電力自動(dòng)化系統是利用網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)、計算機技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、微機繼電保護技術(shù)等技術(shù)和產(chǎn)品, 提供現代化的電力設備監測、控制、管理, 確保電力系統穩定可靠運行及最優(yōu)化的電力負荷管理的系統結構。電力自動(dòng)化系統是電力行業(yè)當今的發(fā)展方向, 電力自動(dòng)化系統廣泛地運用于電力生產(chǎn)、傳輸、管理, 以實(shí)現從生產(chǎn)到用戶(hù)的全過(guò)程的自動(dòng)控制、自動(dòng)調度、自動(dòng)管理。

隨著(zhù)國家實(shí)施城鎮化建設的推行, 城市發(fā)展的規模越來(lái)越大, 人口和各類(lèi)產(chǎn)業(yè)的分布越來(lái)越密集, 導致對能源的需求迅速攀升, 能源的消耗越來(lái)越大。尤其是傳統制造業(yè)的升級改造、新興產(chǎn)業(yè)的不斷涌現, 居民家用電器的普及, 導致國家、社會(huì )對環(huán)保的要求越來(lái)越高, 對清潔能源的需求越來(lái)越大。隨著(zhù)清潔能源應用的推廣, 上述因素使得社會(huì )對電力能源的依賴(lài)度也越來(lái)越高。承載電能傳輸的配電網(wǎng)運行, 與人民的生活、社會(huì )的發(fā)展息息相關(guān), 因此配電網(wǎng)運行的穩定性、高效性、安全性和故障排除的準確性、及時(shí)性, 顯得尤為重要。電力系統運行不穩定、出現故障, 都有可能造成大面積的癱瘓, 嚴重影響工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、居民生活等各個(gè)方面, 帶來(lái)巨大的經(jīng)濟損失和社會(huì )影響。以西安6·18西安變電站爆炸事故為例, 造成8.6萬(wàn)戶(hù)停電, 三星電子西安工廠(chǎng)西安工廠(chǎng)約損失10%的生產(chǎn)力, 造成約數百億韓元的損失。因此可靠的電力自動(dòng)化系統運用, 顯得尤為重要。隨著(zhù)國家城鎮化建設的推進(jìn), 城市能源消耗集中、用戶(hù)密集, 農村地域廣袤、站點(diǎn)分散, 傳統技術(shù)手段難以為繼, 運用電力自動(dòng)化系統以適應社會(huì )發(fā)展的需求, 是每一個(gè)地區、每一個(gè)企業(yè)的必然需求。

電力自動(dòng)化系統在配電網(wǎng)運行管理中的應用, 可實(shí)現對大量信息的進(jìn)行實(shí)時(shí)處理, 這包括對電網(wǎng)運行、電能分配、設備運行狀態(tài)、供電質(zhì)量等相關(guān)信息的采集———傳輸———存儲———處理的全過(guò)程。配電網(wǎng)在運行過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量的數據, 依靠傳統的傳統的技術(shù)手段進(jìn)行處理, 不能及時(shí)有效地處理這些信息, 不僅效率低, 而且還會(huì )因人為因素導致錯誤率較高。在配電網(wǎng)中運用電力自動(dòng)化系統運行管理信息, 可以有效地提高對各類(lèi)信息數據處理的效率, 避免人為因素的錯誤, 為配電網(wǎng)運行管理提供可靠的信息支撐, 使配電網(wǎng)的運行更加合理、科學(xué)。

電力企業(yè)配電網(wǎng)絡(luò )是一個(gè)龐大而復雜的系統。為了提高該系統的效能, 必須不斷改進(jìn)配電系統的管理技術(shù)以適應社會(huì )需求。高度融合了信息技術(shù)的電力自動(dòng)化系統為配電網(wǎng)系統的運行和管理提供了有力支撐。提高了配電網(wǎng)系統運行管理的水平和效率。電力自動(dòng)化系統在配電網(wǎng)運行管理中的應用, 可促使系統進(jìn)一步完善方案, 引入新設備, 采用新技術(shù), 優(yōu)化流程, 規范操作, 提高效能。配電網(wǎng)系統的運行、管理有很多工作在戶(hù)外, 環(huán)境因素極易對配電網(wǎng)的的穩定運行造成干擾, 甚至帶來(lái)嚴重的影響。電力自動(dòng)化系統通過(guò)自動(dòng)化技術(shù), 實(shí)現了配電網(wǎng)系統運行管理全過(guò)程的實(shí)時(shí)監控, 及時(shí)發(fā)現、處理出現的各類(lèi)問(wèn)題, 問(wèn)題報告給相應的業(yè)務(wù)部門(mén), 以提高配電網(wǎng)系統運行管理的安全性、可靠性和處理問(wèn)題的及時(shí)性。

電力企業(yè)配電網(wǎng)運行管理安全風(fēng)險大, 直接影響人民生活、社會(huì )生產(chǎn)和從業(yè)人員的生命健康, 安全管理是電力企業(yè)需要做好一項重要工作。配電網(wǎng)的運營(yíng)者除要牢固樹(shù)立安全管理意識外, 依靠電力自動(dòng)化系統在配電網(wǎng)運行和管理中的應用, 可以加強配電網(wǎng)安全的規范管理, 提高風(fēng)險防范能力, 尤其是減少人為因素導致的差錯。首先, 在配電網(wǎng)的運行和管理中, 需要考慮影響配電網(wǎng)安全的各種因素, 包括材料、設備等, 電力系統自動(dòng)化為配電網(wǎng)的運行和管理提出嚴格遵標準和要求, 全面落實(shí)配電網(wǎng)各環(huán)節的各項要求。其次, 在電力企業(yè)配電網(wǎng)運行管理中, 可以掌控的因素的把握和制約, 像人員的管控和內部體系的構建, 電力系統自動(dòng)化大幅降低人為因素的影響, 構建合理的架構和流程, 有效降低故障率, 確保配電網(wǎng)運行的安全、穩定, 將故障的影響降至最低。

調度管理主要是指揮對配電網(wǎng)的運行操作和事故處理。在配電網(wǎng)調度管理中的, 需要電力自動(dòng)化系統對各類(lèi)故障進(jìn)行快速、準確地偵測, 及時(shí)提供故障信息給調度員, 為調度員分析故障原因、提出解決方案、實(shí)施指揮調度解決配電網(wǎng)故障提供有力支撐。配電網(wǎng)一旦發(fā)生故障, 往往會(huì )造成企業(yè)停產(chǎn)、居民停電、各單位大部分業(yè)務(wù)無(wú)法順利開(kāi)展, 社會(huì )影響極大。利用電力自動(dòng)化系統應用對配電網(wǎng)進(jìn)行運行管理, 可以縮短故障發(fā)生時(shí)的響應時(shí)間, 縮短配電網(wǎng)的故障檢測時(shí)間, 提升故障搶修速度, 在故障發(fā)生后及時(shí)恢復供電, 提高供電質(zhì)量。

據前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《中國電力行業(yè)市場(chǎng)前瞻與投資戰略規劃分析報告》統計數據顯示, 2016年至2018年底, 全國全社會(huì )用電量已達從59198億千瓦時(shí)增長(cháng)到到了68449億千瓦時(shí)。預計2019年我國全社會(huì )用電量將突破70000億千瓦時(shí), 達到72, 104億千瓦時(shí), 未來(lái)五年 (2019-2023) 年均復合增長(cháng)率約為6.08%, 并預測至2023年全國全社會(huì )用電量將達到91308億千瓦時(shí)。

當今社會(huì )已經(jīng)進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代、大數據時(shí)代、云計算時(shí)代, AI人工智能也隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了高速發(fā)展期。如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)各種傳感技術(shù)、各種通訊手段, 將任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接, 以實(shí)現遠程監視、自動(dòng)報警、控制、診斷和維護, 進(jìn)而實(shí)現“管理、控制、營(yíng)運”一體化^[2]。再如Alpha Go先后戰勝了世界國際象棋大師和世界圍棋冠軍, 顯示出超常的計算能力和智能。這些新的技術(shù)相對于傳統技術(shù), 都體現了巨大的技術(shù)優(yōu)勢。電力自動(dòng)化系統只有與上述技術(shù)深度融合, 才能在配電網(wǎng)的運行管理中發(fā)揮其應有的作用, 才能適應社會(huì )發(fā)展的需求。

動(dòng)態(tài)安全監測對于配電網(wǎng)的安全、穩定運行至關(guān)重要, 我國幅員遼闊, 電力設備分布廣、間距大, 利用傳統的技術(shù)手段, 依靠人力難以解決電力系統的動(dòng)態(tài)監測問(wèn)題, 在時(shí)效性上也存在嚴重的不足。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、4G、5G通訊技術(shù), 智能傳感設備, 可實(shí)現動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測。運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能監測傳感設備, 可以7*24小時(shí)不間斷地對監測對象進(jìn)行監測, 并通過(guò)4G、5G實(shí)時(shí)傳輸監測數據至系統平臺, 軟件系統對數據進(jìn)行分析處理, 發(fā)現狀態(tài)異常的設備及時(shí)進(jìn)行報警提示, 并為大數據分析提供基礎數據, 對物理上分散的設備進(jìn)行邏輯上的集中管理。以油浸式變壓器為例, 采用智能監測設備, 可對變壓器的各種運行狀況、運行環(huán)境進(jìn)行監測, 當變壓器溫度異常、油面過(guò)高或過(guò)低、發(fā)生異響時(shí), 都會(huì )被監測設備實(shí)時(shí)監測到, 并將數據實(shí)時(shí)傳輸到系統。相比于人工定期巡檢, 將極大地縮短設備故障的發(fā)現時(shí)間、響應處置時(shí)間, 為快速、準確地發(fā)現故障, 及時(shí)搶修提供了有力的保障。

從發(fā)電企業(yè)的電能生產(chǎn)到終端用戶(hù)的電能消費, 全過(guò)程中必然產(chǎn)生了大量的信息數據, 這些數據包括生產(chǎn)數據、調度數據、運行管理數據、設備狀態(tài)數據、設備管理數據、電能消費數據等等, 這些數據依靠傳統的計算機數據處理方式, 難以采集、存儲、分析利用, 運用大數據、云計算就能很好地解決這個(gè)問(wèn)題, 為配電網(wǎng)運行提供有力的信息支撐和科學(xué)依據。尤其是在配用電環(huán)節, 需要對用戶(hù)的用電特征進(jìn)行數據分析, 進(jìn)而實(shí)現負荷預測、用電調度、有序用電等等。中國大部分地區四季分明, 用電情況也因季節、地域、當地經(jīng)濟發(fā)展狀況而迥異, 對于配電網(wǎng)的運行狀況、用戶(hù)的用電特征、社會(huì )各類(lèi)用戶(hù)對電能的需求, 要有準確的掌握, 才能合理分配電能使用, 發(fā)揮最佳經(jīng)濟效益。這就需要有持續的海量用戶(hù)用電數據做支撐, 進(jìn)行數據分析、數據挖掘, 才能為配電網(wǎng)運行、調度, 合理分配電能提供科學(xué)、準確依據。隨著(zhù)智能電網(wǎng)的發(fā)展, 用戶(hù)的用電信息采集頻次也會(huì )越來(lái)越密, 產(chǎn)生的數據量也遠遠超過(guò)當下, 大數據、云計算的運用是必然的趨勢。

電力系統中的人工智能包含:專(zhuān)家系統、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )、模糊集理論、搜索算法等^[3]。專(zhuān)家系統為報警信號處理、開(kāi)關(guān)操作、電壓控制、故障診斷、恢復控制、運行規劃提供了知識庫, 能夠輔助, 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )具有快速并行處理能力、較強的分類(lèi)能力, 廣泛應用于電力系統的實(shí)時(shí)控制、檢測、診斷、負荷預測、狀態(tài)評估等諸多領(lǐng)域。搜索算法為配電網(wǎng)的建設、調度提供了最優(yōu)化的解決方案。隨著(zhù)人工智能的深度學(xué)習技術(shù)的不斷發(fā)展, 人工智能在故障檢測、維修、調度等多個(gè)領(lǐng)域替代人工將逐漸成為現實(shí)。

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展, 電力自動(dòng)化系統在配電網(wǎng)中的應用得到了大力發(fā)展, 但是隨著(zhù)社會(huì )的不斷發(fā)展, 以及我國是世界大國、體量巨大, 只有不斷地吸收新技術(shù), 并將新技術(shù)與電力自動(dòng)化系統緊密融合, 才能更好地適應社會(huì )的高速發(fā)展。