电力供配电系统自动化控制发展趋势分析

国网浙江省电力有限公司缙云县供电公司 朱柳都

1 引言

现阶段，计算机技术、物联网、大数据分析等智能信息技术，已经在人们的生产和生活中获得应用，而这些信息技术在电网供配电体系中的相互融合和运用，也无疑地为电力系统的运营效能和供电数据精确性，提供了强大的技术支持。自动控制技术在电网供配电力设备中的运用不仅能够提高电力设备的工作可靠性，更是整个电力供配电系统处于安全、稳定运行状态的重要保障。

2 电力供配电系统自动化控制技术的重要性

电力供配电系统的线路复杂且要求程度较高，因此需要根据用户的自身实际需要科学合理地布置线路。自动化技术在电力供配电系统中的应用能够有效解决这一问题，由于该系统属于自动化控制系统，能够实现控制、监测以及运维为一体的集成化系统[1]。在电力供配电系统中，传统的数据采集和处理方式，容易受到人为因素的影响，导致数据失真或误差。而自动化控制技术的引入，能够实现数据的自动采集和处理，从而大大提高了数据的精确性和可靠性。这为后续的数据分析和故障排查提供了更加准确的数据支持。

在供配电系统中应用自动化技术，能够逐步形成智能供配电系统。这种系统具有自动化、信息化和智能化的特点，能够实现对供配电系统的全面监控和优化管理。通过实时监测电能质量、设备状态等信息，智能供配电系统能够及时调整运行参数，提高供电可靠性和稳定性。

3 自动化控制技术在电力输配电系统中的应用

3.1 PID 自动化控制

目前，我国大部分变电站供配电生产活动过程中均采用了PID 自动化控制技术，其控制系统结构如图1所示。该技术一种新型电力系统控制技术，相较于传统的变电站控制系统而言，其更加符合现代化智能变电站发展需要[2]。针对电力系统实际运行过程来说，该技术的应用能够建立顺序自适应以及混合式控制体系，使得变电站电力输配电系统实际运行过程中更具适应性和稳定性，排除运行过程中的不良因素影响，以减少电力设备运行故障。

图1 PID 控制系统结构

3.1.1 顺序控制

PID 自动化控制技术在电力供配电系统中的应用能够有效控制供配电过程顺序，并对其进行合理化布局和数据分析，从而正确调整操作过程中存在的程序问题，使变电站各项电力设备能够在实际运行过程中接收顺序控制指令，严格按照相关操作程序维持电力运行。

3.1.2 混合式控制

混合式控制模式在电力供配电系统中的应用，体现了一种先进的技术理念，将集中控制与智能控制相结合，提高了电力系统的控制水平，增强了系统应对各种故障情况的能力。首先，混合式控制模式依赖于集中控制的核心部分--变电站主站的控制操作。变电站主站作为电力系统的控制中心，通过接收和处理终端装置（FTU）采集的实时信息，实现对电力系统的集中控制[3]。终端装置（FTU）采集的信息包括电流、电压、电功率等数据，这些数据通过通信网络传输到相应的网站上，实现智能化控制操作。这使得供配电系统的控制操作更加精准、快速，提高了电力系统的运行效率。其次，混合式控制模式还充分利用了智能控制技术。网站可以通过FTU 发送的指令实现供配电自动化主站通信，使得系统的控制操作更加智能化。智能控制技术能够实时分析电力系统的运行状态，自动调整控制策略，提高电力系统的稳定性。同时，智能控制技术还能对电力系统的故障进行预测和诊断，帮助电力运维人员及时发现和处理故障，降低了故障对电力系统的影响。

混合式控制模式在处理电力系统故障时，故障电流会流经各个供配电线路中的开关，这时混合式控制模式能够迅速响应并切断故障电流，确保电力系统的安全与稳定。该控制模式结合了集中式和分布式控制的优点，通过智能算法和实时通信技术，实现对电力系统故障的快速定位和隔离。同时，混合式控制模式还具备自适应能力，能够根据系统故障的严重程度和类型，灵活调整控制策略，以尽可能地减少故障对电力系统的影响。这种控制模式提高了电力系统的可靠性和韧性，使得电力系统在面临故障时能够更快速、准确地作出响应，保障电力供应的稳定性和连续性。因此，混合式控制模式在电力系统中具有广泛的应用前景。

3.2 计算机监控系统

针对电力供配电系统而言，应用计算机监控系统，能够确保电力系统在供电的过程中防止电力设备过载，维持设备日常运行。与此同时，该系统的应用能够实现电力数据的集中收集与统一处理，包括电力企业的生产设备运行参数进行自动化收集，以用于评估该设备的运行状态是否符合标准[4]。不仅如此，计算机监控系统还可以通过实时画面展示，通过LED屏幕将各项电力设备的实时运行情况呈现出来，有助于电力运维人员实时监测电力系统运作情况。再者，由于该系统具备安全监视效果，因此当各项电力设备处于正常运行状态或设备运行参数发生异常变化时，该系统第一时间能够发出警告并对异常情况进行及时记录。由此可见，电力供配电系统在实际运行中，采用计算机监控系统，能够有效实现对电力设备的精准控制。供配电系统工作流程如图2所示。

图2 供配电系统工作流程

3.3 集中器控制系统

集中器控制系统作为数据采集的核心部分，承担着汇集、处理和传输海量电力数据的任务。为了保证数据的安全性和保密性，集中器控制系统采用了一系列先进的技术手段和管理措施。同时，系统还设置了防火墙设备，对外部网络攻击进行实时监测和防御，避免非法入侵和数据泄漏。为了保证数据的安全性和完整性，集中器控制系统采用了数据备份和恢复技术。当系统出现故障或数据时，可以通过备份数据进行恢复，避免数据丢失和影响系统正常运行。除此之外，集中器控制系统还采用了权限管理技术，对系统管理员和普通用户进行权限划分和管理。管理员可以通过认证后对数据信息进行操作，而普通用户只能访问其权限范围内的数据，确保数据的安全性和保密性。在数据传输方面，集中器控制系统采用了可靠的通信协议和传输技术，确保数据在传输过程中的稳定性和可靠性。同时，系统还支持多种通信方式，如以太网、RS485等，方便与其他电力设备进行数据交互。在数据采集方面，集中器控制系统采用了高精度、高速度的数据采集技术，实现了对电力系统中各种参数的实时监测和数据采集。采集到的数据经过处理后转换为数字信号，方便后续的数据分析和处理。

3.4 PLC 控制系统

PLC 控制系统是一种可编程控制器，其在电力供配电系统中的应用范围十分广泛，能够有效提升电力设备运行效率，并且该技术的适应性和可靠性较强，能够有效人力成本[5]。PLC 控制技术可通过可编写程序，各种生产设备、流程及信息进行实时管理和操作，从而提高生产效率，减少人工错误，降低成本，并优化整个生产流程。同时，PLC 控制技术还具有良好的灵活性和可扩展性，可以根据实际生产需求进行快速调整和优化，满足不断变化的市场环境。

4 应用测试

为了验证本研究所提出的自动化控制技术在电力供配电系统中的故障检测实践效果，进行多次测试与试验，以上述PLC 自动化控制技术为例参与测试，测试结果见表1。

表1 系统反应时间（单位：s）

针对表1中的测试数据进行分析计算后可以得出，传统故障检测的平均反应时间约为2.61s。而本研究所采用的PLC 控制技术的平均反应时间约为1.71s，由此可见，采用PLC 控制技术能够有效减少电力供配电系统线路故障的检测时间，提高工作效率。

5 电力供配电系统自动化控制技术未来发展趋势

5.1 实现远程自动化操作

随着物联网、5G 等技术的快速发展，电力供配电系统的自动化控制技术正朝着远程自动化操作的方向发展。未来，电力供配电系统的操作将不再局限于本地，而是可以通过网络实现远程的操作与管理。利用先进的物联网技术，电力设备的运行状态、参数等可以实时传输到远程管理中心，使得电力调度人员可以随时查看和管理各个变电站的运行情况。结合大数据和人工智能技术，未来系统将能够实现电力数据的自动分析，为调度人员提供决策建议，进一步提高电力供配电的效率和稳定性。借助5G 通信技术，不同地区、不同电网之间的电力供配电系统可以实现协同操作，实现电力资源的优化配置。

5.2 提高自动化设备安全

提高自动化设备的安全性将成为重要的发展趋势。通过研发更为先进、稳定的电力自动化设备，提高设备自身的抗干扰能力，确保设备在各种环境下都能正常运行。借助人工智能技术，未来电力自动化设备可以实现一定程度的自愈功能。当设备出现故障时，可以自动识别故障并尝试修复，确保系统的稳定运行。电力供配电系统自动化控制技术的未来发展将更加注重远程自动化操作和提高自动化设备的安全性。

5.3 满足用户综合需要

电力供配电系统自动化控制技术同样需要顺应时代变化，发挥应有控制效果，并朝着满足用户综合需要的方向发展。当前的供配电控制系统，随着电气科技的进展也在不断的自我完善与创新中，其运用智能化控制的主要目的是为了可以对电网供配电系统实现统一管控，进而实现电网供配电控制系统的稳定性化，以改善和满足市场需求，给用户带来更为优良的供电服务质量。所以，在大力发展智能化技术的同时，还必须充分考虑客户的各种用电要求，而这将是未来家庭用电智能化控制技术发展的主要方向。

6 结语

自动化控制技术相较于传统的电力系统控制技术，对故障线路所需要的检测时间减少，从而提高工作效率，电力行业技术人员也能够更好地维护其发展，能够使电气工程科学发展进步。此外操作性能方面也变得更加简单，不仅提高了作业效率，同时也促进了企业的经济效益，满足了人们对自动化控制水平的需求，进一步实现了我国电力事业的长远发展战略目标。