时，需借助计算机转换才能完成，导致计算机运行的工作强度增大。

技术人员技能参差不齐。在电力电气自动化系统运行中，技术人员的操作能力水平直接决定系统运行的效果。而目前技术人员对数字技术的优势并未完全掌握，在具体应用中还存在明显的局限，无法灵活应用，导致数据共享目标的实现受到阻碍，对电力电气自动化系统功能的完全实现产生不利影响；对电力电气自动化设备维护的不足。自动化设备是数字技术在应用中的基础，设备如果无法正常运行，数字技术的特点、优势就难以实现。而目前对自动化设备的保养、维护力度还存在明显不足，影响了数字技术的应用效果。

3.2 解决对策

重视数字技术的完善程度。为将数字技术的应用价值充分发挥出来，对数字技术的优势要充分进行挖掘，探索数字技术与其它技术之间的融合，并通过在电力电气自动化系统中的应用实践，不断积累与总结经验，使技术水平得到提升，降低因技术不足导致的计算机运行强度增加。同时优化系统运行程序，使电力设备的辨别能力与控制能力不断提升，不断提高数字技术在电力电气自动化中应用的效率。

提升人员综合能力与专业能力。为减少人为因素对数字技术的应用成效产生的不良影响，就需对技术人员的能力不断进行提升，帮助技术人员树立代码控制意识，使其自动化操作水平进一步得到完善；要求技术在日常工作中注重对数字技术的学习，通过培训与学习提升自身的能力。

加强对自动化设备的维护。自动化设备在日常使用过程中，维护人员应重视对设备的零部件进行检查与维护，对设备运行中可能出现的故障、隐患及时发现与处理，保证设备处于正常运行状态。此外，环境因素对电力电气自动化设备运行的稳定性、安全性有较大的影响，所以对室内运行的设备要做好防潮防护，保证运行环境处于干燥状态，避免潮湿环境影响设备的正常运行；如设备处于室外环境，还需做好防雷处理，避免雷击影响设备的运行安全。

4 结语

综上所述，电力电气自动化中应用数字技术，提升了信息处理能力、系统工作效率以及工作效益，同时数字技术也以其显著的优势在诸多领域内得到广泛应用。尽管数字技术在电力电气自动化领域内的应用范围不断扩大，在实际应用中受到的影响也增多，导致应用效果受到影响。所以，实际应用中需要对数字技术的优势充分挖掘，不断完善数字技术，提升技术人员的技术能力及综合素质，对自动化设备加强维护与保养，保证设备的正常运行，充分发挥数字技术的优势，促使电力电气自动化进一步发展。