電力自動化系統是利用網絡通訊技術、計算機技術、自動化控制技術、微機繼電保護技術等技術和產品, 提供現代化的電力設備監測、控制、管理, 確保電力系統穩定可靠運行及最優化的電力負荷管理的系統結構。電力自動化系統是電力行業當今的發展方向, 電力自動化系統廣泛地運用于電力生產、傳輸、管理, 以實現從生產到用戶的全過程的自動控制、自動調度、自動管理。

隨著國家實施城鎮化建設的推行, 城市發展的規模越來越大, 人口和各類產業的分布越來越密集, 導致對能源的需求迅速攀升, 能源的消耗越來越大。尤其是傳統制造業的升級改造、新興產業的不斷涌現, 居民家用電器的普及, 導致國家、社會對環保的要求越來越高, 對清潔能源的需求越來越大。隨著清潔能源應用的推廣, 上述因素使得社會對電力能源的依賴度也越來越高。承載電能傳輸的配電網運行, 與人民的生活、社會的發展息息相關, 因此配電網運行的穩定性、高效性、安全性和故障排除的準確性、及時性, 顯得尤為重要。電力系統運行不穩定、出現故障, 都有可能造成大面積的癱瘓, 嚴重影響工業生產、交通運輸、居民生活等各個方面, 帶來巨大的經濟損失和社會影響。以西安6·18西安變電站爆炸事故為例, 造成8.6萬戶停電, 三星電子西安工廠西安工廠約損失10%的生產力, 造成約數百億韓元的損失。因此可靠的電力自動化系統運用, 顯得尤為重要。隨著國家城鎮化建設的推進, 城市能源消耗集中、用戶密集, 農村地域廣袤、站點分散, 傳統技術手段難以為繼, 運用電力自動化系統以適應社會發展的需求, 是每一個地區、每一個企業的必然需求。

電力自動化系統在配電網運行管理中的應用, 可實現對大量信息的進行實時處理, 這包括對電網運行、電能分配、設備運行狀態、供電質量等相關信息的采集———傳輸———存儲———處理的全過程。配電網在運行過程中會產生大量的數據, 依靠傳統的傳統的技術手段進行處理, 不能及時有效地處理這些信息, 不僅效率低, 而且還會因人為因素導致錯誤率較高。在配電網中運用電力自動化系統運行管理信息, 可以有效地提高對各類信息數據處理的效率, 避免人為因素的錯誤, 為配電網運行管理提供可靠的信息支撐, 使配電網的運行更加合理、科學。

電力企業配電網絡是一個龐大而復雜的系統。為了提高該系統的效能, 必須不斷改進配電系統的管理技術以適應社會需求。高度融合了信息技術的電力自動化系統為配電網系統的運行和管理提供了有力支撐。提高了配電網系統運行管理的水平和效率。電力自動化系統在配電網運行管理中的應用, 可促使系統進一步完善方案, 引入新設備, 采用新技術, 優化流程, 規范操作, 提高效能。配電網系統的運行、管理有很多工作在戶外, 環境因素極易對配電網的的穩定運行造成干擾, 甚至帶來嚴重的影響。電力自動化系統通過自動化技術, 實現了配電網系統運行管理全過程的實時監控, 及時發現、處理出現的各類問題, 問題報告給相應的業務部門, 以提高配電網系統運行管理的安全性、可靠性和處理問題的及時性。

電力企業配電網運行管理安全風險大, 直接影響人民生活、社會生產和從業人員的生命健康, 安全管理是電力企業需要做好一項重要工作。配電網的運營者除要牢固樹立安全管理意識外, 依靠電力自動化系統在配電網運行和管理中的應用, 可以加強配電網安全的規范管理, 提高風險防范能力, 尤其是減少人為因素導致的差錯。首先, 在配電網的運行和管理中, 需要考慮影響配電網安全的各種因素, 包括材料、設備等, 電力系統自動化為配電網的運行和管理提出嚴格遵標準和要求, 全面落實配電網各環節的各項要求。其次, 在電力企業配電網運行管理中, 可以掌控的因素的把握和制約, 像人員的管控和內部體系的構建, 電力系統自動化大幅降低人為因素的影響, 構建合理的架構和流程, 有效降低故障率, 確保配電網運行的安全、穩定, 將故障的影響降至最低。

調度管理主要是指揮對配電網的運行操作和事故處理。在配電網調度管理中的, 需要電力自動化系統對各類故障進行快速、準確地偵測, 及時提供故障信息給調度員, 為調度員分析故障原因、提出解決方案、實施指揮調度解決配電網故障提供有力支撐。配電網一旦發生故障, 往往會造成企業停產、居民停電、各單位大部分業務無法順利開展, 社會影響極大。利用電力自動化系統應用對配電網進行運行管理, 可以縮短故障發生時的響應時間, 縮短配電網的故障檢測時間, 提升故障搶修速度, 在故障發生后及時恢復供電, 提高供電質量。

據前瞻產業研究院發布的《中國電力行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》統計數據顯示, 2016年至2018年底, 全國全社會用電量已達從59198億千瓦時增長到到了68449億千瓦時。預計2019年我國全社會用電量將突破70000億千瓦時, 達到72, 104億千瓦時, 未來五年 (2019-2023) 年均復合增長率約為6.08%, 并預測至2023年全國全社會用電量將達到91308億千瓦時。

當今社會已經進入物聯網時代、大數據時代、云計算時代, AI人工智能也隨著計算機技術的發展進入了高速發展期。如物聯網技術通過各種傳感技術、各種通訊手段, 將任何物體與互聯網相連接, 以實現遠程監視、自動報警、控制、診斷和維護, 進而實現“管理、控制、營運”一體化^[2]。再如Alpha Go先后戰勝了世界國際象棋大師和世界圍棋冠軍, 顯示出超常的計算能力和智能。這些新的技術相對于傳統技術, 都體現了巨大的技術優勢。電力自動化系統只有與上述技術深度融合, 才能在配電網的運行管理中發揮其應有的作用, 才能適應社會發展的需求。

動態安全監測對于配電網的安全、穩定運行至關重要, 我國幅員遼闊, 電力設備分布廣、間距大, 利用傳統的技術手段, 依靠人力難以解決電力系統的動態監測問題, 在時效性上也存在嚴重的不足。利用物聯網技術、互聯網技術、4G、5G通訊技術, 智能傳感設備, 可實現動態實時在線監測。運用物聯網技術的智能監測傳感設備, 可以7*24小時不間斷地對監測對象進行監測, 并通過4G、5G實時傳輸監測數據至系統平臺, 軟件系統對數據進行分析處理, 發現狀態異常的設備及時進行報警提示, 并為大數據分析提供基礎數據, 對物理上分散的設備進行邏輯上的集中管理。以油浸式變壓器為例, 采用智能監測設備, 可對變壓器的各種運行狀況、運行環境進行監測, 當變壓器溫度異常、油面過高或過低、發生異響時, 都會被監測設備實時監測到, 并將數據實時傳輸到系統。相比于人工定期巡檢, 將極大地縮短設備故障的發現時間、響應處置時間, 為快速、準確地發現故障, 及時搶修提供了有力的保障。

從發電企業的電能生產到終端用戶的電能消費, 全過程中必然產生了大量的信息數據, 這些數據包括生產數據、調度數據、運行管理數據、設備狀態數據、設備管理數據、電能消費數據等等, 這些數據依靠傳統的計算機數據處理方式, 難以采集、存儲、分析利用, 運用大數據、云計算就能很好地解決這個問題, 為配電網運行提供有力的信息支撐和科學依據。尤其是在配用電環節, 需要對用戶的用電特征進行數據分析, 進而實現負荷預測、用電調度、有序用電等等。中國大部分地區四季分明, 用電情況也因季節、地域、當地經濟發展狀況而迥異, 對于配電網的運行狀況、用戶的用電特征、社會各類用戶對電能的需求, 要有準確的掌握, 才能合理分配電能使用, 發揮最佳經濟效益。這就需要有持續的海量用戶用電數據做支撐, 進行數據分析、數據挖掘, 才能為配電網運行、調度, 合理分配電能提供科學、準確依據。隨著智能電網的發展, 用戶的用電信息采集頻次也會越來越密, 產生的數據量也遠遠超過當下, 大數據、云計算的運用是必然的趨勢。

電力系統中的人工智能包含:專家系統、人工神經網絡、模糊集理論、搜索算法等^[3]。專家系統為報警信號處理、開關操作、電壓控制、故障診斷、恢復控制、運行規劃提供了知識庫, 能夠輔助, 人工神經網絡具有快速并行處理能力、較強的分類能力, 廣泛應用于電力系統的實時控制、檢測、診斷、負荷預測、狀態評估等諸多領域。搜索算法為配電網的建設、調度提供了最優化的解決方案。隨著人工智能的深度學習技術的不斷發展, 人工智能在故障檢測、維修、調度等多個領域替代人工將逐漸成為現實。

經過多年的發展, 電力自動化系統在配電網中的應用得到了大力發展, 但是隨著社會的不斷發展, 以及我國是世界大國、體量巨大, 只有不斷地吸收新技術, 并將新技術與電力自動化系統緊密融合, 才能更好地適應社會的高速發展。