电力系统及其自动化技术的应用研究

华能甘谷发电有限公司 王军

1 电力系统自动化的特点及要求

1.1 电力系统自动化的特点分析

1.1.1 技术要求高，系统性强

电力系统自动化具有很强的系统性，需要一定科技技术作为支撑。电力系统应用环境复杂多变，从始端到终端包含内容繁多，覆盖范围广，对系统本身的容量和硬核支持技术要求非常高，需形成庞大完整的系统网络，监管到每个节点。电力自动化系统必须具备较强的系统性，以前沿科技水平作为后盾，保障电网运转正常稳定。

1.1.2 数据精准，实时监控

电力系统自动化的显著特点便是数据准确、实时监控。在实际应用的过程中，管理者可对其中任何一个环节进行随时随地的监控，对关键节点的数据进行精准采集，这是电力系统自动化有别于传统人工管理最为鲜明的特点。整个监控系统自动完整，数据采集无须人工参与，数据采集后直接导入运算系统分析产生结果，高效低耗[1]。

1.1.3 完整的可追溯性

电力系统自动化将电力行业的每个节点相互连接，形成完整的产业网，并实时记录产业网中每个节点的工作状况，保证电力系统的自动化可追溯性。在电网的运行过程中，管理者可轻易地对全生产链或单个环节进行追溯，节省了处理特殊问题的精力和成本。当突发事件发生时，电力系统能用最少时间解决问题，保障工业用电、居民用电不受影响。

1.2 电力系统自动化的技术要求

电力系统运行的安全性、系统性、稳定性是电力系统及自动化的根本需求。自动化系统有效调控电力系统各器件，保障各器件处于最佳的运行状态，实现高品质的电力供应。同时，自动化技术可以有效实现精准收集各器件的工作数据，确保在安全的前提下，能够有效进行电网协调，将决策上报给操作人员。此外，自动化技术可以及时应对突发性电力中断以及器件安全故障，能够有效掌握电力系统的运行状况，强化了传统电力系统的监控机制，系统分析电网元器件的技术安全性以及经济节能方面的要求。火电厂电力系统自动化注重操作人员以及监管人员的管理培训，保障工作人员的专业素养，要求其在工作中能够按要求进行设备操作以及元器件的调控，保障不同层级的器件有效协调，优化资源，寻求最佳的电力系统供应方式，确保电力系统的稳定运行[2]。

2 电力系统自动化技术的实际应用

2.1 电力数据分类

在火电厂的电力自动化系统当中，可以将数据分为两种类型。一种为原始数据，是指在发电厂运行的过程中直接获得的数据，也可被称为直接数据。另一种为再生数据，是指在现场数据的基础上进行加工分析所得到的数据。从自动化技术的特点来看，电力数据可细化分为四种。其一为实时的数据，是指直接来自于现场的数据，其具备存储设备要求高、存储量大、速度快的特点。其二为基础性数据，是指电力自动化系统中各电力设备的属性数据，是电力设备管理的关键。其三为工作数据，是指在火电厂的日常运行过程中所产生的数据，也包括企业内部管理形成的数据。其四为市场数据，是指整个电力行业的运行数据。市场数据是我国电力行业朝市场化发展的一大指标性数据，电力企业需要对市场中的情况进行综合的数据整理与分析[3]。

2.2 电网调度自动化技术

在火电厂自动化系统中电网调动自动化技术十分关键，其主要是通过控制中心的计算机平台以及其他控制系统协调操作完成，能够有效保障电力运输过程的稳定性，更快地处理电力优化配置问题。电网调动自动化系统是通过对电力生产以及运输过程中所产生的数据进行实时的采集以及监控，能够有效分析整个电网的运行状态，对电力系统的实施状况进行有效分析。科学有效的电网调度能够实现自动发电控制以及经济调度，适应电力市场运行的发展需求，从而保障电力运输的安全性以及稳定性，有效减少了运输成本，能够使电网在物理极限的状态下稳定运行，保障了电网运行的经济效益。就目前的状况来看，我国的电网调度中心系统一般分为五个等级，其中包括国家级、网、局级、省级、地区级以及县级。

2.3 GPRS监控系统的运用

电力监控系统可分为两种。一种是对电网系统运行的状况进行系统监管，其中包括监视、控制以及数据采集多个环节。这一系统的特点是能够进行长时间的数据刷新，但是只能分析电力系统的稳态特征。另一种是对电磁暂态过程故障进行有效控制，其特点是记录时间短暂、数据复杂，记录仪之间会由于通信不畅而无法对整个电网的动态信息进行合理分析。这两种监控系统均存在不足，这就促使更加高效、便捷的动态监测系统的产生。智能监控系统基于GPS 系统，由通信系统、中央信号处理系统以及同步定时系统组合而成，运用GPS 系统达到光纤通信以及同步测量的作用。

3 电力系统自动化新技术的应用

3.1 微机实时保护系统

火电厂的电力系统要适应信息技术的高速发展，从原有的人工看守模式转换为计算机运行模式，将原有的指示灯、报警器等转换为微机实时保护系统，通过工作人员设计软件系统，凭借微机对电力系统各装置进行实时监控，一方面减轻了工作人员的工作量，另一方面能够保障监控安全有效。火电厂通过设置计算机实时保护系统，可以有效节约设备成本以及人工成本，编程人员将正常的工作值输入到设备当中，让计算机对各层器件进行有效控制。一旦发现运行过程中设备出现问题，通过计算机层面对设备发布指令。引入微机实时保护系统后，火电厂在人员配置方面可进行适当的调整，由一个工作人员通过软件系统同时监控多台设备，能够有效提高工作效率。电力系统微机保护线路如图1所示。

图1 电力系统微机保护线路

3.2 远程监控及维护系统

电力系统是指火电厂中的发电装置，将自然界中的能源转换为电能，通过配电装置输送到每个用电单位。在电力输送的过程中，涉及传输数据传输环节以及监测环节，通过自动化数据传输监测，能够有效保障电力运行的稳定性以及电能的合理调度。远程监控及维修系统，其性能优越，能够利用卫星继电保护装置解决运输中的问题，满足了电力运行稳定性的需求，同时远程监控能够大大提高综合效益。随着现阶段我国电力系统的不断优化发展，灵活的嵌入式系统逐渐应用到电力运行的过程中，弥补了系统管理的不足，在一定程度上实现了系统优化，能够有效提高系统运行的综合效率。

3.3 GIS技术与GPRS技术

电力自动化系统当中有效融合GPRS 系统以及GIS系统。GPRS系统是一种无线分组系统，能够有效避免电力运输过程中数据传输的缺陷，实现了自动化系统对于低压配电控制以及远程抄表的需要，能够把电表中的实时数据传输到监控中心，从而有效控制电力运行系统中的电力设备。针对偏远地区的电力设备管理，GPRS 系统能够远程控制偏远地区变电站的运行状况，自动读取电表中的数据且自动维护变电站的设备运行状况，从而达到节省人工成本的目的。GIS 系统融合了信息化地理信息管理以及维护平台，能够有效帮助工作人员对配电系统进行合理的空间设计。GIS 环境下电网运行监控系统结构如图2所示。

图2 GIS环境下电网运行监控系统结构

3.4 PLC技术的应用

电力系统的PLC技术如图3所示。

图3 电力系统的PLC技术

电力自动化系统当中的PLC 技术在数据整合、数据分析、数据转换以及数据采集方面具有明显的优势，可以实现智能操控，协调整个电网的运行状况。PLC 技术可以实现对独立板块的点对点控制，也可以进行总线间的信号连接，能够服务于整个系统，实现电力系统的智能控制，保障各部门协调运行，提高电力运输的综合效益。由于PLC 系统中的开关量控制并没有结点数目的限制，因此工作人员可根据需求进行自由拓展，使得工作更加高效、便利。PLC 技术具有数据分析与处理、数据控制、闭环过程控制以及开关量控制等多种功能，因此可以对连续量进行闭环控制，实现数据之间的自由转换，同时运用PID 模块可以有效强化PLC 技术的功效，能够在电力系统运行中提供更加高效、高质的技术保障[4]。

3.5 DMS系统的应用

在大数据、云计算发展的大背景下，火电厂电力系统自动化发展要寻求建立系统完备的DMS 系统，提高电力设备管理的综合水平，优化电力设备保护，在一定程度上降低停电事故的发生概率，进而有效提高电网运行的稳定性。火电厂要建立一套设备事故的处理机制，一旦出现事故，能够尽量减少停电时间，进而降低故障对于电力设备的影响。工作人员要及时掌握电力运输的各种参数以及电力系统的运行综合状况，进而实现电力的平衡以及负荷的有效监控，达到节约用电、精准预算的效果。同时，火电厂要积极构建无人值守的电力系统综合运行管理机制，进而达到减员增效的目的[5]。

4 结语

火电厂电力自动化系统可以帮助工作人员及时掌握功率、频率、电压等各项参数，对于电能质量、开关设备状态监控以及电力负荷有明确分析。随着智能电网以及超高压输电技术的迅猛发展，火电厂的自动化系统在其生产运行过程中越来越重要，自动化技术将是未来电力系统发展的重要方向。火电厂在发展的过程中要巧妙融合自动化技术、智能管理技术、通信技术以及信息技术，朝着自动化、智能化的方向进展。火电厂自动化系统要以配电管理系统、自动化技术、变电所综合自动化、电力系统调整为基石深入拓展，电力系统自动化发展，提高配电安全性、稳定性，提升输电综合效益，转变电力系统人员冗杂的问题。