电网建设中电气工程自动化技术应用研究

2023-03-28卜明光

通信电源技术 2023年1期

卜明光

（中国石油工程建设有限公司华北分公司，河北任丘 062550）

0 引言

在国民经济高速发展的背景下，我国电力行业呈现出蓬勃发展的态势。随着我国用电规模的持续提升，对电力发电量与发电质量提出了更高的要求，需要实现电网建设智能化。电气工程是电网建设中的重要组成部分，应不断强化电气工程自动化技术在电网建设中的应用，快速解决各种电网问题，为电网的智能化发展提供有力支持，提高电网运行效率。

1 电网建设特征

电网是由不同电压的变电所及输配电线路构成的整体，主要包括变电单元、输电单元以及配电单元。目前，随着电网建设规模的不断扩大和电力自动化技术的普遍应用，电网逐渐朝着智能化建设方向发展，在集成式高速双向通信网络的支持下，通过先进的传感和测量技术、设备技术、控制方法以及决策支持系统的应用，能够实现电网安全可靠、经济高效运行。电网建设特征主要体现在以下3个方面。

（1）环保性。随着生态建设政策的出台，需要积极运用生态环保技术，确保电网建设的可持续发展。通过优化电力资源结构、使用环保节能材料等措施，降低电网建设对生态环境造成的影响，实现经济效益与生态效益的协同发展。

（2）交互性。电网建设过程中，通过与电力用户的实时交流，明确电力用户的电能需求，及时调整电能供应模式，优化资源配置。

（3）自动化。自动化是现代电网建设的突出特点之一，依靠大量自动化技术与设备提升电网的智能化和数字化程度，减少人工操作出现的失误，不断提升电网运行效率，减少资源消耗[1]。

2 电气工程自动化技术在电网建设中的应用价值

以自动控制理论为主要理论基础，以电子技术、计算机信息技术、传感器与检测技术、电机与驱动技术等为主要技术手段，对各种自动化装置和系统实施控制。电气工程自动化就是运用多种自动化技术实现对各种电气设备的自动化高效控制，具有强弱电结合、软硬件结合、机电结合等特点。以电气工程监控自动化为例，其具有集中监控、现场总线监控以及远程监控等多种监控形式，在电网建设中发挥重要作用。电气工程自动化的监控形式如表1所示。

表1 电气工程自动化的监控形式

传统电网建设工程量较大，一般需要多人参与勘察设计与监督管理，整体监督管理效果不佳，无法及时发现电网建设中存在的实际问题。引入电气自动化技术后，可以借助电气自动化技术实现对电网建设系统各部分的实时动态监督，快速准确发现电网建设阶段存在的问题，从而提高电网建设效率和建设质量。

随着现代化科学技术的快速发展，电气自动化技术在电网建设中发挥着重要的作用。利用先进的电气自动化技术能够实现对电网建设全程的规范操作，减少人力资源的使用，同时借助智能终端设备随时随地细化调整电网建设工程，使电网建设操作流程更加简单快捷[2]。

电网建设的安全程度影响着电网运转效率，需要确保电力生产与输送的安全性。通过电气自动化技术在电网建设中的应用，借助所部署的传感器和自动化监控设备，能够快速获取变电站运行期间的各种生产数据并集中处理，根据设定的数据上下限与变化趋势，准确预测变电站运行中可能出现的故障风险并及时排查，确保变电站的安全运行，减少电力运行故障发生。

3 电网建设中电气工程自动化技术的应用

3.1 电力调度

传统电力调度自动化主要包括变电站自动化与调度主站自动化，前者一般凭借遥测装置与远程终端单元（Remote Terminal Unit，RTU）实现集中或分布式调度，后者主要依靠数据采集监控系统构建自动化调度框架，存在信息闭塞、信息共享受限等实际问题。为了解决上述问题，提高电力调度效率，需要结合电力调度生产实际需求，实现全过程多类型的生产运行信息整合，以此来提升对全景信息的收集分析能力，进一步保证信息的全面性、精准性与完整性。实施动态实时的问题诊断与信息优化，形成更加精细全面的电网运营状态图，为调度决策提供可靠依据。

电网调度系统主要包括自动化电厂的控制中心、终端服务器、电网调度工作站等，如图1所示。

图1 电网调度系统构成

利用局域网实现一定范围内调度设备、发电厂以及变电站的整合，提升电网调度的统一性与便捷性。不同厂商的能量管理系统（Energy Management System，EMS）应用数据程序接口不同，会严重阻碍信息共享，产生信息孤岛，导致信息数据之间不能达到良好统一。电气工程自动化技术在电力调度中的应用需要结合《能量管理系统应用程序接口（EMS—API）》系列标准，实现多家厂商EMS集成系统的应用，并将其与电网运行中的其他系统深入结合，提升EMS应用软件的开放化与组件化水平，加快信息共享[3]。依托通信网络、智能电表、局域网络以及调度系统，打破信息传输限制，消除信息孤岛，有助于调动其他区域电力系统数据库的数据，提升资源配置的有效性。

此外，技术人员需要利用电气工程自动化技术完善电网调度各环节。例如，利用电气工程自动化中的信息采集模块采集发电厂与变电站的数据，通过网络将数据传输至调度控制中心，控制中心根据数据下达调度指令。利用智能信息处理实现发电自动化控制，利用自动化技术进行电力资源的经济配置，减少资源浪费。此外，利用数据统计等手段为电力资源市场化运营提供依据[4,5]。

3.2 分散监控

电网建设中的发电厂分散监控系统结构具有多层分级，能够满足不同场景下的数据收集、过程控制管理、电力运营等需求。电气工程自动化技术在发电厂分散监控中的应用能够实现多个区域或设备的相互连接，例如通过电气工程自动化技术连接多个发电机组，当其中某台发电机组出现故障时，可以利用分散监控系统断开故障机组，避免由于一个发电机组故障导致大面积发电故障。此外，应用电气工程自动化技术可以实现发电厂的综合自动化监控，有利于提高发电厂的综合控制能力。

3.3 配电网优化

根据配电网实际运行需求，通过计算机技术实现微机操控，确保电力系统平稳高效运行，同时精确收集运行信息，为配电网自动化调度提供科学依据。通过自动化编程，连接配电网接触控制端与系统内总线，为配电网压力调节、流量调节、开关操作自动化提供数据参考。利用电气工程自动化技术对配电系统中的主站自动化系统进行优化改造，提高软件系统的分析能力和数据采集能力[6]。在信息传输方面，配合信息交互与自动化功能的逻辑配合，提供更加多样化且精准的配电网控制信息，加快信息传输速度，实现电网故障分析、区域防误操作与无功优化操作的准确进行。

3.4 电气设备控制

电网中的电气系统主要包括电气传动系统与电气传动控制系统，其中电气传动系统主要包括传动装置、生产动力装置与生产过程自动控制装置等，电气传动控制系统包括程序控制装置、逻辑元件等。在电气设备控制中应用电气工程自动化技术可以提高电气设备控制的准确性与实时性，根据电气设备工作原理将TCP/IP协议嵌入到电气设备的只读存储器（Read-Only Memory，ROM）中，利用微计算机对电气设备数据进行采集、计算与存储，从而掌握电气设备的运行状态。完善用户功能，使用户能够通过浏览器获取电气设备的数据信息，从而降低电气设备远程控制的难度。此外，电气设备中含有大量的联锁保护装置，对可靠性的要求相对较高，应用电气工程自动化技术时需要选择抗干扰能力强且作业效率高的自动化保护装置，在电气设备启动、关闭时对电气设备进行监控，减少电气设备中的安全隐患[7-10]。