电力自动化技术在电力建设中的应用

引言：

随着科技的飞速发展，电力自动化技术已成为现代电力系统的核心组成部分。它融合了计算机技术、通信技术、控制理论等多学科知识，实现了对电力生产过程的实时监控、自动调节和优化管理。在电力建设领域，从发电厂到用户终端，电力自动化技术贯穿始终，深刻改变了传统电力运营模式，极大地提升了整个行业的效率与可靠性。深入研究其在电力建设中的应用具有重要的现实意义。

一、电力自动化技术在发电环节的应用

（一）发电机组自动控制系统

在火力发电厂中，自动化控制系统能够精确监测锅炉的温度、压力、水位等参数，并根据预设值自动调整燃料供给量和风量，确保燃烧过程处于最佳状态，从而提高发电效率并减少污染物排放。对于水力发电站，自动化系统可根据水位变化自动启停水轮机，合理调度水资源，实现能量的最大利用。风力发电场则依靠先进的传感器和算法，实时追踪风向与风速，自动调整风机叶片角度，使风能捕获效率最大化。

（二）厂级监控信息系统（SIS）

该系统整合了全厂各设备的运行数据，为管理人员提供全面的生产状况视图。通过对数据的深度分析，可以发现潜在故障隐患，提前安排维护计划，避免非计划停机造成的损失。同时，SIS 还能辅助进行经济运行分析，优化机组组合与负荷分配，降低发电成本。

二、电力自动化技术在输电环节的应用

（一）智能电网调度自动化系统

智能电网调度自动化系统作为现代电力系统的"大脑"，依托高速光纤通信网络和先进的 EMS（能量管理系统）平台，实现了对全网运行状态的实时监控与智能调度。系统采用分层分布式架构，由主站系统、子站系统和通信网络构成，通过 PMU（同步相量测量装置）和 WAMS（广域测量系统）等技术，能够以毫秒级精度采集全网电压、电流、频率等关键参数。调度中心基于这些实时数据，运用最优潮流算法（OPF）和负荷预测模型，自动生成最优的潮流分布方案，精确调节发电出力与负荷需求，确保电网运行在经济、安全、稳定的最优状态。当电网发生故障时，系统能够通过故障录波分析和智能诊断算法，在 0.1 秒内精确定位故障点，并启动智能隔离与自愈功能，通过备用线路快速恢复非故障区域的供电，将停电范围控制在最小区域，显著提升了供电可靠性。此外，系统还具备预防性控制功能，能够根据气象预警信息提前调整运行方式，有效防范极端天气对电网的影响。

（二）输电线路状态监测装置

输电线路状态监测装置采用物联网技术，在输电线路上部署多种高精度传感器，包括光纤测温传感器、倾角传感器、拉力传感器、图像采集装置等，实现对导线温度、张力、弧垂度、振动频率以及周边环境参数的全方位实时监测。这些监测数据通过 4G/5G 无线通信网络或 OPGW（光纤复合架空地线）实时传输至监控中心，结合大数据分析平台和人工智能算法，能够准确评估线路的健康状况，预测潜在风险。例如，在寒冷地区，系统通过实时监测导线覆冰厚度、环境温度和湿度等参数，结合气象预报数据，能够提前 24 小时预警覆冰风险，并自动启动直流融冰装置或机械除冰方案，有效预防倒塔断线事故的发生。在高温季节，系统能够根据导线温度和环境参数，动态调整线路输送容量，在确保安全的前提下最大限度地提高线路利用率。这些先进的状态监测技术不仅大幅降低了线路运维成本，还将输电线路的故障率降低了 60% 以上，为电网的安全稳定运行提供了有力保障。

三、电力自动化技术在配电环节的应用

（一）配电自动化系统（DAS）

配电自动化系统作为现代智能电网的核心组成部分，主要由馈线自动化、变电站自动化和配变自动化三大模块构成。其中，馈线自动化系统采用先进的 FTU（馈线终端单元）和 DTU（配电终端单元）设备，通过光纤通信网络实现故障的快速定位与隔离。当配电网发生短路故障时，系统能够在毫秒级时间内完成故障区段的精准识别，并通过智能开关的自动操作实现故障隔离，同时启动网络重构功能，利用备用电源快速恢复非故障区域的供电，显著提升了供电可靠性。变电站自动化系统则基于 SCADA（数据采集与监控系统）和 RTU（远程终端单元）技术，实现了对断路器、隔离开关等一次设备的远程监控与操作，同时具备遥测、遥信、遥控、遥调等"四遥"功能，不仅大幅减少了现场运维人员的工作强度，还将变电站的运维效率提升了 40%以上。配变自动化系统通过安装智能监测终端，能够实时采集配电变压器的负载率、电压合格率、三相不平衡度等关键运行参数，为台区改造和配网规划提供数据支撑，有效改善了末端用户的电压质量和供电可靠性。

（二）分布式电源接入管理

在能源结构转型和"双碳"目标的推动下，分布式电源（DER）如光伏发电、小型风电站等呈现爆发式增长。然而，分布式电源的间歇性和波动性特征给配电网的安全稳定运行带来了新的挑战。电力自动化技术为此提供了系统性的解决方案：首先，通过安装智能逆变器控制装置，实现对分布式电源输出功率的精确调节，确保其与电网的同步运行；其次，部署先进能量管理系统（EMS），采用预测控制算法对分布式电源进行集群调度，优化功率平衡；再次，建立分布式电源并网监控平台，实时监测并网点电压、频率等关键参数，确保电能质量符合国家标准。此外，通过配置快速保护装置和自动重合闸设备，有效防范分布式电源接入可能引发的电网故障，提高了配电网的稳定性和可靠性。这些技术措施不仅促进了分布式电源的有序接入，还为构建新型电力系统奠定了重要基础。

四、电力自动化技术在用电环节的应用

（一）高级量测体系（AMI）

作为智能电网的核心组成部分，高级量测体系（AMI）正在重塑传统电力系统的运营模式。智能电表作为 AMI 的基础设备，不仅具备传统电表的基本计量功能，更融合了现代通信技术和数据处理能力。通过双向通信技术，智能电表能够实现实时电价推送、用电数据分析、远程控制等多项智能化功能。用户可通过手机 APP 或网页端随时查看自家用电情况，包括实时用电量、历史用电曲线、电费预测等详细信息，从而合理安排用电计划，实现节能降耗的目标。对供电企业而言，海量的用户侧数据为负荷预测、故障诊断、电网规划等提供了重要依据。通过大数据分析技术，企业能够精准预测负荷需求，优化发电调度策略，提高电网运行效率，降低运营成本。

（二）需求侧响应机制

需求侧响应机制是构建新型电力系统的重要支撑。借助先进的自动化控制系统和智能终端设备，电力企业能够有效引导用户参与电网调峰填谷。在用电高峰时段，通过分时电价、直接负荷控制、经济补偿等多种方式，鼓励大用户主动削减负荷；在用电低谷时段，则通过优惠电价等激励措施，适当增加用电负荷，从而平滑负荷曲线，提高电网整体利用率。这种互动式的管理模式不仅能够缓解电网调峰压力，降低发电成本，还有助于提高可再生能源的消纳能力。通过建立完善的需求侧响应机制，电力市场将朝着更加灵活、高效、可持续的方向发展，为构建新型电力系统奠定坚实基础。

结语

电力自动化技术在电力建设中的应用广泛且深入，从发电到用电各个环节都发挥着重要作用。它有效提升了电力系统的运行效率、可靠性与安全性，促进了资源的优化配置与可持续发展。尽管面临一些挑战，但随着技术的不断进步和完善，这些问题将逐步得到解决。未来，电力自动化技术将继续引领电力行业朝着智能化、数字化方向蓬勃发展，为社会经济发展提供更加坚强可靠的能源支撑。

参考文献：

[1]胡志凌.电力工程技术在智能电网建设中的应用研究[J].自动化应用, 2024, 65(S01):318-320.

[2] 程 炎 . 电 气 工 程 及 其 自 动 化 技 术 在 电 力 企 业 中 的 应 用 [J]. 砖 瓦 世界.2022,(11).DOI:10.3969/j.issn.1002-9885.2022.11.071

[3]柴玉硕,王潇洋.电力工程技术在智能电网建设中的应用[J].通信电源技术, 2024, 41(16):64-66.