電力系統(tǒng)電氣工程自動化的智能化應(yīng)用分析

一、電氣自動化在光伏系統(tǒng)方面的運(yùn)用

新時期我國大力發(fā)展新能源，2022年我國光伏發(fā)電新增并網(wǎng)容量達(dá)到87.48GW。同比增長為59.27%。電氣自動化技術(shù)在電力行業(yè)中發(fā)揮十分積極的作用，如提高工作效率、減少人力負(fù)擔(dān)，避免人為失誤，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全，因此電氣自動化技術(shù)推動整個電力行業(yè)的發(fā)展。電氣自動化技術(shù)在太陽能光伏建筑、水泵系統(tǒng)的運(yùn)用主要體現(xiàn)在通信與監(jiān)控軟件方面，在現(xiàn)階段，常見的通訊方式有串口、通用分組無線服務(wù)技術(shù)、北斗無線通訊技術(shù)等。太陽能光伏建筑與水泵系統(tǒng)涉及大量的電池板數(shù)，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行當(dāng)中，出現(xiàn)故障難以發(fā)現(xiàn)。為確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，借助智能技術(shù)，通過電氣自動化技術(shù)來實(shí)時監(jiān)控太陽能電池板，在發(fā)現(xiàn)故障的基礎(chǔ)上第一時間反饋監(jiān)測情況，能靈活使用監(jiān)控軟件和通信設(shè)備來為太陽能光伏建筑的安全運(yùn)行提供保證。

以交流220V并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)為例，這種系統(tǒng)多運(yùn)用在居民屋頂中，裝機(jī)功率在8KW左右，在當(dāng)前發(fā)展速度非?？?，部分小型光伏電都是自發(fā)自用，需要安裝防逆流保護(hù)裝置來保證電網(wǎng)并網(wǎng)的穩(wěn)定。光伏電站的規(guī)模比較小，建筑場所十分分散，因此可使用云平臺管理光伏電站，目前市場上常用安科瑞這一類系統(tǒng)來進(jìn)行管理。

表1  安科瑞云平臺管理系統(tǒng)

智能網(wǎng)關(guān) ANet- 1E1S1-4G 嵌入式1inux系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通訊方式具備Socket方式，支持XML格式壓縮上傳，提供AES加密及MD5身份認(rèn)證等安全需求，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，支持Modbus、ModbusTCP、DL/ T645- 1997、DL/T645- -2007、101、 103、104協(xié)議 平臺逆變器數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)上傳

防逆流裝置 ACR1OR--D1OTE 防止光伏系統(tǒng)向電網(wǎng)輸送功率,用于單相光伏發(fā)電系統(tǒng)

光伏運(yùn)維云平臺 AcrelCloud- 1200 監(jiān)測光伏發(fā)電功率、發(fā)電量、功率

曲線、發(fā)電日月年報表、設(shè)備信息、

故障報警、氣象數(shù)據(jù)等

用戶逆變器 華為戶用逆變器SUN2000-5/6/8/10/12KTL-M1

固德威GW8000-DT

錦浪GCI-1P (4-6)K，GCI-1P (9-10)K

RS485

光伏電站并網(wǎng)后，需要監(jiān)測并網(wǎng)點(diǎn)的電能質(zhì)量，所監(jiān)測的內(nèi)容有電源頻率以及電源電壓大小，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)電壓平衡情況，如電壓驟升/降、中斷、諧波、閃變等。通常需要安裝單獨(dú)的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。部分自發(fā)的光伏電站是余電不上網(wǎng)模式，這種類型就需要安裝防逆流保護(hù)裝置來保證電網(wǎng)輸送電。在電氣自動化技術(shù)的支持下，利用電力監(jiān)控軟件來對整個光伏電站的信息進(jìn)行監(jiān)控，通過智能數(shù)據(jù)以圖形或者數(shù)據(jù)的形式展示電站的詳細(xì)情況，如電站環(huán)境參數(shù)、實(shí)時信息、發(fā)電量等。操作人員只需要控制主界面即可實(shí)現(xiàn)光伏列陣現(xiàn)場環(huán)境的實(shí)時監(jiān)控，了解室外的溫度值、風(fēng)速、風(fēng)向等[1]。

二、新一代集控站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用

新時期的管理監(jiān)控需要各種技術(shù)支持，新一代集控站設(shè)備監(jiān)控管理平臺具備諸多功能，系統(tǒng)功能強(qiáng)大而穩(wěn)定，系統(tǒng)上任何單一的故障都不會導(dǎo)致系統(tǒng)功能的喪失。如果主機(jī)出現(xiàn)故障系統(tǒng)就會將主機(jī)主動切換到正常的備用服務(wù)器，幫助操作人員查詢設(shè)備工作狀態(tài)，提供節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行風(fēng)險、運(yùn)行數(shù)據(jù)的匯總和存儲。

系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)和應(yīng)用管理要具備運(yùn)行狀態(tài)信息獲取接口，集控系統(tǒng)是按照新一代高可靠變電站二次系統(tǒng)頂層設(shè)計要求所進(jìn)行建設(shè)的專用設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)。通常變電站接入集控系統(tǒng)之后，系統(tǒng)具備開關(guān)儲能機(jī)構(gòu)打壓、刀閘電機(jī)電源故障等設(shè)備，在使用的過程可以完整接入保護(hù)信息、故障錄波、機(jī)器人等信息，共同接入站端一次、二次以及輔助設(shè)備監(jiān)控信息。為實(shí)現(xiàn)全景監(jiān)控，在現(xiàn)階段的基礎(chǔ)上，人們還在不斷修編、完善變電站典型監(jiān)控信息， 通過“告警信號+視頻畫面+在線監(jiān)測”的多維度信息，為監(jiān)控人員的監(jiān)控管理提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

三、電力系統(tǒng)的智能配網(wǎng)服務(wù)

配電網(wǎng)是連接客戶的最后一公里，在新時期配電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型一直受到人們的重視，怎樣將碎片化的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)合、運(yùn)用起來，充分發(fā)揮其價值，讓數(shù)字技術(shù)和業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)深度融合，是配電網(wǎng)可視化平臺建設(shè)的意義。在現(xiàn)代化時期，電力系統(tǒng)的配網(wǎng)智能已經(jīng)十分常見，如配網(wǎng)主動搶修服務(wù)，在配網(wǎng)出現(xiàn)問題之后，智能化系統(tǒng)會在短時間之內(nèi)精準(zhǔn)定位故障，形成停電影響客戶清單，通過媒介一鍵式發(fā)送停電信息，安撫客戶的情緒。在這一段時間之內(nèi)，系統(tǒng)的故障會在第一時間內(nèi)得到處理。

電網(wǎng)自動駕駛，主要指用戶負(fù)荷、發(fā)電能力、輸送潮流實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)測的過程，依托各種智能化技術(shù)來自動監(jiān)測電網(wǎng)故障，及時發(fā)出提醒，盡可能規(guī)避可能存在的電網(wǎng)風(fēng)險，實(shí)現(xiàn)自動尋優(yōu)和自主調(diào)度，在最大程度上保證供電的可靠與完整。

表2 某新區(qū)數(shù)字化主動配電網(wǎng)

某新區(qū)數(shù)字化主動配電網(wǎng)

三大特征 電網(wǎng)運(yùn)行、能力領(lǐng)先 業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)、效率領(lǐng)先 市場運(yùn)營、水平領(lǐng)先

綠色城市 堅強(qiáng)電網(wǎng) 業(yè)務(wù)業(yè)態(tài) 信息技術(shù) 市場多元 機(jī)制創(chuàng)新

六大引擎 主動規(guī)劃 主動控制 主動感知 主動管理 主動服務(wù) 主動響應(yīng)

能源網(wǎng)架 信息支持 價值創(chuàng)新

四、電力系統(tǒng)中電力大數(shù)據(jù)的使用

（一）數(shù)據(jù)的聯(lián)機(jī)挖掘

電力系統(tǒng)不斷發(fā)展，在系統(tǒng)當(dāng)中，輸送電力與分配電力的不同環(huán)節(jié)，都會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，包含能量數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)等等，覆蓋不同的時間尺度，是電力領(lǐng)域內(nèi)能夠使用的具備顯著價值的資源。電網(wǎng)為健康可持續(xù)運(yùn)行，電網(wǎng)運(yùn)行與設(shè)備監(jiān)測、營銷數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)都在現(xiàn)代技術(shù)的支持下不斷的收集，另外電網(wǎng)外部的公共服務(wù)數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、電動汽車充換電等數(shù)據(jù)都由不同單位、不同部門收集，數(shù)據(jù)整體上呈現(xiàn)出分別放置和分別管理的特征。在這種背景下，通過電力大數(shù)據(jù)中心進(jìn)行升級，成為能源大數(shù)據(jù)，這可以改善過去設(shè)備獨(dú)立感知、獨(dú)立管理數(shù)據(jù)的局面，打破的數(shù)據(jù)“孤島”現(xiàn)狀，建立起互聯(lián)互通的數(shù)據(jù)環(huán)境[2]。

（二）電力大數(shù)據(jù)的使用場景

在企業(yè)使用中，企業(yè)可以通過營銷系統(tǒng)對海量數(shù)據(jù)建立起算法，得到復(fù)工指數(shù)，通過動態(tài)監(jiān)測了解到企業(yè)的生產(chǎn)情況，類似的數(shù)據(jù)產(chǎn)品可以幫助市場上很多企業(yè)的管理。按照階段性特征，可以將復(fù)工電力指數(shù)劃分為不同的區(qū)間，根據(jù)電力復(fù)工指數(shù)，從指標(biāo)趨勢、指標(biāo)構(gòu)成、時間節(jié)點(diǎn)等角度入手，分析行業(yè)和解析企業(yè)的復(fù)工復(fù)產(chǎn)水平，有利于企業(yè)節(jié)前節(jié)后的管理。通常這種系統(tǒng)也可以為政府所用，為政府的管理奠定基礎(chǔ)。

在新時期環(huán)保也成為重點(diǎn)難，在2020年生態(tài)環(huán)境部門與國家電網(wǎng)公司簽署了《電力大數(shù)據(jù)助力打贏打好污染防治攻堅戰(zhàn)戰(zhàn)略合作協(xié)議》，該協(xié)議的簽訂開啟了“電力大數(shù)據(jù)+環(huán)?！钡男滦铜h(huán)保模式。在現(xiàn)實(shí)運(yùn)用當(dāng)中，環(huán)保部門提供不合格的排污企業(yè)名單，電力公司可以從電力大數(shù)據(jù)平臺當(dāng)中查詢各種數(shù)據(jù)，與所構(gòu)建的排污企業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，鎖定可疑的企業(yè)，這對新時期的環(huán)保事業(yè)有很大的幫助[3]。電力系統(tǒng)的智能化技術(shù)也可以幫助普查人員開展工作，當(dāng)普查人員入戶開展工作的時候，如果遇到家中無人，則可以使用APP掃描住戶的電能表，通過掃描后生成的紅、黃、綠來查詢該住戶的用電情況，可以了解到用戶的正常用電與間歇用電的情況，可以精準(zhǔn)的識別空置人員、候鳥人群、正常住戶。這樣方便普查人員精準(zhǔn)上門的查詢，保證普查工作的進(jìn)度。

隨著現(xiàn)代化發(fā)展，“電力+旅游”逐步興起，通過行業(yè)用電數(shù)據(jù)，從電力角度評價旅游景區(qū)與周邊產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況，為景區(qū)與地方政府部門的旅游發(fā)展做規(guī)劃。利用大數(shù)據(jù)分析來了解電力使用情況，實(shí)現(xiàn)對整個轄區(qū)內(nèi)旅游產(chǎn)業(yè)的監(jiān)測，彌補(bǔ)當(dāng)前依靠門票銷量來監(jiān)測的手段，可以真實(shí)反映上下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展情況，可輔助政府部門進(jìn)行精準(zhǔn)決策。

五、電力系統(tǒng)在智慧工地中的應(yīng)用

在現(xiàn)代技術(shù)支持下，智慧工地應(yīng)運(yùn)而生。智慧工地是基于信息技術(shù)和智能技術(shù)誕生的，以傳感技術(shù)、人工智能、信息技術(shù)為支持，在電力系統(tǒng)中的使用可以實(shí)現(xiàn)對施工現(xiàn)場的動態(tài)管理，為企業(yè)的發(fā)展、施工提供參考。在電力系統(tǒng)的支持下，打造精準(zhǔn)感知、信息協(xié)同處理、使用靈活建設(shè)平臺是進(jìn)行電網(wǎng)工程建設(shè)的重要根基。智慧工地是新興概念，主要是指利用智慧化和信息化的方式建設(shè)工程，圍繞科學(xué)管理、智能生產(chǎn)進(jìn)行，構(gòu)建智慧化的工程建設(shè)生態(tài)圈[4]。智慧工地下的工程建設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)對工程的全方面、可視化管理，具體的使用場景有：

（一）引進(jìn)BIM技術(shù)

在前期規(guī)劃階段，建筑工地實(shí)際情況比較復(fù)雜。通過BIM建模，對施工場地內(nèi)的功能進(jìn)行合理區(qū)分，道路的走向、設(shè)備布置等進(jìn)行模擬，確保人車可以有效分離，讓施工現(xiàn)場可以有序進(jìn)行。設(shè)計方面，施工過程變化比較大，存在設(shè)計變更的可能，通過BIM可以改善這一情況，讓業(yè)主、施工方、監(jiān)理、設(shè)計等各方協(xié)同參與設(shè)計變更環(huán)節(jié)。通過線上可以吹里更多問題。施工管理方面，使用BIM平臺對施工組織、方案進(jìn)行可視化分析，及時了解施工中的不足，對復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行模擬，可以減少施工中的奉獻(xiàn)。通常選擇WBS與BIM構(gòu)建關(guān)聯(lián)的方式，將施工組織策劃精確到構(gòu)建級別，平臺可以根據(jù)關(guān)鍵的WBS進(jìn)行自動的模擬，同時根據(jù)相關(guān)的進(jìn)度、造價進(jìn)行分析。進(jìn)度管理方面，將進(jìn)度管理通過上報施工計劃，在監(jiān)理單位審核之后，BIM模型直接展示進(jìn)度，配合一手的基礎(chǔ)信息自動統(tǒng)計、分析。在項目運(yùn)維階段，使用BIM交底清單，主要針對設(shè)備運(yùn)維、設(shè)施管理等方面的內(nèi)容開展，包含設(shè)施、消防、BA系統(tǒng)等，充分涵蓋不同運(yùn)營環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。

（二）工作環(huán)境的重要性

工作環(huán)境對建筑工人的身心健康有著深遠(yuǎn)的影響。正因?yàn)槿绱耍瑢ぷ鳝h(huán)境進(jìn)行精細(xì)的監(jiān)測和職業(yè)健康管理顯得尤為重要?；凇爸腔郜F(xiàn)場”的理念，現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)場環(huán)境的實(shí)時監(jiān)測。以粉塵顆粒檢測為例，這一功能主要體現(xiàn)在以下幾個方面。首先，小時數(shù)據(jù)模塊。這個模塊負(fù)責(zé)采集PM2.5和PM10的小時平均值數(shù)據(jù)，并儲存在小時表中，這些數(shù)據(jù)支持按周期、按月以及按日進(jìn)行查詢，同時還支持Excel的導(dǎo)出功能，這無疑極大地便利了用戶對數(shù)據(jù)的分析和管理[5]。其次，日常數(shù)據(jù)模塊。每天清晨，這個模塊都會采集前一天儀器的PM2.5和PM10的平均值，并儲存在日數(shù)據(jù)表中。用戶可以根據(jù)時間段，按年或按月檢索這些數(shù)據(jù)。同樣，這個模塊也提供了Excel的導(dǎo)出功能，并且支持在表格和圖像之間進(jìn)行切換，使得數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)方式更加靈活多樣。

六、結(jié)語

綜上所述，智能化技術(shù)在電氣工程自動化控制中的運(yùn)用，可以充分利用現(xiàn)代智能技術(shù)的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的高度統(tǒng)一收集、精準(zhǔn)分析，保證電網(wǎng)的高效管理。新時期現(xiàn)代工藝不斷發(fā)展進(jìn)步，智能化技術(shù)逐步可視化，對信息交互要求增加，智能技術(shù)的發(fā)現(xiàn)為電力系統(tǒng)的信息處理奠定了良好基礎(chǔ)。

本文來源：《產(chǎn)品可靠性報告》http://k2057.cn/w/kj/32519.html