摘要：电力工程在现代社会中具有重要价值，保证了各地区的用电需求，维持了用电稳定性和安全性，其关联技术也得到普遍重视。本文以电力电气自动化与电力工程概述为切入点，予以简述，再以此为基础论述电力电气自动化在电力工程中的应用优势、应用方法，重点就其应用框架设计、核心技术、实现方式进行论述，借助模拟实验使上述理论得到有效论证。最后简述电力电气自动化在电力工程中的应用趋势，为后续技术应用提供少许参考。
关键词：电力电气自动化；电力工程；智能技术；传感器技术；通信技术
引言
电力电气自动化是一项具有现代化特点的工作技术，该技术的特点在于强调多项既有技术的综合运用，以发挥不同技术的优势，实现工作效率、效果的提升。电力工程项目建设阶段、投入使用后，均需要来自不同技术的支持，这为电力电气自动化技术的运用提供了空间。考虑到电力工程建设和使用周期较长、且具有应用普遍性的特点，有必要在现有基础上分析电力电气自动化在电力工程中的应用优势、方法和趋势等，客观呈现技术价值、应用思路。
1.电力电气自动化与电力工程概述
电力电气自动化的基础是控制理论和电力网理论，电力电子技术、计算机技术则为电力电气自动化的主要实现手段，该技术包含了系统分析、系统设计、系统开发以及系统管理与决策等研究领域，可与强弱电研究、电工电子技术研究以及软件与硬件研究相结合，为电力、电子、控制、计算机等学科以及工业、农业、国防等领域提供帮助。
电力工程即与电能的生产、输送、分配有关的工程，广义上还包括把电作为动力和能源在多种领域中应用的工程，送变电业扩工程也可纳入电力工程的分析范畴，电力工程在现代社会中的作用不可替代，电能应用的广泛性需要来自电力工程的支持，旧系统改造、新系统建设、新技术使用等，一方面是电力工程优化的需求，另一方面也为电力工程的进一步发展提供了思路[1]。
2.电力电气自动化在电力工程中的应用方法
2.1框架设计
以普通电力工程使用后的技术应用为对象，电力电气自动化技术的框架设计主要考虑功能稳定履行，基本要点为以集成技术进行其他独立技术的统一管理和运用。拓扑结构包括：核心控制器、指令执行终端、信息采集终端、多样通信结构、辅助设备。从功能层面上看，信息采集终端以传感器以及监控器为主，能够广泛、实时进行信息收集，如电力工程中的流量监控、设备工作态势等。核心控制器负责对采集终端的信息进行匹配分析，根据默认程序了解其是否符合安全要求、作业负荷要求等。指令执行终端实时接收来自核心控制器的指令，执行应急操作、常规操作，如切断电源、调整工作负荷等。多样通信结构负责为核心控制器、指令执行终端、信息采集终端提供信息交互渠道，并使上述结构实现物理层面的关联连接，所有设备之间的连接应采用有线模式，以规避电磁场的干扰。同时，多样通信也可借助超短距无线射频技术，实现人员身份识别、信息辨识，为电力工程日常活动提供支持。辅助设备包括人机交互界面、数字化显示器等，主要强调为电力电气自动化技术的应用提供辅助，保证系统功能完整性[2]。
2.2核心技术
从核心技术层面进行分析，电力电气自动化技术在电力工程中的应用强调作业智能化、自适应、安全性，主要支持型技术包括传感器技术、智能技术、CAN总线技术、通信技术、PLC逻辑控制技术以及集成技术和嵌入技术等，不同技术带有功能层面上的逻辑关联，设计上力求简洁，保证系统功能完整的同时，减少系统工作环节，促进效率提升[3]。以智能技术为例，该技术主要运用于核心控制器中，是系统正常工作的“大脑”。在电力工程的安全管理工作中，智能技术的作用尤为突出，如变电站中的变压器，可能因短路、断路、过负荷工作等因素出现工作异常，甚至酿成电力火灾[4]。可借助电力电气自动化技术进行变压器工作状态的实时监测，假定变压器在常规安全工作状态下的表面温度为T，实际工作中变压器表面温度值受到多个因素影响，可能围绕T出现波动，大部分时间下低于T或高于T，少数时间可实现与T重合，温度值变化具有模糊化的线性规律，可通过一个数集表达其温度值变动范围：
[Tmix……T-4、T-3、T-2、T-1、T、T1、T2、T3、T4……Tmax]
数集代表了变压器温度变化的范围，其中[Tmix、Tmax]为变压器安全工作模式下温度的最低值和最高值。实际工作中，可运用大数据获取目标变压器的工作信息，为[Tmix、Tmax]提供取值依据，获取与实际情况接近的温度值信息，再将对应温度值代入计算机中，以计算机管控核心控制器，并与传感器和其他执行元件实现物理连接。在对变压器进行保护时，由温度传感器实时获取变压器的表面温度，为保证安全管理效果，以5min为间隔进行一次温度信息的传递。计算机接收来自传感器的温度信息后，与记忆信息进行对照分析，当温度信息逼近、超过[Tmix、Tmax]范围时，计算机认定“当前变压器温度异常”，并向执行单元发出“警报”（逼近安全值）、“暂停作业”（达到或超过安全值）指令。上述指令得到执行的同时，相关数据和执行过程得到记录，借助数字化设备予以呈现，供管理人员进行分析和处理。电力电气自动化技术中的其他支持技术也以类似方式尝试应用，保证工作完整性和适用性[5]。
2.3模拟实验与结果分析
为论证上述设计思路的可行性，借助计算机建立虚拟实验，实验共分为两个部分，第一部分为抗干扰实验，第二部分为高负荷实验，观察指标均为故障辨识率、处理效率。模拟对象为电力工程中的变压器保护，默认其处于过负荷运行状态，第一部分添加若干干扰参数，进行100次重复实验，分析在电磁干扰环境下系统能否准确完整变压器异常信息的收集、传递，指令能否有效下达。第二部分添加大量同步参数，参数默认来自不同执行单元（包括指令执行终端，信息采集终端），分析在工作压力较大的情况下，系统能否准确完整变压器异常信息的收集、传递，指令能否有效下达，也进行100次重复实验。实验结果见表1：
表1：模拟实验结果
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从结果上看，在100次干扰实验中，系统完成98次有效辨识，处理时间平均为1.93s。在100次负荷实验中，系统完成96次有效辨识，处理故障的时间平均为0.62s。这表明，系统在干扰环境下，可能出现辨识能力下降、处理效率下降的问题，当同步信息较多时，系统也出现了辨识能力下降、处理效率下降的问题。后续工作中，建议采用更具抗干扰能力的通信线路，同时进行通信信道的加宽，提升抗干扰能力和通信效率，进一步改善电力电气自动化在电力工程中的应用效果。电力电气自动化技术的优势突出，其在电力工程中的应用也将呈现进一步普遍化的趋势。
结语
综上，电力电气自动化在电力工程中的应用价值突出，也具有较高的可行性。优势上看，电力工程多个环节可在电力电气自动化技术支持下实现作业的自动化，效率、安全性和成本均得到改善和提升。应用方法上，强调以稳定框架和多项技术为支持，按照固定流程进行自动化作业，模拟实验证明了上述理论的积极价值。未来电力电气自动化在电力工程中可呈现出应用普遍化、精细化的基本趋势，电力工程更多项目和工作环节可借助电力电气自动化走向完善。
论文作者:王德虎1,王晓辉2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/21
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