摘要：隨著21世紀(jì)電力行業(yè)科技技術(shù)的發(fā)展，在電力供電系統(tǒng)中，電氣自動(dòng)化技術(shù)是電力網(wǎng)的核心，電氣自動(dòng)化技術(shù)的控制直接影響電力系統(tǒng)的供電可靠性，本文重點(diǎn)針對(duì)電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)在電網(wǎng)中的運(yùn)用進(jìn)行分析。供同行技術(shù)人員參考。

　　關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng),電氣自動(dòng)化技術(shù),技術(shù)運(yùn)用

　　前言

　　目前，現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，電氣工程及其自動(dòng)化已邁向生產(chǎn)和社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，如何培養(yǎng)和造就社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展急需的具有工程實(shí)際應(yīng)用能力的電氣工程人才，集科學(xué)性、先進(jìn)性、整體性、特色于一身的課程建設(shè);理論與實(shí)踐、知識(shí)與技能緊密結(jié)合的既能“動(dòng)口”也能“動(dòng)手”的“雙師型”師資隊(duì)伍建設(shè);立足人才培養(yǎng)目標(biāo)，按照高質(zhì)量、高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)的原則，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)資源的整合方面對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化建設(shè)進(jìn)行了探討。

　　1 電力系統(tǒng)中自動(dòng)化控制技術(shù)

　　1.1 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化

　　電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化主要組成部分，由電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、工作站、服務(wù)器、大屏蔽顯示器、打印設(shè)備等，其主要是通過電力系統(tǒng)專用廣域網(wǎng)連結(jié)的，下級(jí)電網(wǎng)調(diào)度控制中心、調(diào)度范圍內(nèi)的發(fā)電廠、變電站終端設(shè)備(如測(cè)量控制等裝置)等構(gòu)成。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的主要功能是：電力生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)行安全分析、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)、電力負(fù)荷預(yù)測(cè)、自動(dòng)發(fā)電控制(省級(jí)電網(wǎng)以上)、自動(dòng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度(省級(jí)電網(wǎng)以上)并適應(yīng)電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的需求等。

　　1.2 變電站自動(dòng)化

　　變電站自動(dòng)化的目的是取代人工監(jiān)視和電話人工操作，提高工作效率，擴(kuò)大對(duì)變電站的監(jiān)控功能，提高變電站的安全運(yùn)行水平。變電站自動(dòng)化的內(nèi)容就是對(duì)站內(nèi)運(yùn)行的電氣設(shè)備進(jìn)行全方位的監(jiān)視和有效控制，其特點(diǎn)是全微機(jī)化的裝置替代各種常規(guī)電磁式設(shè)備;二次設(shè)備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化，盡量采用計(jì)算機(jī)電纜或光纖代替電力信號(hào)電纜;操作監(jiān)視實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)屏幕化：運(yùn)行管理、記錄統(tǒng)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。變電站自動(dòng)化除了滿足變電站運(yùn)行操作任務(wù)外還作為電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化不可分割的重要組成部分，是電力生產(chǎn)現(xiàn)代化的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

　　1.3 發(fā)電廠分散測(cè)控系統(tǒng)(DCS)

　　發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)(DCS)一般采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由過程控制單元(PCU)、運(yùn)行員工作站(0S)、工程師工作站(ES)和冗余的高速數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)(以太網(wǎng))組成。過程控制單元(PCU)由可冗余配置的主控模件(MCU)和智能I/0模件組成。MCU模件通過冗余的I/0總線與智能FO模件通訊。PCU直接面向生產(chǎn)過程，接受現(xiàn)場(chǎng)變送器、熱電偶、熱電阻、電氣量、開關(guān)量、脈沖量等信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算處理后進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示和打印以及輸出信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成生產(chǎn)過程的監(jiān)測(cè)、控制和聯(lián)鎖保護(hù)等功能。

　　運(yùn)行員工作站(0S)和工程師工作站(ES)提供了人機(jī)接口。運(yùn)行員工作站接收PCU發(fā)來的信息和向PCU發(fā)出指令，為運(yùn)行操作人員提供監(jiān)視和控制機(jī)組運(yùn)行的手段，工程師工作站為維護(hù)工程師提供系統(tǒng)組態(tài)設(shè)置和修改、系統(tǒng)診斷和維護(hù)等手段。

　　2 電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展不斷推動(dòng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化進(jìn)步

　　隨著上世紀(jì)八十年代單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)了全面的更新?lián)Q代。國(guó)產(chǎn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)和引進(jìn)的PC機(jī)技術(shù)為電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化、電廠監(jiān)控系統(tǒng)、變電站綜合自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ)。開發(fā)的應(yīng)用軟件可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、匯總、分類、分析、存檔、顯示、打印、報(bào)警、完成操作控制等任務(wù)。這～ 時(shí)期自動(dòng)化存在的主要問題是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、通信協(xié)議等方面缺乏工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不同廠家的設(shè)備不能互連;計(jì)算機(jī)與各設(shè)備的通信一般為星形點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連結(jié)，主要采用低速率的串/并行口通信方式，系統(tǒng)實(shí)時(shí)性不太好，設(shè)備配置的靈活性也較差。

　　隨著上世紀(jì)90年代高性能工作站、服務(wù)器及軟件技術(shù)、信息處理技術(shù)、特別是高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、電廠監(jiān)控、變電站自動(dòng)化、配電自動(dòng)化的技術(shù)水平上了一個(gè)新臺(tái)階，產(chǎn)品逐步發(fā)展成為一種開放式、分布式、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的新模式。與上一代產(chǎn)品相比可以大幅度減少電力電纜、通信電纜的用量，設(shè)備體積小還減少了占地面積等從而降低了建設(shè)成本，同時(shí)大幅度提高了系統(tǒng)的技術(shù)性能，增加了設(shè)備配置的靈活性、互換性和可維護(hù)性，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。最近幾年以來，各種嵌入式產(chǎn)品的出現(xiàn)，例如嵌入式高性能微處理器、嵌入式計(jì)算機(jī)、嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式以太網(wǎng)等產(chǎn)品使電力系統(tǒng)中的裝置類設(shè)備如測(cè)量控制設(shè)備、繼電保護(hù)裝置、數(shù)據(jù)通信控制器等得以再次更新?lián)Q代，裝置的硬件電路和應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，產(chǎn)品性能大大提高，裝置信息處理速度更快，功耗更低，功能擴(kuò)展能力更強(qiáng)。

　　3 當(dāng)前電力系統(tǒng)自動(dòng)化依賴IT技術(shù)向前發(fā)展的重要技術(shù)

　　當(dāng)前電力系統(tǒng)自動(dòng)化依賴于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)繼續(xù)向前發(fā)展的主要熱點(diǎn)有：① 電力一次設(shè)備智能化;② 電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測(cè);③ 光電式電力互感器;④ 適應(yīng)光電互感器技術(shù)的新型繼電保護(hù)及測(cè)控裝置;⑤特高壓電網(wǎng)中的二次設(shè)備開發(fā)。

　　3.1 電力一次設(shè)備智能化

　　常規(guī)電力一次設(shè)備和二次設(shè)備安裝地點(diǎn)一般相隔幾十至幾百米距離，互相間用強(qiáng)信號(hào)電力電纜和大電流控制電纜連接，而電力一次設(shè)備智能化是指一次設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮將常規(guī)二次設(shè)備的部分或全部功能就地實(shí)現(xiàn)，省卻大量電力信號(hào)電纜和控制電纜，通常簡(jiǎn)述為一次設(shè)備自帶測(cè)量和保護(hù)功能。如常見的“智能化開關(guān)”、“智能化開關(guān)柜”、“智能化箱式變電站”等。

　　電力一次設(shè)備智能化主要問題是電子部件經(jīng)常受到現(xiàn)場(chǎng)大電流開斷而引起的高強(qiáng)度電磁場(chǎng)干擾，關(guān)鍵技術(shù)是電磁兼容、電子部件的供電電源以及與外部通信接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)問題。

　　3.2 電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測(cè)

　　對(duì)電力系統(tǒng)一次設(shè)備如發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)、變壓器、斷路器、開關(guān)等設(shè)備的重要運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行長(zhǎng)期連續(xù)的在線監(jiān)測(cè)，不僅可

　　以監(jiān)視設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，而且還能分析各種重要參數(shù)的變化趨勢(shì)，判斷有無存在故障的先兆，從而延長(zhǎng)設(shè)備的維修保養(yǎng)周期，提高設(shè)備的利用率，為電力設(shè)備由定期檢修向狀態(tài)檢修過度提供保障。近年來電力部門投入了很大力量與大學(xué)、科研單位合作或引進(jìn)技術(shù)，開展在線狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)研究和實(shí)踐并取得了一些進(jìn)展，但由于技術(shù)難度大，專業(yè)性強(qiáng)，檢測(cè)環(huán)境條件惡劣，要開發(fā)出滿意的產(chǎn)品還需一定時(shí)日。

　　3.3 光電式電力互感器

　　電力互感器是輸電線路中不可缺少的重要設(shè)備，其作用是按一定比例關(guān)系將輸電線路上的高電壓和大電流數(shù)值降到可以用儀表直接測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，以便用儀表直接測(cè)量。其缺點(diǎn)是隨電壓等級(jí)的升高絕緣難度越大，設(shè)備體積和質(zhì)量也越大;信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍小，導(dǎo)致電流互感器會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，或發(fā)生信號(hào)畸變;互感器的輸出信號(hào)不能直接與微機(jī)化計(jì)量及保護(hù)設(shè)備接口。因此不少發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)成功研究出新型光電式和電了式互感器，國(guó)際電工協(xié)會(huì)已發(fā)布了電子式電壓、電流互感器的標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)也有大專院校和科研單位正在加緊研發(fā)并取得了可喜成果。目前主要問題是材料隨溫度系數(shù)的影響而使穩(wěn)定性不夠理想。另一關(guān)鍵技術(shù)是，光電互感器輸出的信號(hào)比電磁式互感器輸出的信號(hào)要小得多，一般是毫安級(jí)水平，不能像電磁式互感器那樣可以通過較長(zhǎng)的電纜線送給測(cè)控和保護(hù)裝置，需要在就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后通過光纖接口送出，模數(shù)轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換等電子電路部分在結(jié)構(gòu)上需要與互感器進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。在這里，電磁兼容、絕緣、耐環(huán)境條件、電子電路的供電電源同樣是技術(shù)難點(diǎn)之一。

　　3.4 適應(yīng)光電互感器技術(shù)的新型繼電保護(hù)及測(cè)控裝置

　　自從電力系統(tǒng)采用光電互感器技術(shù)后，與之相關(guān)的二次設(shè)備，如測(cè)控設(shè)備，繼電保等裝置的結(jié)構(gòu)與內(nèi)部功能將發(fā)生巨大的變化。首先節(jié)省了裝置內(nèi)部的隔離互感器、A/D轉(zhuǎn)換電路及部分信號(hào)處理電路，從而提高了裝置的響應(yīng)速度。但需要解決的重要關(guān)鍵技術(shù)是為滿足數(shù)值計(jì)算需要對(duì)相關(guān)的來自不同互感器的數(shù)據(jù)如何實(shí)現(xiàn)同步采樣，其次是高效快速的數(shù)據(jù)交換通信協(xié)議的設(shè)計(jì)。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　根據(jù)以上所述，電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)是電力系統(tǒng)的重要工作，因此，我們的工作人員應(yīng)對(duì)其不斷進(jìn)行探索和研究，提高了電力安全可靠性。還要結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析。從而保證電力系統(tǒng)工作的安全與發(fā)展。