电气自动化技术在生产运行电力系统中的运用分析

引言

在全球能源转型与数字化浪潮的推动下，电力系统作为国家能源供应的核心枢纽，其稳定运行与高效管理至关重要。电气自动化技术凭借对电力系统的精准监测、智能控制和优化调度能力，成为推动电力行业智能化升级的关键力量。

一、电气自动化技术概述

1.1 电气自动化技术的发展历程

早期，电力系统主要依靠人工操作与简单机械控制，效率低下且易出现人为失误。20 世纪中叶，随着电子技术的兴起，继电器控制系统逐渐应用于电力领域，实现了部分电力设备的自动控制，标志着电气自动化技术的初步形成。进入 21 世纪，计算机技术、网络通信技术与自动化技术深度融合，电气自动化进入智能化发展阶段。

1.2 电气自动化技术的基本构成

电气自动化技术主要由传感器、执行器、控制器和通讯网络四大核心部分构成。传感器作为系统的 “感知器官”，负责采集电力系统中的各类物理量，如电压、电流、温度、压力等，并将其转换为电信号或数字信号。执行器则是系统的 “手脚”，根据控制器的指令，对电力设备进行操作，如断路器的分合闸、电机的启停等。

1.3 电气自动化技术在电力系统中的应用优势

电力系统广泛应用电气自动化技术能够很好地提升电力系统的可控性和运行效率，自动监测系统运行，快速控制电力系统的运转，实时调节电力控制参数，避免人工操作滞后和出现差错。电气自动化技术能够有效节约电力系统的运行费用和维护难度，由于自动化设备的稳定性能降低了设备出现故障的可能性，延长了设备使用寿命，电气自动化系统能够通过系统数据的收集为电力系统的规划和升级提供信息参考。

二、电气自动化技术在生产运行电力系统中的具体运用

2.1 智能电网技术应用

电气自动化技术在智能电网的建设中需要借助信息管理的合理化管理和通信工作来实现，转变电力系统的运行方式。通过一些传感器技术和物联网的依托，实现对智能电网的实时的分析和采集工作，掌握发电、输电、配电等各个环节的海量数据，并且包含电压、电流、设备的状态等相关数据。把这些数据进行合理的分析处理工作，也能为电网运营提供准确性的指导性数据信息。电气自动化技术为电力通信提供了稳定性和高效性。通过光纤通信、5G 等技术手段，依托于电网自动化通信系统的智能路由技术和网络管理系统，使得数据能够从各个节点传输到不同的节点位置，从而实现迅速及时的收集工作。

2.2 变电站自动化技术应用

在变电站自动化技术应用中，电气自动化的主要目标在于实现信息数据搜集与传递以及设备状况监控与故障诊断功能。依据自动化系统的智能化应用模式，会在变电站区域布置大量自动化传感器，对变电站区域范围内的变压器、断路器等设备的运行温度、压力、机械振动等相关数据进行实际采集与传递。以某 220kV 变电站区域为相关自动化系统实现运维管理的具体案例，自动化系统对实际数据每秒采集的条目数在几千条左右，在运维人员工作的计算机界面中，能够充分把握变电站运维过程中的设备运行状况，及时了解故障问题。

2.3 电网调度自动化应用

电网调度自动化是借助电气自动化技术实现对电网运行数据的实时采集与分析处理、负荷预测及优化调度等工作。对实时数据的处理上，调度自动化系统利用 SCADA对分布于电力系统各测点的电压、电流、功率等数据信息进行高频次的采集，在毫秒时间内完成对电网实时运行状态的刷新。调度员通过系统对实时数据的采集，实时掌握电网运行状态，及时处理电网异常运行状态等。

三、电气自动化技术在电力系统应用中的挑战与应对策略

3.1 技术更新换代挑战

新技术、新设备的应用速度较快，加大了电力系统的更新速度，从而对电力系统造成双重负担，与旧系统有关联的设备更新的兼容性欠缺。新技术需要运维人员具备学习能力，而电力企业单位的知识更新速度较慢，一些电力技术人员对人工智能诊断算法以及边缘计算技术等内容不了解，不能有效发挥新设备的作用。

3.2 网络安全挑战

由于电气自动化技术广泛应用，电力网络的复杂度更高，信息安全攻击的风险更为突出。智能电表、分布式电源控制器等网络设备也极易受到黑客攻击，黑客攻击致使电表上传的控制数据被篡改，从而导致影响整个电力系统稳定运行。在电力系统的各个机构内部进行大量的网络数据交流，数据在加密访问方面存在薄弱环节，就导致了诸如用户用电信息数据被泄露或者关键的电力数据遭受盗窃的行为。对于网络安全威胁，采取“纵深防御”的技术。

3.3 设备维护与管理挑战

自动化设备种类多、结构复杂，维护管理工作难度大；自动化设备中的电子元器件较为精密，运行环境要求高，高温高湿等极端天气会加快电气设备电子器件的劣化，设备故障概率增加，全生命周期管理不完善，一些企业缺失自动化设备健康档案，不易实现运维状态的定期检查维护。应对这一问题要实现智能运维。比如，在设备安装必要的状态监测传感器，从而采集振动、温度、电流等信息，通过大数据和数字孪生构建设备健康度评估，主动预警可能发生的设备故障。搭建设备全生命周期管理的管理系统，收集设备采购、安装、维护、报废等环节数据，优化维护资源的有效配置。

3.4 人才培养与引进挑战

现代电气自动化技术的交叉性决定了从业人员素质的要求，但长期以来电工人才供需矛盾突出，高等院校电气自动化教学课程与电工前沿技术脱节，大学生动手实践能力有待提升，不能满足企业对物联网、机器学习、人工智能领域人才的要求。企业文化教育和培训制度不健全，企业内在职职工缺乏专业的技术培训渠道和教育，而且待遇较互联网等企业的人才竞争力不强，使得高素质技术人才大量流失。为解决企业人才匮乏的问题，应积极与高等学校携手合作，培养企业所需“订单式”人才，将企业需求深入到教学课业中。

结语

电气自动化技术是推动电力系统智能化升级的核心动力，其在生产运行中的广泛应用显著提升了电力系统的运行效率与可靠性。尽管当前面临技术迭代、网络安全等挑战，但通过创新技术应用、强化安全防护、完善运维管理与人才培养体系，可有效突破发展瓶颈。随着技术持续创新与深度融合，电气自动化技术将为电力系统的绿色、高效、安全发展注入更强动能。

参考文献

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