电气工程及其自动化技术下的电力系统自动化发展分析

摘 要：电力是人类社会主要能源，在生产生活中占据着重要位置，发挥着重要社会职能，不论日常生活，还是企业生产都离不开电能，人类已对电能产生较强的依赖性，一旦停电，不论家用电器，还是机械设备都将无法正常使用，保障电力系统稳定性与安全性具有重要意义。随着经济的高速发展，社会用电需求量越来越大，供电难度随之提高，时常发生非计划性停电，显然传统供电模式已不能满足电力工业发展需求。而电气工程及其自动化技术在电力工业中的融入，促进了电力系统自动化的实现，为智能电力系统建设提供了路径。电力系统自动化能大大提高供电稳定性和可靠性，降低故障率与损耗率，非常值得推广和应用。本文将针对电气工程及其自动化技术下的电力系统自动化发展展开研究和分析。

关键词：电力系统；电力自动化；发展分析；电气工程及其自动化

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.167

0 引言

电能是科学进步和经济发展的基石，电力工业是基础性产业，在社会发展建设中占有重要地位。随着电力体制改革的不断深入，电力市场竞争日益加剧，且用户对供电质量要求越来越高。电力企业想要适应新的市场环境，增强竞争优势，降低经营成本，就要加强对电气工程及其自动化技术的应用，以构建自动化电力系统，提高供电质量，保障电力系统的安全运行。电气工程及其自动化技术在电力系统中的应用实现了自动化、无人化供电，实现了设备故障自动检测与排除，大幅度降低了供电人力物力消耗，提高了电力企业的社会效益与经济效益，促进了我国电力工业持续发展。

1 电气工程及其自动化技术

电气工程及其自动化技术是一门综合性较强的学科，涉及：电力电子技术、网络控制技术、自动化技术、机电一体化技术、计算机技术等众多现代高新技术。其主要特征是强弱电结合、元件与系统相结合、软硬件结合、电工技术与电子技术相结合[1]。该技术是电气信息领域的新兴科学，诞生于二十世纪七十年代，九十年代后期电气工程及其自动化技术融入工业领域，使工业发展迈向了一个新阶段，大大提高了工业生产率，改革了工业生产方式，有效促进了经济发展建设。二零零二年，该技术被评为部级重点科学，其技术水平越来越高，技术类型越来越丰富，技术体系被不断完善，应用范围越来越广，迅速成为了工业生产核心力量，使工业生产实现了自动化。

2 电气工程及其自动化技术下的电力系统自动化发展

电气工程及其自动化技术融入电力系统已成为现代电力发展的主流趋势，电气工程及其自动化技术是实现电力自动化、电力智能化的重要技术手段。南瑞电力公司、紫光电力公司、申瑞电力公司等电力企业都在基于电气工程及其自动化技术研发自己的电力自动化系统[2]。电力系统自动化不仅能提高供电质量和效率，更保障了供电可靠性以及稳定性和电网坚强性。许多西方发达国家早在七十年代，便已开始了对于电力系统自动化技术的研究。而我国一九八七年才首次对电力系统自动化进行研究，且由于资金、技术限制，没有获得理想的研究成功，但该研究填补了中国电力系统自动化的学术空白[3]。九十年代后期，我国开始投入大量资金对电气工程及其自动化技术下的电力系统自动化进行研究，并取得了显著成果，开发了电力自动化系统。

二十一世纪后，我国电力自动化系统开始正式进入实用阶段。电气工程及其自动化技术在电力系统中的应用，实现了：自动化电力调度；自动发电控制；自动化安全分析；自动数据采集；自动发电两控制；自动电压控制；动力机械自动化控制。利用自动化系统能对发电厂进行：自动检测、电能预估、调节、监视和管理，能大大提升电厂运营效率，降低发电成本和设备故障率[4]。发电过程中，很多工序都可以利用自动化系统代替人工进行各种运行作业，有效降低了劳动强度，提升了作业效率。并且自动化电力系统操作界面灵活，具有可视化特点，操作简单方便。目前国内很多新型电力系统都已开始尝试应用电气工程及其自动化技术。例如，目前电力调度自动化建设中应用的CC-2000、OPEN-2000、SD-6000等系统。这些自动化电力系统，功能强大，能适用于不同环境，满足不同使用要求，提供不同数采集子系统。CC-2000系统已在三十多个电力工程中进行了实际应用，能提供VME总线控制机系统和终端服务器系统，不仅灵活性及适用性强，且稳定性和可靠性也非常好，更采用了开放式设计，融入了事件驱动技术和封装思想设计理论，具有较好的性能[5]。SD-6000系统，具有非常强大的云图功能和自动回拨功能，是近些年我国电力部门重点开发项目，是当前较为新型的电力自动化系统，功能丰富强大，集成了调动投影功能，设计中使用了具有较强稳定性和安全性的元件模型，融入了场站单线图技术，数据处理速度和响应速度更快。OPEN-2000系统自开发以来就备受关注，现已应用到电力系统能量管理系统中，采用双网机制，供电效率被提升，系统运行能力被提高，电量控制更精准。

电气工程及其自动化技术在电力工业领域的应用，改变了传统供电及电力管理方式，促进了电力工业持续发展，提高了供电效率和质量。传统电力系统技术背景下，供电中易发生电压偏差、波形突变、电压波动闪变、频率偏低等现象，而这些现象都会对供电稳定性与电能质量造成负面影响，导致电能质量不能得到保障。若电能质量低，就会表现出电流偏低、电压偏低等一系列的非正常供电状态。而电气工程及其自动化技术的融入，则能很好的解决这些问题。通过自动化电力系统的实时监控及电压监测功能，能实时对电压、电流、频率进行控制来提高电能质量[6]。电力系统自动化除了能提升电能质量，还能保障电力系统运行安全，缩短故障维护时间。传统技术背景下，电力系统故障通常需要停机维护，会导致大面积停电，且故障点的查找费时费力，效率低下，所以停电时间较长，容易给人们的生活与工作带来不便。并且这些故障的发生易对人员安全造成威胁或引起设备的损坏。电力自动化系统，在故障发生便能快速自动将故障点隔离，切除故障点，保障其他节点的在正常运行，避免故障点的扩大，保障了电力系统运行安全性。而且在故障发生时，系统会自动生成故障信息，发送到控制中心，维护人员通过故障信息便可确定故障点，有效提高了维护效率和水平，实现了电力系统安全、可靠运行。电力系统中应积极融入电气工程及其自动化技术，加快电力系统自动化发展进程。

3 电气工程及其自动化技术下的电力系统自动化关键技术

通过前文分析，不难看出电力系统自动化的优势和意义，对于提升电力工业发展水平有着很大帮助。近些年来，我国投入了大量资金进行了电力系统自动化研究，技术类型和内容越来越丰富，功能越来越强大，表现出了良好的应用前景。下面通过几点来分析电气工程及其自动化技术下的电力系统自动化关键技术：

3.1 电力系统智能控制技术

电力系统智能控制技术是实现电力系统自动化和智能化的关键技术，是当前世界电力系统控制技术发展的主流方向，是我国电力工业研究的重要技术之一[7]。该技术应用潜力非常大，解决了传统控制技术背景下难以解决的技术难题和复杂控制问题，特别在具有不确定性系统及非线性等对适应度要求高系统中的应用，表现出了稳定控制效果。

3.2 柔流输电系统

该系统是目前自动化输电系统的核心部分，涉及到远程遥感技术、传感技术、电力电子技术、微机处理技术等众多高新技术，同时更融入了大量新型节能技术，其技术核心是：串联补偿、FACTS技术、SVC技术，能对输电系统主要参数进行自动化、智能花的控制及调节，以保障输电系统性能，使输电更加稳定和可靠，在大大提升输电系统可控性和输电效率的同时，更降低了供电成本和损耗，实现了输电节能。

3.3 动态安全监控系统

动态安全监控系统是保障电力系统安全运行的关键技术，更是电力系统自动化实现和建设中不可缺少的关键技术。该系统包含：SCADA系统与监视控制系统两大子系统，核心技术是自动故障检测技术，能通过记录电磁暂态分析故障录波，检测效果好，有效性强，且能GPS技术实现数据同步传输，有效提高了监控与维护效率[8]。另一方面，更解决了传统故障录波仪数据冗余问题，提升了数据准确性与可用性。

4 电气工程及其自动化技术下的电力系统自动化的未来发展

十二五期间国家电网投资五千亿进行电力自动化研究，全面将电气工程及其自动化技术融入到了电力工业领域。虽然我国对于相关研究起步较晚，但也已经取得一定成果，随着研究的不断深入，其功能和性能已得到明显提高，已基本能满足电力自动化发展实际需求，显然电力自动化发展已成为必然趋势。从电力自动化未来发展趋势来看，电力自动化技术将全面融入：输配电、电能表、变电站、配电网、交互终端等多个领域。在变电站建设中的应用，能实现变电站自动化无人看守运行，有效降低了变电站建设成本和人力物力消耗。通过电力自动化系统就能对变电站内一系列设备进行自动化协调，完成变电站设备保护和自动化故障诊断等作业，且能够采取自动隔离措施，并生产故障记录。而这些故障记录能为变电站的定期维护提供科学依据。在定期维护中，便可根据分析数据，对多发故障点，进行重点检测，以降低故障率，提供故障检测效率。在电网调度中的应用，实现了自动通过服务器进行调度，降低了调度成本，能实时对电网负荷进行监控，避免电网超负荷后出现故障，未来自动化电网调度将成为主流调度技术。此外，在电能表中的应用，能够实时对用电负荷及用电状态进行检测，必经能提高计量的准确性和真实性，还能够为反窃电提供技术支持，避免电力企业遭受不必要的经济损失。智能电能表能判断出用户的用电状态，若用户存在窃电行为，便会发送警报信号到控制中心，保护了电力系统运行安全。我国在未来电力工业发展中应积极应用电气工程及其自动化技术，进行电力自动化建设。

5 结束语

从世界电力工业技术发展历程来看，毫无疑问电力自动化将成为主流发展方向。而电气工程及其自动化技术是实现电力自动化的关键技术，我国应积极在电力工业领域中推广和应用电气工程及其自动化技术，促进电力工业发展，进行电力工业自动化建设。

参考文献：

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