輸配電工程中自動化控制技術的應用研究

孫 希

(淮安新業電力建設有限公司弘力分公司)

0 引言

國內的電力設備、車間變電所、高壓變電站內部的低壓配電線路和總降壓變電站等等的連接方式都為樹狀形連接, 此形狀的鏈接方式會導致實際運行過程中, 需要以客戶需求作為標準來進行對應網絡線路規劃, 從而加大輸電線路繁瑣程度。對此, 以電力系統的穩定運行作為前提下, 需要采用自動化控制技術來對國內配電工程進行監督與控制, 在此過程中將計算機技術與自動化設備作為核心基礎, 并在此基礎上進行輸配電系統軟、硬件的控制。此外, 將輸配電網絡進行等級劃分, 即用戶級、饋線級和管理級, 隨后對配電網進行層級細分, 以此來實現技術層級自動控制的有序性。

1 我國電力行業發展現狀

伴隨著我國市場經濟的不斷發展與人民生活質量需求不斷提升, 使得電力行業的作業壓力與日俱增,國家和政府不得不投入更多資金來保證電力行業穩定運行。此類公司且屬于電器機械和器材制造業, 近年來國家對于該行業投入固定資產投資如圖1 所示:

圖1 電器機械及器材制造行業固定資產投資圖

根據圖1 能夠知曉, 從2018 年開始, 國內市場行業中關于基礎設施堅實的總固定資產投資總額出現明顯上升, 從原有的9000 億元增加到16667 億元,年均增幅28.6%; 其中需要人們重視的是自從21 年以來雖然投資總額度呈現穩定上升趨勢, 但是投資增速出現斷崖式下跌, 從最高的15.5% 下滑至6.9%[1]。在此階段的電網系統機械制造業規模以上工業企業資產情況如表1 所示:

表1 工業企業規模以上資產總計

由表2 可以看出, 行業內規模以上的工業企業資產總額會隨著國家經濟體量與國家投資在該行業中的總計上升而上升, 由2018 年最初的49000 億元增長到2022 年的68789 億元, 年均增幅18.2%, 與之前相同, 年均資產增速在22 年出現急速下滑, 從最高點14.55%下降到6.7%[2]。

結合以上兩個角度來觀察, 發現電器機械與器材制造行業的發展趨勢依舊處于整體向上, 但其中企業資產增速形勢較為嚴峻, 電力需求發生明顯變化。這種變化產生原因主要以經濟增速減緩的同時固定資產用于建設新增在市場中處于飽和狀態, 為解決此類問題, 電力行業就必須提高自身質量和需求, 在未來發展過程中此行業內部的固定資產投資有極高可能依然會出現下滑趨勢。因此開展輸配電網工程中應用自動化技術的任務迫在眉睫。

2 自動化技術運用到輸配電工程中的必要性

2.1 節能降耗

傳統建造電力輸配電網造價較高, 并且實際運行過程中所需要能源較多, 這與當今社會堅持可持續發展理念相違背, 對此, 為滿足新時期能源要求, 進行自動化控制技術調整輸配電工程運行方式和優化管理體系, 以實現線路損耗降低、能源消耗減少目的。在此過程中, 需要對輸變電系統構建自動化控制技術為核心的實時監控體系, 通過實時監控輸變電系統發出異常數字信號進行檢測與處理, 為其供電系統的傳輸提供穩定性。在輸配電網運行實際過程中, 電能會因為各種因素條件而流失, 因此需要不斷完善自動化控制技術, 以此作為降低電能損耗的前提條件, 保障電能利用能夠達到最佳值。此外, 在將自動化控制技術作為降低運行成本的前提條件下, 其本質上就是將原有人工崗位替換為機械工作, 例如對于輸配電工程操作參數以及數據等監控時, 可以替換為機械設備遠程監控, 以此來實現值班無需人力的目的[3]。(監控流程詳細如圖2) 并且自動化控制技術能夠極為準確地獲取到電網實時數據, 同時可以根據數據參數來制定輸配電實際供電方案, 提高電網系統運行穩定性, 大大降低電力傳輸過程中能量的損耗, 以此實現節能降耗的目的。

圖2 輸配電系統的監控

2.2 減少安全隱患

輸配電工程中自動化技術能夠在一定程度上起到優化電網整體質量的作用, 從而能夠有效提高電源整體可靠性與安全性, 從根本上降低或杜絕閃絡、電源沖擊等問題, 為輸配電系統的安全運行提供有利條件。同時, 輸配電設備工作實況能夠通過自動化控制技術進行監控, 在極短時間內能夠發現電網系統運行過程中出現的任何情況, 并且將問題類型快速反饋給工作人員進行處理。

3 自動化控制技術在輸配電工程中的運用策略

3.1 合理規劃配電系統

國家能源管理總局發布《關于2022 年全國電力消費統計》知曉[4], 全年消費電力總額約為9.121 ×1012kW·h, 在2018 年～2022 年, 國內總用電量通過電網顯示一直呈現穩定上升趨勢, 為保證國內電力系統穩定運行以及日益增長的居民用電需求, 輸配電網科學化、系統化的改革升級是必要的, 通過進行合理化地規劃布局能夠有效降低電網的損失與成本, 完善供電體系提高供電效率, 解決目前供電困難問題。在使用自動化控制技術時需要遵循其自身含帶的優越性來進行系統整體規劃, 同時需要遵守以下三個要求, 即:

首先, 更新控制方式。電網建設越發智能化、完整化, 國內輸配電工程和電力系統整體建設也在不斷開發與完善, 無人值班管理控制方式就是全新的管理模式, 使用新興科學技術分析輸配電系統, 有效增加信息接收與傳輸穩定性和準確性, 并且能夠提高輸配電工程的控制效率。相比較于傳統輸配電系統的管理控制方式來說, 新興技術支撐下的控制方式具有極為顯著的優越性, 能夠實現自動化控制技術進行輔助來實現無人值班的目的, 從根本上降低輸配電過程中的運行費用, 進行實時監測能夠為電網的決策和優化提供科學的、可靠的信息數據。

其次, 提升管理水準。利用該幾乎是能夠實現配電工程自動化控制, 將整體流程中各環節進行聯系,實現輸配電工程集體, 從而形成統一但也具備分散性的管理體系。對其進行監控能夠降低故障發生概率,提高運行效率。

最后, 簡化運行流程。對用戶、饋線、管理、變電所等層次結構使用自動化控制技術來完善電力體系的構建, 能夠將原有復雜繁瑣的電力系統組織構建進行簡約化, 精簡其操作流程, 從而實現電力資源穩定分配以及功耗明顯降低的目的。

3.2 增強系統控制功能

第一, 智能控制。在整個工程項目中, 將自動化技術作為優化基礎進行電路規劃, 同時對工程電力設備開展自動控制。在該技術的幫助下參考用戶用電記錄, 進行非高峰期富余電力系統的合理開關, 將此部分富余電力輸送到實際需要的工作單位或者地區, 防止電力資源出現不合理分配情況。而在高峰期時段內, 使用該技術正常開啟供電系統, 保障用戶用電情況正常[5]。如此一來保障輸配電工程系統在擁有靈活性與準確性的同時還能夠提高電力資源的利用率。

第二, 電氣保護。該技術可以實現對電力系統運行情況的實時監控, 能夠及時發現系統運行過程中存在的問題, 當出現異常情況后, 系統會根據其發出不同信號自身來對該區域內電路參數自動分析, 確認具體故障位置后, 阻斷故障線路, 從根本上降低故障所帶來的損耗。同時將故障參數及時發送到相關工作人員移動終端上, 保證解決故障及時性和準確性。

第三, 可視化監視。輸變電工程開展過程中, 使用此技術能夠通過其含帶可視裝置觀察電力裝置實際運行狀況。例如, 帶電裝置可以用綠燈來表示, 當燈光初選高頻閃爍時代表電壓出現波動且壓力較大, 而當發生重大安全故障時, 信號燈高頻閃爍同時會發出刺警報聲, 且同時開啟遠程自動報警功能。最后除以上功能外, 電力系統穩定運行過程中需要通過有規律聲音來體現運行狀況穩定性, 以確保工作人員能夠將其把握在可控范圍內。

4 輸配電工程中自動化控制技術未來展望

4.1 遠程自動化控制

遠程自動化控制系統, 能夠實現無線遠程操控終端設備來完成工作, 這對于輸配電系統的運行有著至關重要的作用。并且能夠極大地降低系統運行時產生成本和費用。結合實時監控、自動控制等功能來實現系統運行過程中各項任務的實施, 提升管理質量, 提高工程效率?，F如今, 國內相關機構已經開始進行關于自動化控制技術研究, 且投入力度與資源極為豐厚, 遠程自動化控制技術不斷完善能夠將輸配電工程中出現的安全隱患進行排除, 以此幫助系統穩定運行, 同時簡化操作流程, 降低工人體力消耗, 提高工作效率[6]。

4.2 自動化控制網絡安全

現如今, 輸配電系統是有多個子模塊和環節組合而成的, 其中每個層次之間具有相互聯系, 因此需要保障系統各子模塊的網絡安全, 否則當某一子模塊發生故障后, 將會直接導致系統整體無法運行, 從而帶來不可估計的損失。對此, 需要工作人員進行定期維護和相關參數采集, 降低其發生故障可能性, 保障系統運行穩定性。

5 結束語

在輸變電工程中采用自動化控制技術能夠實現電網工作實況的數字化轉變, 并且由計算機統一接收此類數字化信息數據, 再對其進行加工處理, 隨后進行發送到工作人員的操作屏幕前, 從而實現信息數據在輸變電系統中的穩定流動與正常傳播, 這同時也為實時監控與管理系統奠定堅實基礎。使用自動化控制技術, 在不采用人力資源進行管理的情況下, 能夠極大程度上提升電力系統的監控能效, 從而實現輸變電工程中各環節信息數據監控。