電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用方案一、引言電力系統(tǒng)作為能源供應(yīng)的核心樞紐，其安全、高效運(yùn)行直接關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)穩(wěn)定。隨著新能源大規(guī)模并網(wǎng)、電力負(fù)荷特性多元化發(fā)展，傳統(tǒng)人工主導(dǎo)的控制模式已難以滿足“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”協(xié)同互動(dòng)的需求。自動(dòng)化控制技術(shù)通過融合感知、通信、決策與執(zhí)行能力，成為破解電網(wǎng)運(yùn)行復(fù)雜性、提升供電可靠性與能效的關(guān)鍵手段。本文立足電力系統(tǒng)全環(huán)節(jié)運(yùn)行需求，從技術(shù)架構(gòu)、核心模塊、場(chǎng)景實(shí)施與優(yōu)化策略四個(gè)維度，提出一套兼具實(shí)用性與前瞻性的自動(dòng)化控制應(yīng)用方案。二、技術(shù)架構(gòu)：分層協(xié)同的自動(dòng)化控制體系電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制需依托感知-傳輸-控制-應(yīng)用四層架構(gòu)實(shí)現(xiàn)全流程智能化管理，各層級(jí)技術(shù)協(xié)同支撐系統(tǒng)“狀態(tài)可知、信息可傳、決策可優(yōu)、動(dòng)作可控”。（一）感知層：多維度狀態(tài)感知網(wǎng)絡(luò)通過部署智能傳感器、同步相量測(cè)量單元（PMU）、紅外成像裝置等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)“物理量+狀態(tài)量”的全域感知：輸電線路側(cè)：利用光纖光柵傳感器監(jiān)測(cè)導(dǎo)線溫度、弧垂，結(jié)合無(wú)人機(jī)巡檢識(shí)別絕緣子破損、樹障隱患；變電站側(cè)：通過局放傳感器、SF?氣體傳感器實(shí)時(shí)采集設(shè)備絕緣、氣壓狀態(tài)，配合智能巡檢機(jī)器人完成表計(jì)讀數(shù)、外觀缺陷檢測(cè)；負(fù)荷側(cè)：依托智能電表、非侵入式負(fù)荷監(jiān)測(cè)（NILM）技術(shù)，精準(zhǔn)識(shí)別用戶用電行為與需求響應(yīng)潛力。（二）傳輸層：高可靠信息交互通道構(gòu)建“光纖骨干+無(wú)線補(bǔ)充”的混合通信網(wǎng)絡(luò)，保障控制指令與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸：骨干網(wǎng)：采用工業(yè)以太網(wǎng)、OTN光傳輸技術(shù)，滿足變電站間繼電保護(hù)、安穩(wěn)控制等“毫秒級(jí)”時(shí)延需求；接入網(wǎng)：針對(duì)配電網(wǎng)末梢、移動(dòng)巡檢場(chǎng)景，部署5G-URLLC（超低時(shí)延高可靠）或LoRa廣域物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分布式電源、智能電表的泛在連接；邊緣側(cè)：在變電站/配電房部署邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的局部控制邏輯（如饋線自動(dòng)化）就地處理，降低云端壓力。（三）控制層：分級(jí)決策與執(zhí)行體系按“主站集中決策+終端自主執(zhí)行”原則，構(gòu)建三級(jí)控制體系：主站層：電網(wǎng)調(diào)度中心部署能量管理系統(tǒng)（EMS）、配電管理系統(tǒng)（DMS），通過多目標(biāo)優(yōu)化算法生成全網(wǎng)級(jí)控制策略（如AGC、AVC指令）；子站層：變電站/配電區(qū)域部署PLC控制器、分布式控制系統(tǒng)（DCS），承接主站指令并結(jié)合本地狀態(tài)（如母線電壓、線路潮流）生成子區(qū)域控制方案；終端層：斷路器、SVG、儲(chǔ)能變流器等設(shè)備內(nèi)置智能控制器，支持“遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)”（四遙）功能，可在通信中斷時(shí)執(zhí)行“就地化”保護(hù)與控制（如饋線故障自隔離）。（四）應(yīng)用層：場(chǎng)景化智能應(yīng)用集群圍繞電網(wǎng)“發(fā)-輸-變-配-用”全環(huán)節(jié)，開發(fā)針對(duì)性應(yīng)用模塊：發(fā)電側(cè)：新能源功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)結(jié)合氣象數(shù)據(jù)與歷史曲線，優(yōu)化風(fēng)/光電站出力計(jì)劃；輸電側(cè)：廣域測(cè)量系統(tǒng)（WAMS）通過PMU數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)功角、頻率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，支撐暫態(tài)穩(wěn)定分析；配電側(cè)：饋線自動(dòng)化系統(tǒng)基于故障指示器與FTU（饋線終端），實(shí)現(xiàn)故障定位、隔離與非故障區(qū)自動(dòng)恢復(fù)供電；用戶側(cè)：需求響應(yīng)平臺(tái)聚合工商業(yè)用戶可調(diào)負(fù)荷，在電網(wǎng)峰段參與削峰填谷。三、核心應(yīng)用模塊：分場(chǎng)景的自動(dòng)化控制實(shí)踐針對(duì)電網(wǎng)不同環(huán)節(jié)的運(yùn)行痛點(diǎn)，設(shè)計(jì)差異化的自動(dòng)化控制方案，實(shí)現(xiàn)“精準(zhǔn)施策、高效協(xié)同”。（一）電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化：多源協(xié)同的全局優(yōu)化在省級(jí)/區(qū)域級(jí)調(diào)度中心，構(gòu)建“負(fù)荷預(yù)測(cè)-發(fā)電計(jì)劃-實(shí)時(shí)調(diào)度”閉環(huán)控制體系：負(fù)荷預(yù)測(cè)：融合機(jī)器學(xué)習(xí)（LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）與氣象大數(shù)據(jù)，將日/時(shí)負(fù)荷預(yù)測(cè)誤差控制在2%以內(nèi)，為發(fā)電計(jì)劃編制提供依據(jù)；發(fā)電調(diào)度：基于安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度（SCED）算法，統(tǒng)籌火電、水電、新能源與儲(chǔ)能資源，在滿足N-1安全準(zhǔn)則下最小化發(fā)電成本；實(shí)時(shí)控制：通過自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）實(shí)現(xiàn)機(jī)組出力的毫秒級(jí)調(diào)整，配合自動(dòng)電壓控制（AVC）優(yōu)化電網(wǎng)無(wú)功分布，維持母線電壓偏差≤±5%額定值。（二）變電站自動(dòng)化：無(wú)人值守與狀態(tài)檢修以220kV及以上變電站為對(duì)象，構(gòu)建“遠(yuǎn)程監(jiān)控+就地智能”的無(wú)人化運(yùn)行模式：監(jiān)控層面：調(diào)度主站通過視頻監(jiān)控、遙測(cè)遙信實(shí)時(shí)掌握站內(nèi)設(shè)備狀態(tài)，異常時(shí)自動(dòng)觸發(fā)告警并推送至運(yùn)維人員移動(dòng)端；操作層面：斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備配置電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)+智能鎖具，支持調(diào)度端“一鍵順控”操作，操作時(shí)間從人工30分鐘縮短至5分鐘內(nèi)；檢修層面：基于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（如變壓器油色譜、斷路器機(jī)械特性），通過健康度評(píng)估模型預(yù)測(cè)故障概率，實(shí)現(xiàn)“狀態(tài)檢修”替代“定期檢修”，年檢修成本降低30%以上。（三）配電自動(dòng)化：主動(dòng)式配電網(wǎng)管控針對(duì)10kV配電網(wǎng)“分支多、故障定位難”的痛點(diǎn)，實(shí)施“三遙終端+自愈控制”方案：終端部署：在架空線路分段開關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜配置三遙FTU，在配電變壓器配置TTU，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)“拓?fù)淝逦?、狀態(tài)可視化”；故障處理：發(fā)生短路故障時(shí)，F(xiàn)TU通過故障電流特征識(shí)別定位故障區(qū)段，自動(dòng)隔離故障并恢復(fù)非故障區(qū)供電，恢復(fù)時(shí)間從傳統(tǒng)的“小時(shí)級(jí)”降至“分鐘級(jí)”；主動(dòng)調(diào)控：在分布式電源密集接入?yún)^(qū)域，部署配電網(wǎng)能量路由器，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)光伏、儲(chǔ)能與負(fù)荷的功率交互，避免電壓越限與線路過載。（四）新能源并網(wǎng)控制：友好型接入與消納針對(duì)風(fēng)電、光伏的間歇性與波動(dòng)性，設(shè)計(jì)“預(yù)測(cè)-平抑-協(xié)同”的并網(wǎng)控制策略：功率預(yù)測(cè)：采用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)（NWP）+場(chǎng)站歷史數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)新能源出力的“超短期（0-4h）+短期（1-3d）”預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)精度≥90%；功率平抑：配置儲(chǔ)能系統(tǒng)（如鋰電池、飛輪）或柔性負(fù)荷（如可調(diào)節(jié)工業(yè)負(fù)荷），通過模型預(yù)測(cè)控制（MPC）平抑新能源出力波動(dòng)，使并