变电站电力系统的自动化智能控制技术
刘颖娇1 邱玥2
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刘颖娇1 邱玥2,. 变电站电力系统的自动化智能控制技术[J]. 电力技术学报,20226. DOI:10.12721/ccn.2022.157054.
摘要: 随着我国经济的不断发展和进步,人们的生活质量不断的提高,由于电力是人们生活的必须能量,因此对电力的需求量不断的增加,电力系统的压力也因此不断增加。保障电力系统的科学化、稳定化已经成为了人们迫切需要解决的问题。事实上,传统模式下的电网管理系统已经不能够适应目前先进的技术管理。随着我国电网规模的不断扩大,随之而来的是大量的系统故障监测与信息反馈控制等方面的需求,这些问题和故障反而促进了电力系统的自动化智能控制技术的发展。
关键词: 智能变电站;自动化控制;集中式;分布式
DOI:10.12721/ccn.2022.157054
基金资助:

1 智能技术与电力系统自动化概述
1.1 智能技术
智能技术是在计算机技术高度利用之后产生的高效率的自动化智能应用技术。其中主要包括了神经网络的控制、线性最优控制、模糊控制和专家系统控制。随着电子科技的不断发展和广泛利用,智能技术的应用范围已经扩展到了电力系统的发展当中,并且已经成为电力系统中提高电力输送效率和提高自动化控制应用中重要的环节。智能化控制技术是对传统的控制技术的发展和完善,与传统的控制系统相比,智能化控制具有反馈时间短、传输效率高、解决问题快速等特点。智能技术的工作原理主要是通过感知外部信息来达到控制效率的提升,并提高对感知信息的管理能力。由于智能技术具有全面性、实效性和适应性,目前在我国的大部分电力系统中已经被广泛的利用。
1.2 电力系统自动化
计算机技术在电力系统中发挥着巨大的促进作用,其中的一个表现就是电力系统的自动化控制。实现电力系统中的系统智能化与自动化控制,提升系统自动检测与控制水平、自动控制电力资源的生产与输送是电力系统实现自动化控制的终极目标。同时,利用自动化的控制和管理方式也是实现电力系统高效、安全、平稳运行的关键途径。在电力系统中实现控制与管理自动化,主要是要实现在变电站、电网以及调度电网等方面的自动化管理与控制。

2 智能变电站自动化控制主要作用
2.1保证电能质量
引入自动化控制后,可减少对人力的投入,但并不会因为人力的减少而使电能质量降低,这是因为自动化控制可以实现无人化操作。借助自动化控制,可以对变电站进行实时监控,整个控制过程十分流畅,可以有效提高电力调度性能。另外,变电站当中的不同电气设备通过对自动化控制的合理应用,能处在良好的运行和维护状态,减少故障的产生,延长设备寿命。可见,引入自动化控制后,可以有效提升供电能力,使电能质量和供电服务水平得到大幅的提高。
2.2保证安全性

自动化控制实际上是由计算机来控制,在处理某些问题上具有良好的便捷性,进而为系统运行提供有效保证。在以往的变电站工作中,如果产生故障,将难以及时发现,导致故障不断发展,对整个电力系统正常运行造成影响。而在引入了自动化控制以后,细小的故障亦能及时被发现,制定有效保护对策,避免故障不断发展,造成严重的破坏。另外,在自动化控制持续作用下,如果系统运行产生突发问题,可以快速报警,加快人员反应速度,使系统始终处在安全稳定的状态。
2.3保证管理效率
完成对变电站的升级改造后,能有效提高系统控制自动化水平,使所有操作都依靠计算机与网络完成,包括数据监测与记录,保证数据真实性与精确度,减少人力物力实际投入。在变电站运行过程中,管理人员仅需要对屏幕进行观察,即可掌握各类参数与关键性数据,同时在互联网的支持下对数据实施传输。调度人员在熟悉这些采集到的数据后,如果发现存在异常,应立即报警并进行相应的调节与控制,保证程序运行规范性,提高管理效率。
2.4减少成本费用
因自动化控制集合了计算机与网络通信,所以可以从根本上消除信息孤岛等问题,使资源得到互通共享,保证信息得到最大程度的应用。另外,集成电路正得到广泛应用,通过对集成电路的合理应用,能有效减少成本费用,不断提高性价比,进而降低整个变电站的实际投资水平,为日后发展奠定良好基础。
2.5降低工作强度
在以往的工作过程中,变电站电力调度人员必须完成数据监测,实际工作量很大,容易产生错误,而在引入自动化控制之后,可依靠计算机与网络来实现数据监测,使资源共享率得到大幅提高。另外,在实际工作中,相关工作人员仅需要对部分枢纽设备进行掌握与控制,同时实行沦落值班,以此极大的减少劳动强度,减少人为错误的产生。

3变电站电力系统自动化智能控制的应用
谈到电力系统自动化智能控制就不得不谈到 IEC61850,IEC61850 是目前新一代变电站自动化系统的国际化标准,它规范了设备的行为、自描述特征以及数据的命名、定义和通用配置语言。它不再单纯是通信规约,而是成为数字化变电站的系统标准。
IEC61850 标准致力于通过对对象的统一建模,增强设备间的互操作性,实现不同厂家设备的接入。但由于市场现状以及实际投资的影响,往往在理解与执行上有出入。因此在应用过程中依旧有着很多的问题,应用过程也因此受到了很多的阻碍。既便如此,电力系统自动化智能控制技术的发展作为必然趋势,很多厂商不断地寻找方法克服种种难题。目前,电力系统自动化智能控制技术主要的应用分为以下几个方面:
3.1 集中式结构的应用
集中式结构控制作为目前智能变电站的主要控制形式,应用范围较为广泛。所谓集中式结构控制就是在对变电站进行控制的过程中,通过计算机功能的应用实现对数据接口的扩展,进而获得需要的准确的数据和信息。与此同时,集中式结构控制也能够有效地保证对已经获取的数据信息进行统计和分析,并对计算机进行自我保护和控制。事实上,集中式结构控制需要的往往不仅仅是一台独立的计算机,而是一个集群,集群中的每一部分都需要负责各自的算法任务,这就要求集群中各计算机需要确保分工明确。
3.2 分布式结构的应用
分布式结构控制同样也是较为常见的自动化控制模式,但这种模式本身却和集中式结构控制有着很大的不同。这些不同主要表现在分布式结构控制需要对电网原有的功能进行增加,也就是说,当计算机群体越大时,相应的拥有的功能也就越多,终端系统通过信息传递将任务和功能分配到各个计算机中。实现了计算机的独立,同时终端的系统会对每一台计算机得到的数据情况进行统计汇总,然而并不需要针对这些信息做出干预和处理。这种模式的优点主要在于能够在同一时段实现对众多数据进行快速有效的处理,效率高,安全性好。但是这一种方法有自己的局限性,不适用于较高电压等级的变电站。
3.3 分布分散式结构的应用
分布分散式结构模式中则主要被应用在仅分为变电站层、间隔层两种层级的变电站系统内。事实上,分布分散式结构模式在系统开发与现场应用时,能够在此基础上实现一定程度的创新和改进,其中以元件和断路器间隔的设计上可改动的地方尤其多,系统能够对断路器间隔的数据进行系统化的较为全面的采集和分析。在这些功能的基础上来实现对保护和控制功能的汇总,大大节约了电缆线路的运用,从而降低电磁干扰提升信息传递的精准度。与此同时,分布分散式结构模式设置过程较为简便,可实现部分功能预装,在现场施工时大大降低了施工的难度,也提高了现场的施工效率。而事实上,无论选择什么模式的自动化智能控制技术都需要根据实际的需求来进行缜密的思考和判断,选择最为适合现状的模式进行应用。

4 结束语
综上所述,在当前的智能变电站当中,已经广泛普及了自动化控制,通过自动化控制的引入,能有效减小系统运行故障发生率,保证系统运行安全性与稳定性,并减少成本,降低工作强度,这对电力行业未来发展有着十分重要的作用和意义。基于此,相关部门与企业应正确认识这一技术具有的特点优势,同时不断加强开发与研究,促使技术日益完善,为电力事业未来发展奠定良好基础,提供可靠的技术支撑。

参考文献:

[1] 董胜春. 变电站电力系统自动化智能控制技术研究[J]. 企业文化(中旬刊), 2014, 000(012):262-262.

[2] 贾磊. 变电站电力系统自动化智能控制技术研究[J]. 科研, 2016, 000(007):00191-00191.

[3] 鲍晨光. 变电站电力系统的自动化智能控制技术研究[J]. 科学中国人, 2017(7X):1.