输配电工程中自动化控制技术的应用研究

孙 希

(淮安新业电力建设有限公司弘力分公司)

0 引言

国内的电力设备、车间变电所、高压变电站内部的低压配电线路和总降压变电站等等的连接方式都为树状形连接, 此形状的链接方式会导致实际运行过程中, 需要以客户需求作为标准来进行对应网络线路规划, 从而加大输电线路繁琐程度。对此, 以电力系统的稳定运行作为前提下, 需要采用自动化控制技术来对国内配电工程进行监督与控制, 在此过程中将计算机技术与自动化设备作为核心基础, 并在此基础上进行输配电系统软、硬件的控制。此外, 将输配电网络进行等级划分, 即用户级、馈线级和管理级, 随后对配电网进行层级细分, 以此来实现技术层级自动控制的有序性。

1 我国电力行业发展现状

伴随着我国市场经济的不断发展与人民生活质量需求不断提升, 使得电力行业的作业压力与日俱增,国家和政府不得不投入更多资金来保证电力行业稳定运行。此类公司且属于电器机械和器材制造业, 近年来国家对于该行业投入固定资产投资如图1 所示:

图1 电器机械及器材制造行业固定资产投资图

根据图1 能够知晓, 从2018 年开始, 国内市场行业中关于基础设施坚实的总固定资产投资总额出现明显上升, 从原有的9000 亿元增加到16667 亿元,年均增幅28.6%; 其中需要人们重视的是自从21 年以来虽然投资总额度呈现稳定上升趋势, 但是投资增速出现断崖式下跌, 从最高的15.5% 下滑至6.9%[1]。在此阶段的电网系统机械制造业规模以上工业企业资产情况如表1 所示:

表1 工业企业规模以上资产总计

由表2 可以看出, 行业内规模以上的工业企业资产总额会随着国家经济体量与国家投资在该行业中的总计上升而上升, 由2018 年最初的49000 亿元增长到2022 年的68789 亿元, 年均增幅18.2%, 与之前相同, 年均资产增速在22 年出现急速下滑, 从最高点14.55%下降到6.7%[2]。

结合以上两个角度来观察, 发现电器机械与器材制造行业的发展趋势依旧处于整体向上, 但其中企业资产增速形势较为严峻, 电力需求发生明显变化。这种变化产生原因主要以经济增速减缓的同时固定资产用于建设新增在市场中处于饱和状态, 为解决此类问题, 电力行业就必须提高自身质量和需求, 在未来发展过程中此行业内部的固定资产投资有极高可能依然会出现下滑趋势。因此开展输配电网工程中应用自动化技术的任务迫在眉睫。

2 自动化技术运用到输配电工程中的必要性

2.1 节能降耗

传统建造电力输配电网造价较高, 并且实际运行过程中所需要能源较多, 这与当今社会坚持可持续发展理念相违背, 对此, 为满足新时期能源要求, 进行自动化控制技术调整输配电工程运行方式和优化管理体系, 以实现线路损耗降低、能源消耗减少目的。在此过程中, 需要对输变电系统构建自动化控制技术为核心的实时监控体系, 通过实时监控输变电系统发出异常数字信号进行检测与处理, 为其供电系统的传输提供稳定性。在输配电网运行实际过程中, 电能会因为各种因素条件而流失, 因此需要不断完善自动化控制技术, 以此作为降低电能损耗的前提条件, 保障电能利用能够达到最佳值。此外, 在将自动化控制技术作为降低运行成本的前提条件下, 其本质上就是将原有人工岗位替换为机械工作, 例如对于输配电工程操作参数以及数据等监控时, 可以替换为机械设备远程监控, 以此来实现值班无需人力的目的[3]。(监控流程详细如图2) 并且自动化控制技术能够极为准确地获取到电网实时数据, 同时可以根据数据参数来制定输配电实际供电方案, 提高电网系统运行稳定性, 大大降低电力传输过程中能量的损耗, 以此实现节能降耗的目的。

图2 输配电系统的监控

2.2 减少安全隐患

输配电工程中自动化技术能够在一定程度上起到优化电网整体质量的作用, 从而能够有效提高电源整体可靠性与安全性, 从根本上降低或杜绝闪络、电源冲击等问题, 为输配电系统的安全运行提供有利条件。同时, 输配电设备工作实况能够通过自动化控制技术进行监控, 在极短时间内能够发现电网系统运行过程中出现的任何情况, 并且将问题类型快速反馈给工作人员进行处理。

3 自动化控制技术在输配电工程中的运用策略

3.1 合理规划配电系统

国家能源管理总局发布《关于2022 年全国电力消费统计》知晓[4], 全年消费电力总额约为9.121 ×1012kW·h, 在2018 年～2022 年, 国内总用电量通过电网显示一直呈现稳定上升趋势, 为保证国内电力系统稳定运行以及日益增长的居民用电需求, 输配电网科学化、系统化的改革升级是必要的, 通过进行合理化地规划布局能够有效降低电网的损失与成本, 完善供电体系提高供电效率, 解决目前供电困难问题。在使用自动化控制技术时需要遵循其自身含带的优越性来进行系统整体规划, 同时需要遵守以下三个要求, 即:

首先, 更新控制方式。电网建设越发智能化、完整化, 国内输配电工程和电力系统整体建设也在不断开发与完善, 无人值班管理控制方式就是全新的管理模式, 使用新兴科学技术分析输配电系统, 有效增加信息接收与传输稳定性和准确性, 并且能够提高输配电工程的控制效率。相比较于传统输配电系统的管理控制方式来说, 新兴技术支撑下的控制方式具有极为显著的优越性, 能够实现自动化控制技术进行辅助来实现无人值班的目的, 从根本上降低输配电过程中的运行费用, 进行实时监测能够为电网的决策和优化提供科学的、可靠的信息数据。

其次, 提升管理水准。利用该几乎是能够实现配电工程自动化控制, 将整体流程中各环节进行联系,实现输配电工程集体, 从而形成统一但也具备分散性的管理体系。对其进行监控能够降低故障发生概率,提高运行效率。

最后, 简化运行流程。对用户、馈线、管理、变电所等层次结构使用自动化控制技术来完善电力体系的构建, 能够将原有复杂繁琐的电力系统组织构建进行简约化, 精简其操作流程, 从而实现电力资源稳定分配以及功耗明显降低的目的。

3.2 增强系统控制功能

第一, 智能控制。在整个工程项目中, 将自动化技术作为优化基础进行电路规划, 同时对工程电力设备开展自动控制。在该技术的帮助下参考用户用电记录, 进行非高峰期富余电力系统的合理开关, 将此部分富余电力输送到实际需要的工作单位或者地区, 防止电力资源出现不合理分配情况。而在高峰期时段内, 使用该技术正常开启供电系统, 保障用户用电情况正常[5]。如此一来保障输配电工程系统在拥有灵活性与准确性的同时还能够提高电力资源的利用率。

第二, 电气保护。该技术可以实现对电力系统运行情况的实时监控, 能够及时发现系统运行过程中存在的问题, 当出现异常情况后, 系统会根据其发出不同信号自身来对该区域内电路参数自动分析, 确认具体故障位置后, 阻断故障线路, 从根本上降低故障所带来的损耗。同时将故障参数及时发送到相关工作人员移动终端上, 保证解决故障及时性和准确性。

第三, 可视化监视。输变电工程开展过程中, 使用此技术能够通过其含带可视装置观察电力装置实际运行状况。例如, 带电装置可以用绿灯来表示, 当灯光初选高频闪烁时代表电压出现波动且压力较大, 而当发生重大安全故障时, 信号灯高频闪烁同时会发出刺警报声, 且同时开启远程自动报警功能。最后除以上功能外, 电力系统稳定运行过程中需要通过有规律声音来体现运行状况稳定性, 以确保工作人员能够将其把握在可控范围内。

4 输配电工程中自动化控制技术未来展望

4.1 远程自动化控制

远程自动化控制系统, 能够实现无线远程操控终端设备来完成工作, 这对于输配电系统的运行有着至关重要的作用。并且能够极大地降低系统运行时产生成本和费用。结合实时监控、自动控制等功能来实现系统运行过程中各项任务的实施, 提升管理质量, 提高工程效率。现如今, 国内相关机构已经开始进行关于自动化控制技术研究, 且投入力度与资源极为丰厚, 远程自动化控制技术不断完善能够将输配电工程中出现的安全隐患进行排除, 以此帮助系统稳定运行, 同时简化操作流程, 降低工人体力消耗, 提高工作效率[6]。

4.2 自动化控制网络安全

现如今, 输配电系统是有多个子模块和环节组合而成的, 其中每个层次之间具有相互联系, 因此需要保障系统各子模块的网络安全, 否则当某一子模块发生故障后, 将会直接导致系统整体无法运行, 从而带来不可估计的损失。对此, 需要工作人员进行定期维护和相关参数采集, 降低其发生故障可能性, 保障系统运行稳定性。

5 结束语

在输变电工程中采用自动化控制技术能够实现电网工作实况的数字化转变, 并且由计算机统一接收此类数字化信息数据, 再对其进行加工处理, 随后进行发送到工作人员的操作屏幕前, 从而实现信息数据在输变电系统中的稳定流动与正常传播, 这同时也为实时监控与管理系统奠定坚实基础。使用自动化控制技术, 在不采用人力资源进行管理的情况下, 能够极大程度上提升电力系统的监控能效, 从而实现输变电工程中各环节信息数据监控。