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电力系统电气工程自动化的智能化应用分析

作者:邓兴彦,季亚枫来源:《产品可靠性报告》日期:2024-02-05人气:102

一、电气自动化在光伏系统方面的运用

新时期我国大力发展新能源,2022年我国光伏发电新增并网容量达到87.48GW。同比增长为59.27%。电气自动化技术在电力行业中发挥十分积极的作用,如提高工作效率、减少人力负担,避免人为失误,保证电力系统的稳定与安全,因此电气自动化技术推动整个电力行业的发展。电气自动化技术在太阳能光伏建筑、水泵系统的运用主要体现在通信与监控软件方面,在现阶段,常见的通讯方式有串口、通用分组无线服务技术、北斗无线通讯技术等。太阳能光伏建筑与水泵系统涉及大量的电池板数,在电力系统的运行当中,出现故障难以发现。为确保系统稳定运行,借助智能技术,通过电气自动化技术来实时监控太阳能电池板,在发现故障的基础上第一时间反馈监测情况,能灵活使用监控软件和通信设备来为太阳能光伏建筑的安全运行提供保证。

以交流220V并网的光伏发电系统为例,这种系统多运用在居民屋顶中,装机功率在8KW左右,在当前发展速度非常快,部分小型光伏电都是自发自用,需要安装防逆流保护装置来保证电网并网的稳定。光伏电站的规模比较小,建筑场所十分分散,因此可使用云平台管理光伏电站,目前市场上常用安科瑞这一类系统来进行管理。

表1  安科瑞云平台管理系统

智能网关 ANet- 1E1S1-4G 嵌入式1inux系统,网络通讯方式具备Socket方式,支持XML格式压缩上传,提供AES加密及MD5身份认证等安全需求,支持断点续传,支持Modbus、ModbusTCP、DL/ T645- 1997、DL/T645- -2007、101、 103、104协议 平台逆变器数据采集、数据上传

防逆流装置 ACR1OR--D1OTE 防止光伏系统向电网输送功率,用于单相光伏发电系统

光伏运维云平台 AcrelCloud- 1200 监测光伏发电功率、发电量、功率

曲线、发电日月年报表、设备信息、

故障报警、气象数据等

用户逆变器 华为户用逆变器SUN2000-5/6/8/10/12KTL-M1

固德威GW8000-DT

锦浪GCI-1P (4-6)K,GCI-1P (9-10)K

RS485

光伏电站并网后,需要监测并网点的电能质量,所监测的内容有电源频率以及电源电压大小,通过监测数据可以发现电压平衡情况,如电压骤升/降、中断、谐波、闪变等。通常需要安装单独的电能质量监测装置。部分自发的光伏电站是余电不上网模式,这种类型就需要安装防逆流保护装置来保证电网输送电。在电气自动化技术的支持下,利用电力监控软件来对整个光伏电站的信息进行监控,通过智能数据以图形或者数据的形式展示电站的详细情况,如电站环境参数、实时信息、发电量等。操作人员只需要控制主界面即可实现光伏列阵现场环境的实时监控,了解室外的温度值、风速、风向等[1]。

二、新一代集控站设备监控系统的运用

新时期的管理监控需要各种技术支持,新一代集控站设备监控管理平台具备诸多功能,系统功能强大而稳定,系统上任何单一的故障都不会导致系统功能的丧失。如果主机出现故障系统就会将主机主动切换到正常的备用服务器,帮助操作人员查询设备工作状态,提供节点的运行风险、运行数据的汇总和存储。

系统节点和应用管理要具备运行状态信息获取接口,集控系统是按照新一代高可靠变电站二次系统顶层设计要求所进行建设的专用设备监控系统。通常变电站接入集控系统之后,系统具备开关储能机构打压、刀闸电机电源故障等设备,在使用的过程可以完整接入保护信息、故障录波、机器人等信息,共同接入站端一次、二次以及辅助设备监控信息。为实现全景监控,在现阶段的基础上,人们还在不断修编、完善变电站典型监控信息, 通过“告警信号+视频画面+在线监测”的多维度信息,为监控人员的监控管理提供可靠的数据支持。

三、电力系统的智能配网服务

配电网是连接客户的最后一公里,在新时期配电网数字化转型一直受到人们的重视,怎样将碎片化的配电网数据结合、运用起来,充分发挥其价值,让数字技术和业务实现深度融合,是配电网可视化平台建设的意义。在现代化时期,电力系统的配网智能已经十分常见,如配网主动抢修服务,在配网出现问题之后,智能化系统会在短时间之内精准定位故障,形成停电影响客户清单,通过媒介一键式发送停电信息,安抚客户的情绪。在这一段时间之内,系统的故障会在第一时间内得到处理。

电网自动驾驶,主要指用户负荷、发电能力、输送潮流实现精准预测的过程,依托各种智能化技术来自动监测电网故障,及时发出提醒,尽可能规避可能存在的电网风险,实现自动寻优和自主调度,在最大程度上保证供电的可靠与完整。

表2 某新区数字化主动配电网

某新区数字化主动配电网

三大特征 电网运行、能力领先 业务运转、效率领先 市场运营、水平领先

绿色城市 坚强电网 业务业态 信息技术 市场多元 机制创新

六大引擎 主动规划 主动控制 主动感知 主动管理 主动服务 主动响应

能源网架 信息支持 价值创新

四、电力系统中电力大数据的使用

(一)数据的联机挖掘

电力系统不断发展,在系统当中,输送电力与分配电力的不同环节,都会产生海量的数据,包含能量数据、控制数据、用户数据等等,覆盖不同的时间尺度,是电力领域内能够使用的具备显著价值的资源。电网为健康可持续运行,电网运行与设备监测、营销数据、管理数据都在现代技术的支持下不断的收集,另外电网外部的公共服务数据、气象数据、电动汽车充换电等数据都由不同单位、不同部门收集,数据整体上呈现出分别放置和分别管理的特征。在这种背景下,通过电力大数据中心进行升级,成为能源大数据,这可以改善过去设备独立感知、独立管理数据的局面,打破的数据“孤岛”现状,建立起互联互通的数据环境[2]。

(二)电力大数据的使用场景

在企业使用中,企业可以通过营销系统对海量数据建立起算法,得到复工指数,通过动态监测了解到企业的生产情况,类似的数据产品可以帮助市场上很多企业的管理。按照阶段性特征,可以将复工电力指数划分为不同的区间,根据电力复工指数,从指标趋势、指标构成、时间节点等角度入手,分析行业和解析企业的复工复产水平,有利于企业节前节后的管理。通常这种系统也可以为政府所用,为政府的管理奠定基础。

在新时期环保也成为重点难,在2020年生态环境部门与国家电网公司签署了《电力大数据助力打赢打好污染防治攻坚战战略合作协议》,该协议的签订开启了“电力大数据+环保”的新型环保模式。在现实运用当中,环保部门提供不合格的排污企业名单,电力公司可以从电力大数据平台当中查询各种数据,与所构建的排污企业监测数据进行对比,锁定可疑的企业,这对新时期的环保事业有很大的帮助[3]。电力系统的智能化技术也可以帮助普查人员开展工作,当普查人员入户开展工作的时候,如果遇到家中无人,则可以使用APP扫描住户的电能表,通过扫描后生成的红、黄、绿来查询该住户的用电情况,可以了解到用户的正常用电与间歇用电的情况,可以精准的识别空置人员、候鸟人群、正常住户。这样方便普查人员精准上门的查询,保证普查工作的进度。

随着现代化发展,“电力+旅游”逐步兴起,通过行业用电数据,从电力角度评价旅游景区与周边产业的发展情况,为景区与地方政府部门的旅游发展做规划。利用大数据分析来了解电力使用情况,实现对整个辖区内旅游产业的监测,弥补当前依靠门票销量来监测的手段,可以真实反映上下游产业链的发展情况,可辅助政府部门进行精准决策。

五、电力系统在智慧工地中的应用

在现代技术支持下,智慧工地应运而生。智慧工地是基于信息技术和智能技术诞生的,以传感技术、人工智能、信息技术为支持,在电力系统中的使用可以实现对施工现场的动态管理,为企业的发展、施工提供参考。在电力系统的支持下,打造精准感知、信息协同处理、使用灵活建设平台是进行电网工程建设的重要根基。智慧工地是新兴概念,主要是指利用智慧化和信息化的方式建设工程,围绕科学管理、智能生产进行,构建智慧化的工程建设生态圈[4]。智慧工地下的工程建设,可以实现对工程的全方面、可视化管理,具体的使用场景有:

(一)引进BIM技术

在前期规划阶段,建筑工地实际情况比较复杂。通过BIM建模,对施工场地内的功能进行合理区分,道路的走向、设备布置等进行模拟,确保人车可以有效分离,让施工现场可以有序进行。设计方面,施工过程变化比较大,存在设计变更的可能,通过BIM可以改善这一情况,让业主、施工方、监理、设计等各方协同参与设计变更环节。通过线上可以吹里更多问题。施工管理方面,使用BIM平台对施工组织、方案进行可视化分析,及时了解施工中的不足,对复杂节点进行模拟,可以减少施工中的奉献。通常选择WBS与BIM构建关联的方式,将施工组织策划精确到构建级别,平台可以根据关键的WBS进行自动的模拟,同时根据相关的进度、造价进行分析。进度管理方面,将进度管理通过上报施工计划,在监理单位审核之后,BIM模型直接展示进度,配合一手的基础信息自动统计、分析。在项目运维阶段,使用BIM交底清单,主要针对设备运维、设施管理等方面的内容开展,包含设施、消防、BA系统等,充分涵盖不同运营环节,实现远程操控。

(二)工作环境的重要性

工作环境对建筑工人的身心健康有着深远的影响。正因为如此,对工作环境进行精细的监测和职业健康管理显得尤为重要。基于“智慧现场”的理念,现场环境监测子系统能够实现对现场环境的实时监测。以粉尘颗粒检测为例,这一功能主要体现在以下几个方面。首先,小时数据模块。这个模块负责采集PM2.5和PM10的小时平均值数据,并储存在小时表中,这些数据支持按周期、按月以及按日进行查询,同时还支持Excel的导出功能,这无疑极大地便利了用户对数据的分析和管理[5]。其次,日常数据模块。每天清晨,这个模块都会采集前一天仪器的PM2.5和PM10的平均值,并储存在日数据表中。用户可以根据时间段,按年或按月检索这些数据。同样,这个模块也提供了Excel的导出功能,并且支持在表格和图像之间进行切换,使得数据的呈现方式更加灵活多样。

六、结语

综上所述,智能化技术在电气工程自动化控制中的运用,可以充分利用现代智能技术的优势,实现对数据的高度统一收集、精准分析,保证电网的高效管理。新时期现代工艺不断发展进步,智能化技术逐步可视化,对信息交互要求增加,智能技术的发现为电力系统的信息处理奠定了良好基础。


本文来源:《产品可靠性报告》https://www.zzqklm.com/w/kj/32519.html

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