电厂电气集控运行技术的分析

引言：随着电力工业的蓬勃发展,电厂规模不断扩大,电气设备日趋复杂,对安全可靠运行提出了更高要求。电气集控作为电厂二次系统的核心,综合运用计算机技术、通信技术、自动控制技术等,实现对电气一次设备和辅助设备的集中监视和管理,在保障电厂安全经济运行方面发挥着不可替代的作用。当前,以大数据、人工智能、物联网为代表的新一代信息技术蓬勃兴起,为电厂电气集控运行技术的创新发展注入了新的活力。

1、电厂电气集控运行技术的核心构成

1.1 电气一次系统的集控技术

电气一次系统作为电厂电气设备的核心组成部分,其集控运行技术的实现与优化对保障电厂安全稳定运行具有至关重要的作用。开关设备作为一次系统中的关键节点,通过在线监测开关状态、机构特性等关键参数,并利用远程控制技术实现开关的远程分合闸操作,可有效提高设备管理效率和系统可靠性。变压器和互感器作为电能转换和测量的核心设备,采用先进的传感器技术和智能诊断算法,实现设备绝缘、局部放电、油温等关键参数的实时监测和趋势分析,及时发现设备隐患,避免严重事故发生。此外,母线和电缆作为重要的输电通道,通过布置光纤测温、局放监测等装置,实现对其温度场和绝缘状态的实时监测,并根据负荷情况优化线路潮流,防止过负荷运行,提高输电效率和可靠性。

1.2 电气二次系统的集控技术

电气二次系统是电厂电气设备自动化控制和安全防护的关键,其集控运行技术的不断发展和完善,对提升电厂运行水平和管理效率具有重要意义。就继电保护装置而言,采用先进的数字化采样和信号处理技术,实现电气量的高速高精度采集与分析,构建全面的设备状态画像,为继电保护的整定和策略优化提供依据。在此基础上,通过标准化的通信协议实现继电保护信息的上传和共享,便于集中监视和统一管理。测控装置作为二次系统的另一核心组成,应用远程通信和Web服务等技术,实现测控装置的参数远程设置和程序远程下装,提高检修和校验效率。此外,在继电保护和安全自动装置协同方面,应用现代智能算法优化逻辑关系,减少误动和拒动,提高事故处理速度和可靠性[1]。同时,加强安全自动装置在功率控制、低频减载等方面的自适应性,提升电网应急控制水平。

1.3 辅助设备的集控技术

就直流系统而言,合理规划蓄电池的充放电策略,采用均衡管理技术抑制单体电压不一致性,可有效延长蓄电池使用寿命,提高系统可靠性。在此基础上,应用在线监测和故障诊断技术,实时掌握蓄电池健康状态,优化维护策略。备用电源作为事故和检修时的应急电源,采用自动切换技术确保快速可靠投入,并根据负荷特性和优先级合理配置容量,提高备用电源利用率。在消防系统集控方面,综合运用多传感信息融合技术,提高火灾监测的灵敏度和准确性。同时,加强消防设备与其他电气系统的互联互通,构建统一的联动控制策略,确保火灾发生时快速切除事故区域电源,启动消防设施,控制火情蔓延。此外,应用三维可视化和虚拟现实技术,构建消防设备全景管理平台,直观展现当前消防状态,指导应急处置和日常检修。

2、电厂电气集控运行的关键技术创新

2.1 基于大数据分析的设备状态评估方法

随着电厂电气设备智能化水平的不断提升,海量的设备运行数据为精准评估设备健康状态提供了全新的思路和方法。最初,采用分布式数据采集架构和多协议适配技术,实现电气设备运行数据的高效采集与统一管理,并借助数据清洗、特征提取等预处理手段,从原始海量数据中筛选评估相关的高价值信息,为后续分析奠定数据基础。在此基础上,创新性地将机器学习算法引入设备异常诊断领域,通过构建多维度特征空间,训练诸如支持向量机、随机森林等智能诊断模型,可实现设备故障模式的自动分类和根源定位,大幅提升异常诊断的效率和准确率[2]。此外,针对设备剩余寿命预测这一难点,探索融合设备历史运行数据、实时工况和仿真试验数据,建立综合考虑退化机理、应力分布、环境影响等因素的多元预测模型,并通过加速寿命试验等手段进行验证,为设备更新维护策略优化提供重要依据。

2.2 融合人工智能的辅助决策支持系统

面对电气设备智能运维的复杂需求,传统的设备管理系统已难以满足日益增长的辅助决策分析要求,亟须引入人工智能技术,构建新型辅助决策支持系统。在设备故障诊断方面,开创性的运用知识图谱技术,以本体论建模方法构建涵盖设备构成、故障模式、诊断策略等内容的领域知识库,并基于图推理算法实现从故障现象到原因的自动诊断,诊断链条清晰,逻辑严谨。在电气操作策略优化方面,尝试将深度强化学习方法与电网潮流计算相结合,以安全约束和经济性为优化目标,通过设计合理的状态空间、动作空间和回报函数,训练适用于变工况环境的智能操作策略,在复杂场景下辅助值班人员进行快速决策。同时,针对复杂电气系统人机交互需求日益凸显的痛点,大胆创新,设计融合自然语言理解、智能搜索、可视分析等功能的智能交互界面,实现基于语音问答、故障录波解析、拓扑图索引等交互方式,提升系统易用性和人机协同水平。

2.3 支撑电气物联网应用的通信架构革新

电气物联网作为新一代电厂智能化的重要载体,对通信架构提出了全新挑战和要求。其一,针对电厂内部海量传感器部署的实际需求,统筹规划面向全厂覆盖的无线传感器网络,通过科学的节点布局、信道分配和多跳路由设计,在满足实时性和可靠性需求的同时,兼顾网络容量和能耗水平,构建高效可扩展的数据采集通道。在数据传输方面,创新性地引入多源异构数据的边缘计算理念,通过在网络边缘节点配置数据预处理和融合算法,实现数据的就地分析和语义提取,大幅减轻网络负载和时延,提升通信质量。此外,面向电厂通信链路复杂多变的痛点,引入软件定义网络思想,基于业务特征和网络状态,实现通信链路的弹性按需调度,在保障重要业务畅通的同时,提高链路利用率,简化组网部署[3]。同时,充分考虑安全因素,构建纵深防御体系,实现全网信息加密和访问控制,为电气物联网应用构筑坚实的安全屏障。

结束语：电厂电气集控运行技术是一个涉及电力系统、信息技术、自动化控制等多学科交叉的综合性课题,对电力工业的安全、经济运行至关重要。随着大数据、人工智能、物联网等新技术的快速发展和广泛应用,电气集控系统将朝着更加智能化、精细化的方向发展。未来,亟须加强多学科融合创新,突破智能诊断、辅助决策、异构组网等关键技术,为智慧电厂建设提供有力支撑,推动电力工业高质量发展。

参考文献：

[1]李冰浪.火电厂集控运行中电气系统节能优化研究[J].电子元器件与信息技术,2024,8(10):170-172.

[2]吴伟,卢兵,张鑫.发电厂电气集控运行技术分析[J].科技创新与应用,2022,12(33):169-172.

[3]靖长财.基于风险评估的发电厂集控运行专业分析方法及应用[J].神华科技,2019,17(06):44-46.