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        電力系統電氣工程自動化的智能化應用分析

        作者:鄧興彥,季亞楓來源:《產品可靠性報告》日期:2024-02-05人氣:305

        一、電氣自動化在光伏系統方面的運用

        新時期我國大力發展新能源,2022年我國光伏發電新增并網容量達到87.48GW。同比增長為59.27%。電氣自動化技術在電力行業中發揮十分積極的作用,如提高工作效率、減少人力負擔,避免人為失誤,保證電力系統的穩定與安全,因此電氣自動化技術推動整個電力行業的發展。電氣自動化技術在太陽能光伏建筑、水泵系統的運用主要體現在通信與監控軟件方面,在現階段,常見的通訊方式有串口、通用分組無線服務技術、北斗無線通訊技術等。太陽能光伏建筑與水泵系統涉及大量的電池板數,在電力系統的運行當中,出現故障難以發現。為確保系統穩定運行,借助智能技術,通過電氣自動化技術來實時監控太陽能電池板,在發現故障的基礎上第一時間反饋監測情況,能靈活使用監控軟件和通信設備來為太陽能光伏建筑的安全運行提供保證。

        以交流220V并網的光伏發電系統為例,這種系統多運用在居民屋頂中,裝機功率在8KW左右,在當前發展速度非???,部分小型光伏電都是自發自用,需要安裝防逆流保護裝置來保證電網并網的穩定。光伏電站的規模比較小,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來進行管理。

        表1  安科瑞云平臺管理系統

        智能網關 ANet- 1E1S1-4G 嵌入式1inux系統,網絡通訊方式具備Socket方式,支持XML格式壓縮上傳,提供AES加密及MD5身份認證等安全需求,支持斷點續傳,支持Modbus、ModbusTCP、DL/ T645- 1997、DL/T645- -2007、101、 103、104協議 平臺逆變器數據采集、數據上傳

        防逆流裝置 ACR1OR--D1OTE 防止光伏系統向電網輸送功率,用于單相光伏發電系統

        光伏運維云平臺 AcrelCloud- 1200 監測光伏發電功率、發電量、功率

        曲線、發電日月年報表、設備信息、

        故障報警、氣象數據等

        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

        光伏電站并網后,需要監測并網點的電能質量,所監測的內容有電源頻率以及電源電壓大小,通過監測數據可以發現電壓平衡情況,如電壓驟升/降、中斷、諧波、閃變等。通常需要安裝單獨的電能質量監測裝置。部分自發的光伏電站是余電不上網模式,這種類型就需要安裝防逆流保護裝置來保證電網輸送電。在電氣自動化技術的支持下,利用電力監控軟件來對整個光伏電站的信息進行監控,通過智能數據以圖形或者數據的形式展示電站的詳細情況,如電站環境參數、實時信息、發電量等。操作人員只需要控制主界面即可實現光伏列陣現場環境的實時監控,了解室外的溫度值、風速、風向等[1]。

        二、新一代集控站設備監控系統的運用

        新時期的管理監控需要各種技術支持,新一代集控站設備監控管理平臺具備諸多功能,系統功能強大而穩定,系統上任何單一的故障都不會導致系統功能的喪失。如果主機出現故障系統就會將主機主動切換到正常的備用服務器,幫助操作人員查詢設備工作狀態,提供節點的運行風險、運行數據的匯總和存儲。

        系統節點和應用管理要具備運行狀態信息獲取接口,集控系統是按照新一代高可靠變電站二次系統頂層設計要求所進行建設的專用設備監控系統。通常變電站接入集控系統之后,系統具備開關儲能機構打壓、刀閘電機電源故障等設備,在使用的過程可以完整接入保護信息、故障錄波、機器人等信息,共同接入站端一次、二次以及輔助設備監控信息。為實現全景監控,在現階段的基礎上,人們還在不斷修編、完善變電站典型監控信息, 通過“告警信號+視頻畫面+在線監測”的多維度信息,為監控人員的監控管理提供可靠的數據支持。

        三、電力系統的智能配網服務

        配電網是連接客戶的最后一公里,在新時期配電網數字化轉型一直受到人們的重視,怎樣將碎片化的配電網數據結合、運用起來,充分發揮其價值,讓數字技術和業務實現深度融合,是配電網可視化平臺建設的意義。在現代化時期,電力系統的配網智能已經十分常見,如配網主動搶修服務,在配網出現問題之后,智能化系統會在短時間之內精準定位故障,形成停電影響客戶清單,通過媒介一鍵式發送停電信息,安撫客戶的情緒。在這一段時間之內,系統的故障會在第一時間內得到處理。

        電網自動駕駛,主要指用戶負荷、發電能力、輸送潮流實現精準預測的過程,依托各種智能化技術來自動監測電網故障,及時發出提醒,盡可能規避可能存在的電網風險,實現自動尋優和自主調度,在最大程度上保證供電的可靠與完整。

        表2 某新區數字化主動配電網

        某新區數字化主動配電網

        三大特征 電網運行、能力領先 業務運轉、效率領先 市場運營、水平領先

        綠色城市 堅強電網 業務業態 信息技術 市場多元 機制創新

        六大引擎 主動規劃 主動控制 主動感知 主動管理 主動服務 主動響應

        能源網架 信息支持 價值創新

        四、電力系統中電力大數據的使用

        (一)數據的聯機挖掘

        電力系統不斷發展,在系統當中,輸送電力與分配電力的不同環節,都會產生海量的數據,包含能量數據、控制數據、用戶數據等等,覆蓋不同的時間尺度,是電力領域內能夠使用的具備顯著價值的資源。電網為健康可持續運行,電網運行與設備監測、營銷數據、管理數據都在現代技術的支持下不斷的收集,另外電網外部的公共服務數據、氣象數據、電動汽車充換電等數據都由不同單位、不同部門收集,數據整體上呈現出分別放置和分別管理的特征。在這種背景下,通過電力大數據中心進行升級,成為能源大數據,這可以改善過去設備獨立感知、獨立管理數據的局面,打破的數據“孤島”現狀,建立起互聯互通的數據環境[2]。

        (二)電力大數據的使用場景

        在企業使用中,企業可以通過營銷系統對海量數據建立起算法,得到復工指數,通過動態監測了解到企業的生產情況,類似的數據產品可以幫助市場上很多企業的管理。按照階段性特征,可以將復工電力指數劃分為不同的區間,根據電力復工指數,從指標趨勢、指標構成、時間節點等角度入手,分析行業和解析企業的復工復產水平,有利于企業節前節后的管理。通常這種系統也可以為政府所用,為政府的管理奠定基礎。

        在新時期環保也成為重點難,在2020年生態環境部門與國家電網公司簽署了《電力大數據助力打贏打好污染防治攻堅戰戰略合作協議》,該協議的簽訂開啟了“電力大數據+環?!钡男滦铜h保模式。在現實運用當中,環保部門提供不合格的排污企業名單,電力公司可以從電力大數據平臺當中查詢各種數據,與所構建的排污企業監測數據進行對比,鎖定可疑的企業,這對新時期的環保事業有很大的幫助[3]。電力系統的智能化技術也可以幫助普查人員開展工作,當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上門的查詢,保證普查工作的進度。

        隨著現代化發展,“電力+旅游”逐步興起,通過行業用電數據,從電力角度評價旅游景區與周邊產業的發展情況,為景區與地方政府部門的旅游發展做規劃。利用大數據分析來了解電力使用情況,實現對整個轄區內旅游產業的監測,彌補當前依靠門票銷量來監測的手段,可以真實反映上下游產業鏈的發展情況,可輔助政府部門進行精準決策。

        五、電力系統在智慧工地中的應用

        在現代技術支持下,智慧工地應運而生。智慧工地是基于信息技術和智能技術誕生的,以傳感技術、人工智能、信息技術為支持,在電力系統中的使用可以實現對施工現場的動態管理,為企業的發展、施工提供參考。在電力系統的支持下,打造精準感知、信息協同處理、使用靈活建設平臺是進行電網工程建設的重要根基。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工程,圍繞科學管理、智能生產進行,構建智慧化的工程建設生態圈[4]。智慧工地下的工程建設,可以實現對工程的全方面、可視化管理,具體的使用場景有:

        (一)引進BIM技術

        在前期規劃階段,建筑工地實際情況比較復雜。通過BIM建模,對施工場地內的功能進行合理區分,道路的走向、設備布置等進行模擬,確保人車可以有效分離,讓施工現場可以有序進行。設計方面,施工過程變化比較大,存在設計變更的可能,通過BIM可以改善這一情況,讓業主、施工方、監理、設計等各方協同參與設計變更環節。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、方案進行可視化分析,及時了解施工中的不足,對復雜節點進行模擬,可以減少施工中的奉獻。通常選擇WBS與BIM構建關聯的方式,將施工組織策劃精確到構建級別,平臺可以根據關鍵的WBS進行自動的模擬,同時根據相關的進度、造價進行分析。進度管理方面,將進度管理通過上報施工計劃,在監理單位審核之后,BIM模型直接展示進度,配合一手的基礎信息自動統計、分析。在項目運維階段,使用BIM交底清單,主要針對設備運維、設施管理等方面的內容開展,包含設施、消防、BA系統等,充分涵蓋不同運營環節,實現遠程操控。

        (二)工作環境的重要性

        工作環境對建筑工人的身心健康有著深遠的影響。正因為如此,對工作環境進行精細的監測和職業健康管理顯得尤為重要?;凇爸腔郜F場”的理念,現場環境監測子系統能夠實現對現場環境的實時監測。以粉塵顆粒檢測為例,這一功能主要體現在以下幾個方面。首先,小時數據模塊。這個模塊負責采集PM2.5和PM10的小時平均值數據,并儲存在小時表中,這些數據支持按周期、按月以及按日進行查詢,同時還支持Excel的導出功能,這無疑極大地便利了用戶對數據的分析和管理[5]。其次,日常數據模塊。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,并儲存在日數據表中。用戶可以根據時間段,按年或按月檢索這些數據。同樣,這個模塊也提供了Excel的導出功能,并且支持在表格和圖像之間進行切換,使得數據的呈現方式更加靈活多樣。

        六、結語

        綜上所述,智能化技術在電氣工程自動化控制中的運用,可以充分利用現代智能技術的優勢,實現對數據的高度統一收集、精準分析,保證電網的高效管理。新時期現代工藝不斷發展進步,智能化技術逐步可視化,對信息交互要求增加,智能技術的發現為電力系統的信息處理奠定了良好基礎。


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