电力电气自动化控制系统的应用及发展趋势

许锐奇 卞旭利

[摘    要]文章基于智能电网建设与发展背景，围绕电力电气自动化控制系统的应用与发展问题做简单的论述，总结系统应用的方向和现状，展望其未来发展，提出促进电力电气自动化发展的策略，共享给相关人员参考借鉴。根据技术应用研究得知，积极提高电气自动化水平，融合智能化技术和其他科技技术，推动发电、配电、变电等的自动化与智能化发展，能够为智能电网建设与发展目标的实现提供动力支持。

[关键词]电力系统;电气自动化控制;智能化技术

[中图分类号]TM76 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）07–00–02

Application and Development Trend of Electric Power Automation Control System

Xu Rui-qi，Bian Xu-li

[Abstract]Based on the background of the construction and development of smart grids， around the application and development of power and electrical automation control systems， make a simple discussion， summarize the direction and current situation of the system application， look forward to its future development， and propose strategies to promote the development of power and electrical automation. Share it with relevant personnel for reference. According to technical application research， it is known to actively improve the level of electrical automation， integrate intelligent technology and other technological technologies， and promote the development of automation and intelligence in power generation， power distribution， and power transformation. It can provide power support for the realization of smart grid construction and development goals.

[Keywords]power system; electrical automation control; intelligent technology

公开数据显示，截至2019年我国电力自动化市场规模已经超过940亿元，相比2018年增长3.9%。其中，配电自动化为发展的热门领域，占比达到65.20%，此外变电站自动化与发电自动化水平也不断提高。智研咨询发布报告，预计2024年市场规模将会超过1150亿元。目前，电力自动化项目覆盖率相比发展目标还有着一段距离，还存在着很大的提升空间。深度分析此课题，提出推动电力自动化发展的策略，具有现实意义。

1 电气自动化控制系统的概述

根据现代电力电气自动化控制系统的发展现状分析，分层分布式计算机监控系统得到积极的应用与推广。从管理层角度分析，划分为两层。其中，PC属于管理协调层，主要负责限制报警，把控显示报警与短信报警，发布命令和调度优化计算以及远程通信等;下位机为执行层，主要负责相关数据信息的收集，并且执行上位机发布的命令。构建的多层结构体系中，上层是国家调度中心，利用远程网络，向下级发布宏观调动计划，并且可查看电站数据。出于保障监控设备高性能运行的目的，PC多配置2台设备或者多台设备，负责执行相应的任务。若某台计算机出现运行故障，其他设备可继续服务。设置的上位机，利用局域网实现通信;下位机主要通过总线实现通信。

2 电力电气自动化控制系统的具体应用

2.1 电气自动化控制系统实现方式

根据技术应用总结，电气自动化的功能如下：

（1）人机联系功能。构建的电气自动化控制系统，利用允许操作的各类设备，比如计算机和鼠标等，实现实时监控数据、进行定值修订以及电气设备的运用调整。操作人利用系统，进行监控设置以及调整电气设备的参数，完成相应的任务，保障电力系统安全稳定运行。

（2）计算机自动化操作、调节与控制。系统运行实践，依据电力调度方案，科学有效执行现场控制命令，实现对相关设备的调节与控制。

电气自动化控制系统的设计与建设，多采取以下方案：

（1）總线设计。基于网络技术与信息技术，构建的现代化总线系统，有利于增强电气系统的针对性，在相应的间隔中选用对应的功能，达到实际需求。发挥远程设计理念的价值与作用，减少设备的模拟量等量和端子柜以及间隔，全面提高系统的自动化水平。

（2）远程化设计。基于远程化设计理念，通过灵活组态，增强系统的安全性与稳定性，既可以实现对投资成本与电缆资源的节约，还能够实现高产出。若通讯量很大或者信号比较差，使用现场总线通讯模式存在困难，远程监控实施难度大，甚至增加电气的通讯量，因此多应用于小规模电气工程。

（3）集中化设计。处理器具有较强的集中能力，肩负着重要的任务，直接影响着处理系统的效率。随着电气设备数量的增加，监控对象随之增加，主机的任务较为艰巨，若增加电缆数量，则会增加电力系统的投资，加之长距离运行使得系统超负荷运转，极易引发各类问题，推广运用集中化监控理念，促进电气自动化水平得到提高。

2.2 电气自动化控制系统应用方式

目前，电气自动化控制系统的应用，主要如下：

（1）计算机处理系统。构建的自动化控制系统中，计算机辅助系统为基础与重要保障。其涉及到内容很多，借助计算机技术手段，助力电气自动化控制，增强自动化控制效果。利用计算机处理系统，实现数据信息的采集，为设备运行控制和故障处理等，提供数据支持。通过系统自动实时录入数据信息，采取集中处理措施，分析数据的异常问题或者其他问题，当检测发现问题后，计算机系统能够自动警告，生成运行事故序列记录，由相应的人员负责处理。

（2）机电液系统控制。构建的机电液系统，自身具有控制机构，例如伺服机构以及机械传动机构等。采用电气自动化控制系统，实现对元件与设备的运行控制，增强设备运行的安全性，以免设备运行隐患的产生，同时提高系统运行的效率。

（3）设备旁路系统控制。一般来说，电气控制对象设备有着很多旁路系统，主要为高压旁路压力调节设备与低压旁路调节设备等。采用自动化控制技术手段，基于运行速度和压力等各类数据信息，可有效保障系统安全运行^[1]。

（4）系统监视设备控制。采用电气自动化控制系统，围绕设备运行和运行状态，实时采集数据信息，通过分析设备的状态合理性，采取调整和优化措施，保障设备安全稳定运行。日常运行与检修实践中，发挥系统的价值与作用，结合运用检测技术，切实提高电力系统运行的安全性与效益，创造更多的价值，助力电力持续化发展。

3 电力电气自动化控制系统未来的发展

3.1 智能化

传统的电气自动化控制应用中，由控制器控制的目标很容易出现复杂且动态化变化，难以实现精准定位，极易衍生很多问题，甚至受到客观因素的影响出现变化。若对各类因素有着更深的了解，采取精准化控制，对提高系统控制效率起到积极的作用。采用智能化技术手段，可有效应对上述情况。在电气自动化控制方面，引入智能化技术，能够增强智能控制器控制下系统运行的灵活性和有效性。除此之外，智能化控制器具有较强的一致性，尤其是信息处理方面，数据处理的精准性较强^[2]。

基于智能化技术手段，对部分故障问题进行诊断分析，由于设备折损和环境等多重因素的影响，难以避免产生不可抗性问题，这些问题与周围的环境之间存在紧密联系。采用智能化技术手段，发挥技术的诊断与修复能力，对各类问题进行深度分析，能够为问题的处理提供有效支持。例如，利用PLC技术手段，实现继电接触控制机技术和计算机技术的深度融合，增强内部储存能力，促使自动化控制系统的性能得到提高，创造更多的管理效益。配置的储存器，应用了可编程程序，助力各类控制功能的实现和优化。传统的PLC技术，主要是利用可编程逻辑达到控制的效果，不仅方便快捷，同时能够保障控制效果，不过也存在着一定的缺陷。随着PLC技术水平的提高，克服很多技术缺陷，促使控制系统整体灵活性以及控制性功能得到强化，减少系统能源消耗。将PLC技术应用到电力自动化控制系统中，发挥其数据采集和精准分析的作用，同时支撑数据计算，能够创造更多的价值。与此同时，PLC技术还支持数据传输或者转换，达到各类需求。发挥技术的价值与作用，推动智能电网的进一步发展。

3.2 配网自动化

电力自动化业务与产品的应用，主要是依据技术实现维度以及业务的定位，细化为调度管理业务、输变电自动化业务、配电自动化业务、智能化用电业务等。众多业务中，配电网自动化占比较大，我国提出到2020年要全面实现配电自动化覆盖率达到90%的目标，从当前的自动化发展现状来说，还存在着很大差距。基于智能电网整体发展的角度分析，当前配网自动化还存在着薄弱点，需加以完善和优化。实践中要围绕配网自动化的不足与缺陷，加大技术的研究力度，提出技术优化与完善的措施。面向配网自动化的技术需求和控制问题，综合运用现代化控制技术，例如大数据技术、计算机技术与通信技术等，完善配网自动化的软硬件基础，提高其运行与调度等的自动化水平，适应智能电网的发展。整个智能电网系统涉及到发电、变电与配电等众多环节，推动整体发展，要贯彻全面化理念，针对薄弱点采取优化与完善的措施。

3.3 装置高性能

整个能源行业，电力系统占据着重要的地位。社会经济与生活实践中，电力与风能被广泛渗透。随着电网互联的快速发展，加之电力系统持续扩大，对电网设备和管理方式等，有着更好的要求。现有的电力系统，高度重视保障电力安全稳定供应，研究如何实现人性化的设备与维护管理。面对上述需求，工控机被广泛应用。例如，工业计算机RICH-300 A，不仅支持数据传输和备份，而且支持数据输入。除此之外，具有防尘和快速等特点，被积极推广运用，尤其是电力自动化领域。从电力系统的运行角度分析，难以有效预防自然灾害带来的影响，例如雪灾和洪灾等，若产生灾害，则会造成很大的损失。若电力系统中断，除影响生产生活外，最为重要的是影响抢险救灾的开展，所以构建的电力自动化系统对工业计算机，有着较高的要求，既需要具备较强的处理能力和稳定性，也需要便于维护与升级，拥有抗干扰能力和抗震动性能等。举例分析，工业计算机RICH-300 A4U可上架工业控制计算机，面向能源系统与工业现场应用需求设计。整机使用的是SHB-950长卡搭配13槽无源底板PBP-13L4。通过特殊的单门设计，同时配置机箱面板锁，机箱前面板提供系统电源以及复位按钮，根据系统状态LED指示灯，能够掌握电源与硬盘的运行状态。设计的系统，配置了带有双滚珠风扇的高性能冷却系统，可提供所需的气流，实现对主要部件的冷却处理，有效降低电力供应中断的时间，外部的USB与串口以及并口等，能够连接各类外部设备，方便数据传输和备份以及输入。系统有着较强的抗干扰性能和强电磁兼容性能等，确保电力系统工作站处于恶劣环境下保持长时间运行。

3.4 低能耗

基于电气自动化控制系统持续化发展的角度分析，如何提高电力系统运行安全性和降低能源消耗，为研究的重点内容与方向。一方面，电力系统生产与运行，会消耗很多的能源与资源，基于環境保护与效益目标实现的角度，积极探索低能源消耗的方法。积极优化电气自动化控制系统的性能，降低整体运行的能源消耗，有着重要的意义。另一方面，智能电网背景下设备自动化运行及管理的水平不断提高，系统安全运行面临新形势，要随之转变安全管理模式和方法，创造更多的效益。这需要从提升电力电气自动化控制系统运行性能和效益的角度入手，创新和优化控制系统，增强设备的控制能力，实现系统的集成化，开发更多适应智能电网发展的功能，实现电力电气自动化的价值与作用。

4 结语

综上所述，电力电气自动化系统的应用，依托计算机技术和高性能的软硬件，集成各类设备与系统，实现电力系统运行的管控，实时监测设备的运行状态，处理设备运行故障，创造更多的价值。文中结合电力电气自动化系统的应用现状，围绕智能化和低能耗等方面的发展进行分析。

参考文献

[1] 马国栋.电气自动化控制系统的应用及发展趋势研究[J].石化技术，2020，27（5）：199，170.

[2] 耿志轩.我国电气自动化控制系统的应用及发展趋势[J].湖北农机化，2020（7）：60.