智能化技术在电力系统电气工程自动化中的运用.pdf

电力系统2023.6 电力系统装备丨31Electric System2 0 2 3 年第6 期2023 No.6电力系统装备Electric Power System Equipment1 电力系统电气工程智能化技术概述1.1 智能化关键技术在电力系统电气工程中，常用的智能化技术包括在线监测、智能决策、自适应保护、专家诊断等。（1）在线监测技术。在现场布置大量传感器、探测器等装置，这些终端装置具备强大的环境感知能力，持续采集现场监测信号，根据信号处理结果来感知设备运行工况、现场环境条件，帮助管理人员远程掌握各台设备与电力系统的运行情况。（2）智能决策技术。根据已掌握资料信息来推演目标事件的后续演变过程，从中挑选可能性最高的情景作为事件发生情况，在其基础上提出有效解决方案。在无人工干预条件下，智能系统可直接处理电力系统运行期间出现的大多数问题，并替代人工完成大量的管理工作。（3）自适应保护技术。智能系统根据已掌握信息，判断各台设备运行状态、所处环境条件、电力系统运行需求三者是否保持匹配状态，根据判断结果来调整设备运行参数，必要时切换运行模式1。（4）专家诊断技术。搭建专家知识库，收集各类电力系统运行故障案例，系统通过长期训练学习来掌握故障形成规律，在电力系统出现异常运行状况时，从运行数据中提取特征值进行比对分析，从而确定故障类型。1.2 智能化技术核心优势在电力系统电气工程中，智能化技术的核心优势主要体现在维持稳定工况、使用清洁能源、减少管理成本、改善服务质量四方面。（1）维持稳定工况。智能电力系统具备在线监测、状态预测、故障自诊断等多项使用功能，可以及时发现、处理故障隐患，把设备故障问题消灭于萌芽状态，始终保持电力系统平稳运行工况。（2）使用清洁能源。智能电力系统具备强大的自适应能力，可以实时掌握系统运行工况与采取相应的调整措施，从而满足风电场、光伏电站等新能源项目的并网需求，基本不会出现双向潮流等并网问题。（3）减少管理成本。智能化技术具备强大的数据采集、运算分析能力，可替代人工完成设备监测、报表生成等多项工作。电力企业仅需配置少量管理人员，即可满足电力系统运行管理需要，从而压缩管理成本。摘 要智能化技术的应用是电气自动化有效优化的前提，也是促进电气自动化水平提高的重要因素。在工业生产水平不断提高的背景下，电气工程自动化得到了广泛应用，也为经济的可持续发展提供了必要的保障。文章以智能化技术作为切入点，简要叙述智能化关键技术、核心优势，并从多个层面分析智能化技术在电力系统电气工程自动化领域中的运用路径，旨在推动智能化技术与电气工程自动化的融合发展，在技术助力下建设新型智能电力系统，提高电力系统运行的管理能力和用电服务质量。关键词智能化技术；电力系统；电气工程自动化中图分类号TM76 文献标志码A 文章编号1001523X（2023）06003103Application of Intelligent Technology in Electrical Engineering Automation of Power SystemLIANG HaijunAbstractThe application of automation technology is the premise of effective optimization of electrical automation technology,and also an important factor to promote the improvement of electrical automation level.In the context of the continuous improvement of industrial production level,electrical engineering automation has been widely used,and also provides a necessary guarantee for the sustainable development of the economy.The article takes intelligent technology as the starting point,briefly describes the key technologies and core advantages of intelligent technology,and analyzes the application path of intelligent technology in the field of electrical engineering automation of power system from multiple levels,aiming at promoting the integration and development of intelligent technology and electrical automation technology,building a new intelligent power system with the help of technology,and improving the management ability and service quality of power system operation.Keywordsintelligent technology;power system;electrical engineering automation智能化技术在电力系统电气工程自动化中的运用梁海军（山西华阳集团新能股份有限公司供电运维管理中心，山西阳泉045000）电力系统32丨电力系统装备 2023.6Electric System2 0 2 3 年第6 期2023 No.6电力系统装备Electric Power System Equipment（4）改善服务质量。智能电力系统同时把管理人员、终端用户作为服务对象，既可以帮助管理人员开展多项工作，也可以向终端用户提供包括查询用电信息、定制用电方案在内的多项服务。2 智能化技术的运用路径2.1 智能并网目前来看，电力系统主要并入常规电源网和新能源发电系统，不同部分的智能并网技术运用思路、实现手段存在明显差异，需要制定专项智能并网方案。（1）对于常规电源网，主要采取设备改造、调度智能决策、全周期智能管理三项措施。其中，设备改造是把发电机组、断路器、输电线路等配套设备进行数字化改造，如加装 PLC 可编程逻辑控制器，使得设备具备数字化输出及控制能力，从而奠定在线监测、远程控制等使用功能的实现基础。调度智能决策是系统持续收集常规电源网运行数据，再根据电力系统运行情况来生成调度指令。全周期智能管理是开发故障诊断、故障预警、在线监测等功能，全过程掌握常规电源网运行工况。（2）对于新能源发电系统，采取驱动控制、智能保护两项措施。其中，驱动控制是通过传感器来掌握现场环境条件，调节风电机组等设备的运行状态，最大程度提高电能转换效率2。智能保护是跟踪监控新能源发电系统运行工况，如果出现输出功率骤然变化等异常情况，立即启动保护措施，避免影响到电力系统正常运行。2.2 输电智能化在电力系统输电部分，需采取柔性输电、线路监测、故障定位、智能巡检四项措施作为智能化技术运用手段。（1）柔性输电。在输电线路中额外安装静止无功补偿器、静止同步补偿器、晶闸管控制串联电容器等装置，运行期间始终抑制电压波动、控制功率因数，把并网系统对电力系统造成的冲击影响控制在可接受范围内。（2）线路监测。在线路沿途布置多品种传感器，设定各项参数的标准值和允许偏差范围，持续采集现场监测信号，帮助管理人员掌握线路运行情况和外部环境。监测项目包括杆塔倾斜、电缆局放、覆冰厚度、风速风向、线路工作温度等。（3）故障定位。在输电线路上加装故障测距装置，如果电力系统运行期间出现异常情况，率先根据异常数据来源来确定故障大体区域，再通过测距装置来找准故障点位、确定坐标值。（4）智能巡检是配备无人机或是巡检机器人，由巡检设备替代人工巡视检查输电线路，通过搭载摄像头来拍摄监控画面，无需工作人员前往现场巡检。2.3 变电智能化在电力系统变电部分，主要采取自动监控、智能告警、负荷控制、智能辅助控制四项措施作为智能化技术运用手段。（1）自动监控。在变电站内安装同时具备遥测、遥信以及遥控功能的终端装置，基于程序准则，实时采集现场监测信号、分析站内设备运行工况是否稳定，以及执行系统后台下达的各项控制指令。（2）智能告警。建立故障信息逻辑推理模型，从现场监测信号中提取故障特征值和异常数据，把提取信息导入模型内开展仿真试验，判断是否存在故障问题，预测未来一段时间是否存在出现异常情况的可能性，生成故障诊断与分析结果，再把结果显示在系统界面，向管理人员发送报警信号。（3）负荷控制。由管理人员提前在系统中设定负荷减载策略，系统持续掌握变电站运行情况，根据实时情况或是所接收的主站调度指令来计算最佳负荷，执行相应的负荷减载策略3。（4）智能辅助控制。变电站多套子系统保持联动控制状态，包括采暖通风系统、图像监视系统、环境监测系统等。后续在变电站运行期间，系统全面感知运行情况及环境条件，向子系统下达多项联动控制指令，如在设备出现冒烟等情况时，同步调整摄像头拍摄角度、启动异常区域传感器、切断工作电源、启动故障诊断程序。2.4 配电智能化在电力系统配电部分，主要采取运行监视、风险评估、配电协调、主动式微电网四项措施作为智能化技术运用手段。（1）运行监视。运用人工智能技术来搭建具备感知决策能力的控制系统，全天候采集配电设备的运行数据，智能判断设备运行工况是否达到预期要求、是否满足电力系统总体运行要求、是否满足用户电能质量要求，再把所发现的各项问题反馈给管理人员着手处理。（2）风险评估。在系统内设立多项风险指标与评分标准，系统根据实时运行数据，识别潜在风险隐患，判断设备故障、负荷变动等因素对总体工况造成的具体影响，在其基础上制定风险事件防范方案，或是在确定风险类型后直接执行预先导入的应急处置预案。（3）配电协调。建立系统模型，模型由配电子站、分布式电源控制装置、配电网监控系统等多项要素组成，通过模型来深入研究配电系统运行规律，确定最佳控制方案。（4）主动式微电网。具备利于分布式发电系统参与、改善发电侧与用户侧连接效果、新能源大规模接入条件的优势，综合表现情况远超过传统的被动式网络结构。电力企业需要在配电网内安装广域测量单元、智能电表以及向量测量单元等新型设备作为硬件支撑，设置解列电力系统2023.6 电力系统装备丨33Electric System2 0 2 3 年第6 期2023 No.6电力系统装备Electric Power System Equipment控制、并网运行等多种运行状态，系统根据实时数据来判断电力系统配电需求，自动切换至适宜的运行状态。2.5 智能调度（1）在智能调度场景，主要采取电力混成控制方式，将事件处理作为核心目的，定义事件来把安全生产、保证电能质量、经济运行等多个目标整合到相同处理框架当中，在框架内部下达控制指令来维持理想的电力系统运行状态，从根源上解决传统系统无法实现有功、无功协调控制目标的问题。电力混成控制系统具体分为混成自动电压控制、混成自动发电控制两种形式，具体根据电力系统智能控制需求来选择系统形式。混成自动电压控制系统通过调度各组发电机的无功储备来补偿电力系统运行，可以在短时间内解决系统扰动问题，具备自动闭环调节、区域电网就地平衡条件，适用于网损量要求严格的电力系统，有着造价成本和运行成本低廉的优势。混成自动发电控制系统则通过事件驱动来控制发电状态，在电力系统运行期间出现明显扰动或是主动解列现象时，立即下达经济控制指令，把负荷控制作为重点，预防大规模停电等问题出现，可以实现定频率控制、联络线与频率偏差控制等多项使用功能，适用于智能化要求较高的电力系统。（2）此外，在电力系统智能调度改造期间，电力企业还需要关注系统稳定性控制、调度预警两项问题。对于系统稳定性控制问题，采取分层控制方式，设置若干道稳定控制方向。正常情况下，同时设置三道防线，首道防线负责切除故障元件、控制故障影响范围，第二道防线负责维持系统稳定状态，第三道防线负责在电力系统失去稳定性后立即执行解列、切机、卸负荷等紧急应对措施。对于调度预警问题，在系统内使用到 BP神经网络、模糊逻辑推理等智能算法，定期对电力系统的调度方案实时情况、安全稳定裕度进行分析，如果调度效果偏离预期，或是出现低频振荡等问题，则向管理人员发送报警信号，同步生成全新调度方案。2.6 智能用电在智能用电场景，需要搭配采取智能量测、用电信息分析、需求侧智能管理、营销业务智能决策四项措施，作为智能化技术运用手段，把改善用电服务质量作为技术运用目标。（1）智能量测。在电力系统终端安装智能型计量装置，包括智能电能表等，搭建配套量测数据管理系统，持续采集终端用户用电数据，更为全面地掌握电力系统总体运行情况。同时，为满足管理需要，还需要增加数据测量项目，同步采集用电数据、电能质量数据、电量定值数据等。（2）用电信息分析。将采集的全部用电数据进行预处理，筛除重复、失真数据，从中提取出足够数量的有效数据，再把有效数据导入模型当中，根据模型输出结果来掌握电能质量、判断是否存在用电异常问题，将其作为制定电力系统运行控制方案的重要依据。（3）需求侧智能管理。由系统全天候监控电力系统终端用电情况，从中提取高附加值用户，后续采取调整梯度电价等手段，优先向高附加值用户来倾斜高峰电力资源，采取电力系统调峰措施，最终取得降低高峰负荷、提升电气设施利用率的效果。（4）营销业务智能决策。在电力营销系统内开发双向结算、电能质量管理、电费风险控制、市场预测、线损分析等多项功能，由智能营销模式来替代传统营销模式。以电费风险控制功能为例，把电费调节作为电力系统调峰控制的重要手段，系统根据客户价值、信用等级、实时用电情况等因素来计算最佳电价，但要求电费不得低于一定标准，需要完全覆盖发电成本、电力系统运行成本与电力企业运营成本。2.7 智能防护在电力系统运行期间，持续产生、存储大量具备保密需求的数据信息，包括用户隐私信息、电力企业机密信息等。在早期电力系统电气工程中，并未对信息安全防护问题予以充分关注，信息泄密、重要数据文件丢失损毁等问题时有出现。因此，需要运用到入侵检测、主动防御、用户习惯分析等多项智能化技术，完善现有的电力系统信息防护机制，避免各类安全问题的出现。以入侵检测技术为例，持续采集分析系统运行数据，如果出现软件程序并发无序运行、数据库内闯入未知身份用户、传输文件内容异常等情况，即可判定为电力系统遭受计算机病毒入侵或是外部网络攻击，需短时间内查找到安全漏洞。3 结束语综上所述，当前智能化技术体系日趋完善，已具备在电力系统电气工程大规模应用推广的技术条件，并展露出广阔的应用前景。电力企业应提高对智能化技术应用的重视，把智能化改造作为电力系统电气工程转型升级的主要路径，在电力生产的多个环节中做到对智能技术的落地运用，推动我国电力事业健康发展。参考文献1 邹军军，吕永明，纪杰，等.智能化技术在电力系统电气工程自动化中的运用 J.工程技术研究，2022，7（2）：103-105.2 陈冠忠.电力系统电气工程自动化中智能化技术的运用探讨 J.电气开关，2021，59（1）：1-2，8.3 杨威.衢州电网智能化探索 D.杭州：浙江大学，2012.