电力系统自动化的计算机技术应用及设计研究

赵 剑，邓 昱

（国电南瑞南京控制系统有限公司，江苏 南京 211106）

在经济社会高速发展的过程中，我国对电力资源的需求量逐渐增加，因此对电力资源供给质量提出了更高要求，有效利用现代化高新科技保障电力系统安全运行是系统升级发展的大方向。在电力运行中合理运用计算机技术，能够进一步简化电力系统操作程序，最大限度减少工作人员的工作压力。同时，在计算机技术自动化系统下可以实时监控设备运行情况，以此达到确保系统正常运行目标。为此，研究计算机技术应用策略对电力系统运行而言有着促进意义。

电力系统自动化技术是计算机技术发展过程中逐渐出现的新技术，将自动化系统应用到实际工作中，能够实时监测电力设备的运行情况，并且会将运行数据显示到中央控制系统中。该系统收到相关数据后，就可以自行调控设备运行方案。如果发现设备故障隐患就会自动发出警报，以便电站工作人员可以及时处理问题，确保电力系统能够数据化、智能化发展，进而提高电力供应质量。结合实际情况而言，电力系统自动化具有以下优势：一是建立自动化电网调度系统以后，该系统可以结合电网实际运行情况自动调节配电工作，保证电力资源调度的一致性；
二是运用电力系统自动化技术能够实时监测电力设备运行情况，从而及时调整电力系统运行方案，以保证设备稳定运作；
三是使用自动化系统后，可以对各部门和不同设备之间构建良好的通信渠道，以促进部门和设备之间的协调性，进而促进设备稳定运行[1]。电力系统运行状态及其转换如图1所示。

2.1 电网调度自动化

电力资源调度效果是保证电力供给质量的主要原因之一。现阶段，我国电网调度管理模式一共有5个层次，从国家到地方都实施了明确的管理制度。这些年来，科学技术发展速度不断加快，自动化技术和计算机技术逐渐引入到管理体系中，而电站工作人员也可以借助终端设备和计算机技术进行电网调度的自动化控制。目前，我国电网调度自动化的形成主要依靠于终端服务器和电网核心计算机控制网络，再加上变电器终端设备和工作站的配合，实现了及时接收和采集电网运行情况，并第一时间传送到核心控制网络中，通过控制系统集中处理后自动调整电网调度规划[2]。在整个过程中，合理评估电力系统运行情况是最关键的部分，因此我国研究人员要在工作当中充分考量我国电力系统现代化发展情况以及我国电力系统运行的实际要求，并以此为参考依据不断创新优化电网运行检测方案，进而促进电网调度自动化运作的稳定性。电力系统运行要求如表1所示，其中220 kV电力系统可参照110 kV电力系统执行。

表1 电力系统运行要求

2.2 变电站控制自动化

变电站在电力系统中的工作主要是配合输电线路的运作，保证将电力资源运输到用户设备中。传统变电站的主要管理模式是采取人工联系电力用户和发电站，这样的工作模式需要投入大量的物力、人力资源，并且工作效率很低。另外，在实际工作中采用人工管理模式并不能实时监控电能运输状态，这也致使维护人员不能及时发现变电站设备和线路中存在的故障，更不能及时处理这些问题。而将计算机技术应用于电力系统以后，可以自动化、智能化改造系统运行模式，进而减少电站工作人员的工作压力，同时在现代科技设备支持下有效提高变电站的工作质量。积极应用计算机系统，能够实现对电网传输的实时监控，如果出现故障就会自动警报，并准确定位故障位置和相关数据，并在数据库的配合下，运维人员可以快速掌握历史维修记录，并以此编制有效的故障排除方案，保证变电站的安全运行[3]。

3.1 设计原则

在电力系统自动化运维模式中对计算机技术的应用设计要坚守以下几个原则。

（1）规范性。在实际工作中，技术人员要落实国家实施的外网移动交互平台规范制度，从实际出发确保电力系统自动化运维体系的设计质量，同时保证设计效果达到规范化、结构化以及标准化要求。

（2）提高技术的成熟性。在实际设计过程中，相关技术人员要重视技术层面问题，使用我国最先进成熟的技术，以此保证该技术的应用能够推动电力系统供应质量的提升，同时达到未来市场变动发展标准。

（3）提高可靠性和效率性。当自动化运维系统进入运行状态后，需要集中整理海量数据，为此，技术人员开发和应用的相关技术必要具备超高的有效性。

3.2 自动化系统技术架构的设计

结合上述设计原则，得到如图2所示的系统技术架构。该架构一共5层，每层的数据交互和通信都需要依靠远程通信技术和中间件。

图2 自动运维系统技术架构

由图2可知，自动运维系统技术架构由基础设施层、代理层、服务层、接口层以及管理层组成。基础设施层是整体架构中最底层的保障，其主要借助云平台和物理设备等基础设备进行各种操作，运维对象有云平台虚拟主机和物理主机。代理层具备了监控、巡检以及部署等性能，每个模块都是独立运行的，能够单独进行工作规划。服务层在实际使用中其每个模块的工作模式基本相似，各功能模块可以在服务接口下进行消息接收，以连接管理层和服务引擎。通过服务引擎向数据库中传输处理后的管理基本情况[4]。

3.3 系统部署内容

对于部署内容的规划，自动化运维系统的设计主要有拓扑部署和容量规划2大层面。其中，部署拓扑部分主要面向于系统中的物理节点，也就是代理节点和控制节点，系统部署拓扑如图3所示。代理节点和控制节点之间互补，如果控制节点产生负载超高现象，就可以使用代理节点分担压力，辅助系统集中处理数据信息。如果产生因为防火墙等问题造成了控制节点难以管理受控节点时，应使用代理节点间接控制。

图3 系统部署拓扑

设计人员在设计中要提高规划内容的针对性。各部件的保存目的如下：一是操作系统的运用需要安装相应的软件和系统，因此自动部署组件要为其保留足够空间；
二是在运行中，自动化任务执行组件、配置组件、巡检组件需要实时记录任务实行情况，因此需要足够空间进行存储；
三是自动化监控报警组件需要有效记录监控环节的相关数据、变动情况以及报警信息等，因此需要宽裕的存储空间[5]。

由此可见，设计人员在设计工作中需要重视自动化监控警报组件的空间大小设计，为了达到保存目的，设计人员可以采用周期性方法设定监控项数据保存，例如设定1个工作日为周期循环。另外，要设置趋势数据保存周期，结合数据变化和实际需求，便以1个月为周期循环时间。规划设计系统容量还需要参考主机数量和实际任务实行量进行评估计算，其计算结果如表2所示。根据目前实际需求和未来发展形势进行评估，其数据库容量应保证在500 GB左右。

表2 系统数据量估算结果

4.1 图像技术

无线视频和红外视频成像技术在电力系统图像的广泛使用中，电力系统对于图像质量和信息呈现要求逐渐提高，虽然不能在短时内获得很多复杂图像信息，但是需要做到缩短电力系统图像信息收集和系统安全问题解决时间。这就需要深入研究我国图像识别技术智能化发展模式，以推动我国电力系统图像信息处理速度，保证图像识别技术和其他电力系统技术协调发展，进而提升输电线路运行的稳定性。

4.2 智能网络技术

应用智能变电网络管理技术能够有效推动电力系统的自动化管理和智能化运行。智能网络技术可以将机组的电力配电、发电、输电、调度以及用户远程管理集中化管理，以此充分展示智能化控制技术的特征。现阶段，智能变电站系统的主要管理工作就是全面整合计算机智能技术的应用和智能时间表的远程监控。而电力系统用户可以通过远程技术快速实现电力输送，还可以在大型变电站的智能化下自动调整温度，以此保证系统运行的稳定性。构建有效的智能电力网络管理体系，可以促使电力网智能化的快速建成，要想实现这一目标必须要合理使用和普及计算机网络技术。在计算机技术支撑下采集大量管理信息，以此解析电网运行管理状况，同时可以有效应对管理中的各种问题，进而促进电网系统运行的可靠性。

在现代科学技术发展背景下，基于计算机技术的电力系统自动化技术得到有效使用。在实际使用中，还要不断强化电网调度以及变电站自动化控制等层面的使用效果。同时，在自动化技术支撑下开展运维系统设计工作时，必须要坚持可靠性、有效性、规范性以及技术先进性的设计原则，以此优化系统部署架构，进而提升计算机技术的使用价值和优势。

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