智能化技术在电力工程自动化中的应用

吴剑坪

（泉州亿兴电力工程建设有限公司泉州经济技术开发区分公司，福建 泉州 362000）

0 引言

近些年来，我国对电力能源的需求不断增加，各个城市电网的供配电压力也不断增加，电力企业的供配电效率必须得到提升。而电气工程及其自动化可以提高电网的供配电效率，因此该技术在电力系统和建筑电气工程中的应用迫在眉睫。

1 电气工程及其自动化技术和智能化技术之间的关系分析

智能化技术是电气工程及其自动化进一步发展的方向，智能化技术控制电气设备需要的人力资源更少，但是控制效率更加安全高效。电气工程及其自动化技术是智能化技术的基础，智能化技术是电气工程及其自动化技术的升华。当前采用的是电气工程及其自动化技术，但是随着科学技术的发展，未来电力行业将使用智能化技术代替电气工程及其自动化技术对电气设备进行智能化控制。

2 建筑电气工程及其自动化的智能化技术常见应用方向

2.1 自动化控制应用

建筑电气工程中，智能化技术与神经控制网络技术相互结合，实现了建筑电气工程自动化控制系统的自我学习和运算，极大地提升了整个建筑电气工程的控制效率，同时也提升了自动化控制的运行效率和资源利用率，整个智能化技术下的自动化控制系统具有自我调节、自我控制的能力，即使在复杂的运行环境之下依旧可以保持高效稳定地运行[1]。

2.2 实时监控应用

在建筑电气工程中使用监控的手段已经比较常见，对建筑电气工程进行实时监控可以降低电气故障发生的概率。而建筑电气工程智能化技术实时监控系统可以通过监控设备捕捉到安全事故信息，立即采取保护措施并发出警报，可以有效地防止电气安全事故的危害扩大[2]。

2.3 故障诊断应用

智能化技术可以与人工智能技术相互结合，利用电气设备的数据对故障发生的位置和原因进行诊断，极大地提高了故障诊断的效率，有效地保障了电气工程中设备的安全。人工故障排查和诊断的效率非常低，容易影响建筑电气工程的正常工作。

2.4 优化设计应用

建筑电气工程中常用的技术为建筑信息模型，即BIM技术，通过智能化技术可以帮助设计人员精简电气系统的设计流程，提高电气系统的智能化控制效率。

2.5 供配电智能化管理应用

建筑电气工程供配电智能化管理可以减少人力资源的投入，如果电力公司采用人工的方式对建筑内各用户的用电情况进行统计和分析，会浪费大量的人力资源而且还不能保证数据的精准性，因此最佳的供配电管理方式就是在建筑电气工程中采用智能化技术对电气系统的供配电进行管理。

3 电力系统电气工程及其自动化的智能化技术应用

3.1 智能变电站

电气系统电气工程及其自动化的智能化技术可以应用在智能变电站中，智能变电站的功能需要依赖于自动化控制器、电气设备参数仪表、物联网系统以及通信技术而实现，唯有通过以上技术的支持，才能实现对工程的智能化控制。智能变电站通过传感器采集电力设备的运行参数，从而分析各个电力设备是否存在潜在的安全隐患，最后根据电力设备的故障原因即可智能化地选择最佳的处理方式，这样就可以保证智能变电站稳定、安全地进行工作。智能变电站利用智能化技术提高了电力系统的供配电效率，在用电高峰期和低谷期分别对变电站进行智能化调整，降低了电力能源的浪费，提高了电气企业的经济效益，符合绿色环保、节能减排的可持续发展战略。智能变电站最重要的一点就是数据交流，变电站必须在了解当地当时的用电情况后，才能够对变电站进行智能化控制，因此大数据技术在智能变电站中的使用也是至关重要的一部分，大数据技术同样属于智能化技术，该技术可以提高智能变电站收集和处理数据的能力。智能变电站体系结构如图1所示。

图1 智能变电站体系结构图

智能变电站体系分为站控层、间隔层和过程层3层结构，其中站控层设备由站控层A网、B网、监控主机、打印机以及远程通信服务器组成；间隔层由保护装置、测控装置、故障录波、电能表以及规约转换器等设备组成；过程层由电流合并单元、电压合并单元、电流互感器、电压互感器、短路智能终端以及常规一次设备等设备组成。

在某智能变电站中运用智能化检测系统对管理人员、电力设备、故障情况以及维修情况进行分析，通过建立数据库分析上述因素之间的关系。

管理人员按照智能化检测系统的属性对电力设备、故障情况以及维修情况3个数据库进行交互，电力设备与故障情况和维修情况2个数据库进行信息交互，故障情况与维修情况数据库进行信息交互，维修情况则与故障情况数据库进行信息交互。

该变电站智能化控制系统通过创建智能分析模块对故障出现的原因进行分析，该智能分析模块中的故障关键变量为漏油故障、油位故障、温差故障、切换开关故障、铁芯绝缘故障、闪络故障、秽物故障、散热故障、绕组漏电故障、绕组变形故障、严重异常、中等异常以及轻微异常，其中严重、中等和轻微异常设置不同的故障代码，而其他故障类型各自设置其他类型的故障代码，通过故障代码明确区分各种故障原因，最后再通过ESN_Train()和ESN_Analysis()函数设计算法流程。

首先，变电站智能控制系统判断输入样本是否能够进行迭代；其次，根据输出结果的数据状态判断是否能够继续迭代；最后，可以得到故障数据结果，而故障结果大于1，就立即对变电站进行停机处理，如果结果介于0.5～1就应该返回输出故障结果步骤重新进行判断，而结果小于0.5就应该立即派人检修变电站设备。

根据该流程图即可对故障原因进行量化分析，整个工程全部自动化完成，无须人工参与和干预，算法可以自主判断电力设备的工作装备是否正常，并根据结果完成停机、检修或者继续运行等操作。

3.2 电厂的自动化

电气系统电气工程及其自动化的智能化技术可以在电厂的自动化管理中应用。例如风电厂通过主发电机、自动迎风转向装置完成风力发电，风力发电的效率与风力有直接关系，风力不同则风力发电的效率也不同。因此风电厂中风力不同，各个发电设备的参数设置也不尽相同，可以先使用智能化技术对风力进行分析；其次，根据风力参数的变化对各个发电设备进行智能化调整；最后，就可以保证风电厂的发电效率。而火电厂则更加需要智能化技术，火电厂的发电过程比风电厂更复杂，需要控制的流程和环节也比较多，因此火电厂需要利用智能化技术对各个流程的数据进行监控，并根据火电厂发电设备运行参数的变化情况分析故障原因和位置，提高火电厂的发电效率以及保证火电厂的安全性和稳定性[3]。某火电厂电气系统电气工程及其自动化流程如图2所示。

由图2可知，火电厂电气系统电气工程及其自动化具备大气监测、烟气监测、电除尘控制、输煤控制、除灰除渣控制、吹灰控制、水处理控制、联锁保护、信号报警以及辅机控制等功能。

图2 火电厂电气系统电气工程及其自动化流程图

3.3 电力调度的自动化

电气系统电气工程及其自动化的智能化技术可以在电力调度的自动化管理中应用。电力系统中最重要的就是电力能源的调度和管理，无论城市还是乡村发电厂，它们可以供给的电力能源是有限的，当发电厂不能供给出足够多的电力能源时，需要足够高的电力调度效率才能保证生活和生产需要的电力能源得到满足。首先，智能化技术可以从电力调度的信息监控、电网载荷、供配电调整以及故障分析4个方面实现自动化，信息监控即对各地的用电需求进行统计；其次，根据电网载荷对供配电进行调整，使各个地区的用电需求得到满足；最后，利用故障分析预测电力调度过程中可能发生的问题，这样才能通过智能化技术实现对电力调度的自动化控制。

电力调度的自动化主站运维操作系统由应用层、接口层和对象层3个部分构成，其中应用层负责安全管控工作，主要具备流程化管控、合规性检查、规则库管理、运行工况监视、结果自检、统计分析、操作预演以及自动巡检等模块功能；接口层负责权限管理工作，主要具备工况巡视适配接口、操作命令适配接口、检修票信息同步适配接口、网管适配接口、内网安全适配接口以及动环适配接口等模块功能；对象层负责防误操作工作，主要具备节点、进程、数据库、操作系统、应用程序、安全设备以及网络设备等模块功能。

4 电气工程及其自动化的智能化技术应用

电气工程及其自动化的智能化技术会向网络化、绿色化以及模块化的方向发展。其中网络化应用前景中智能化技术的核心就是数据分析，对电气设备的运行参数数据分析得越精准，就越容易预防电气工程中出现安全事故或者设备故障等问题，因此电气设备数据必然需要通过联网的方式进行整合和分析，只有网络化才能提高电气工程及其自动化的智能化技术应用效果，智能变电站、电厂电力系统以及电力调度运维操作系统都已经开始利用网络技术实现监控画面可视化，极大地提高了各个系统的工作效率和质量；绿色化应用前景中，智能化技术可以在电气工程的各个方面推动智能化设备的运用，降低了电气工程的成本，提高了电气工程的智能化控制精度，有效减少了电力生产过程中的污染，有利于绿色节能型电气工程的建设，智能变电站、电厂电力系统以及电力调度运维操作系统的应用直接提高了电力工程的自动化和智能化水平，但是并不会在电力生产中造成更大的电力污染，反而减少了电力能源的浪费；模块化技术的优点就是方便、快捷、高效以及精准，因此为了提高智能化技术下电气工程控制系统的应用范围，必然会朝模块化的方向发展，只有模块化的智能化电气工程控制系统才能够在更多电力企业中得到广泛应用。

5 结论

综上所述，电气工程及其自动化的智能化技术在电力系统和建筑电气工程中都已经得到了广泛应用，可见该技术对电力行业的影响非常深远。在该文中，智能变电站、电厂电力系统以及电力调度运维操作系统都可以明显看出模块化的特征，模块化的优势在于删减较为便利，有利于后期对系统进行维护和再次优化。因此，电力企业必须着手推动电气工程及其自动化的智能化技术的应用和发展，提高电气配给的安全性和稳定性，从而更好地为生产和生活提供电气服务。