淺析電力自動化技術發(fā)展現狀

摘要電力自動化技術是一種基于先進的網絡通訊技術、現代電子技術、信息處理技術等先進的科學技術，為用戶提供現代化的遠程在線監(jiān)控和設備監(jiān)視管理的服務的一種重要途徑。電力系統(tǒng)自動化的出現，為現代電力系統(tǒng)安全可靠的運轉和經濟的平穩(wěn)發(fā)展打下了良好的基礎，可以說，現代電力系統(tǒng)沒有電力自動化技術是無法運行的。隨著科技的高速發(fā)展，電子工業(yè)的自動化程度也越來越高，電力公司也能夠更多、更好的服務于用電系統(tǒng)。本文通過對電力自動化系統(tǒng)技術的發(fā)展現狀進行分析，并其未來發(fā)展趨勢進行探討。

中圖分類號:TP29文獻標識碼:A

隨著經濟的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，人們對供電系統(tǒng)的安全性和可靠性的要求也日益提高。科學技術的迅速發(fā)展使得電力自動化系統(tǒng)廣泛地應用于各個領域，它借助現代的網絡技術和計算機技術對電力系統(tǒng)進行實時監(jiān)控并及時記錄數據，并將這些數據通過網絡及時傳送至電力監(jiān)控計算機，使運行管理人員可以通過監(jiān)控中心全面了解電力系統(tǒng)的運行工況，準確、快速地判斷故障位置和故障原因，簡易地實現各種數據分析并實施遙控命令。①自動化技術作為一門綜合性技術，它和信息論、控制論、系統(tǒng)工程、電子學、計算機技術、液壓氣壓技術、自動控制等都有十分密切的關系。隨著電力自動化技術水平的不斷提高，電力工業(yè)解決了很多能源資源和環(huán)境約束的矛盾。隨著社會和電力工業(yè)的發(fā)展，電力自動化的重要性與日劇增，傳統(tǒng)的信息與現代通信和自動化技術之間的障礙正在逐漸消失。

1 電力自動化的發(fā)展歷程

20世紀50年代以前，我國電力系統(tǒng)容量在幾百萬千瓦左右，單機容量不超過10萬千瓦，電力系統(tǒng)自動化多限于單項自動裝置，且以安全保護和過程自動調節(jié)為主。60年代開始，我國開始自行研究開發(fā)變電力自動化技術。自此，我國電力系統(tǒng)規(guī)模發(fā)展到上千萬千瓦，單機容量超過20萬千瓦，并形成區(qū)域聯(lián)網，在系統(tǒng)穩(wěn)定、經濟調度和綜合自動化方面提出了新的要求。到了70年代，又先后研制出集控制、保護、信號為一體的裝置以及電氣集中控制裝置。到了80年代中期，又研發(fā)出變電站微機監(jiān)測、保護、自動化系統(tǒng)。此外，國內許多科研機構也在這方面做了大量的工作 ，推出一些功能各異類型不同的電力自動化系統(tǒng)。以計算機為主體配有功能齊全的整套軟硬件的電網實時監(jiān)控系統(tǒng) (SCADA)開始出現。20萬千瓦以上大型火力發(fā)電機組開始采用實時安全監(jiān)控和閉環(huán)自動起停全過程控制。為國內的變電站自動化技術的發(fā)展起到了卓有成效的推動作用。進入90年代，變電站綜合自動化已成為熱門話題，研究單位和產品如雨后春筍般的發(fā)展。②1998年全國裝機容量超過277GW，躍居世界第2 位，自此以后，我國電力仍保持著高速發(fā)展，預計我國電力裝機總容量將在今年底至明年初突破800G W。隨著通信技術、計算機技術、功率電子技術和控制技術的發(fā)展，電力自動化技術也進入一個新的時期。③考慮電力自動化的通信需求時，Internet也可提供一種可供選擇的通信網絡，以其現有的通信基礎設施以節(jié)省成本的方式對變電站進行遠程控制和監(jiān)視。主要從電網調度、變電站和配電網這三部分自動化來分別說明:

1.1 電網調度自動化

現代的電網自動化調度系統(tǒng)是以計算機為核心的控制系統(tǒng)，它是信息技術、計算機技術及自動控制技術在電力系統(tǒng)中的應用，包括實時信息收集、顯示系統(tǒng)，以及供實時計算、分析、控制用的軟件系統(tǒng)。包括遠動裝置和調度主站系統(tǒng)，是用來監(jiān)控整個電網運行狀態(tài)的。為使調度人員統(tǒng)觀全局，運籌全網，有效地指揮電網安全、穩(wěn)定和經濟運行。主要有以下幾個作用:第一，在電網安全運行狀態(tài)實現監(jiān)控電網正常運行時，通過對電網的實時監(jiān)控，使其保持在正常范圍之內，從而保證電能質量和用戶計劃用電要求;第二，對電網運行實行基于電網安全運轉，通過調度自動化的手段實現電網的經濟調度，以達到節(jié)省能源、降低損耗，多發(fā)電、多供電的目的;第三，由于電分析和處理導致電網發(fā)生故障或異常運行的事故的因素非常復雜，如果判斷失誤或是處理不當，不但可能危及設備安全和人身安全，甚至會使電網瓦解崩潰，大面積停電，給國民經濟帶來嚴重損失。因此，必須增強電網調度自動化能力，加強監(jiān)控手段、增強突發(fā)事故處理的能力，實現電網的正常運行。經過了二十余年，電網調度自動化系統(tǒng)也越來越完善，為電力系統(tǒng)的安全經濟運行發(fā)揮著非常重要的作用。

1.2 變電站自動化

變電站自動化是利用先進的計算機技術、通信技術、現代電子技術、信息處理技術等實現對變電站二次設備(包括繼電測量、控制、保護、信號、故障錄波、自動裝置及遠動裝置等)的功能進行重新組合、優(yōu)化設計，對變電站全部設備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制、協(xié)調的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。④變電站自動化系統(tǒng)可以收集較為齊全的數據信息，利用計算機的高速計算能力進行判斷，監(jiān)控變電站內各種設備的運行和操作情況。

1.3 配電網自動化

配電網自動化的新進展配電自動化技術是服務于城鄉(xiāng)配電網改造建設的重要技術，科技的迅猛發(fā)展也推動配電網自動化的進步。隨著電網建設的發(fā)展，配電網的網格化程度越來越高，單純依靠人傳統(tǒng)經驗經驗，難免會造成顧此失彼的局面。目前，我國配電自動化進行了較多試點，由配電主站、子站和饋線終端構成的三層結構已得到普遍認可，光纖通信作為主干網的通信方式也得到共識。饋線自動化的實現也完全能夠建立在光纖通信的基礎上，這使得饋線終端能夠快速地彼此通信，共同實現具有更高性能的饋線自動化功能。于是新一代的配電自動化系統(tǒng)，即智能配電系統(tǒng)應運而生。

2 電力自動化的發(fā)展趨勢

(1)系統(tǒng)集成分布。系統(tǒng)集成的綜合自動化，是以整體優(yōu)化為基礎、力求信息共享、功能互補，并隨技術的進步而提高其集成度。以后的電力自動化發(fā)展會朝這一方向發(fā)展，⑤將原本分散的、功能單一的系統(tǒng)集成為綜合的、信息共享、功能互補的一體化系統(tǒng)，即把數據采集與監(jiān)控系統(tǒng)、配電管理系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、高級應用軟件包以及變電站綜合自動化、饋線自動化和通信系統(tǒng)集成為一個體系結構良好平臺統(tǒng)一、信息共享、高效靈活的信息系統(tǒng)。

(2)在控制策略上日益向適應化、協(xié)調化、智能化、最優(yōu)化、區(qū)域化發(fā)展;由單個元件向部分區(qū)域及全系統(tǒng)發(fā)展。要求使用多機系統(tǒng)模型來處理問題，也要借助于現代控制理論對電力自動化的模型進行優(yōu)化。

(3)基于開放系統(tǒng)結構和國際標準的分層分布配電系統(tǒng)綜合自動化，適應當代系統(tǒng)集成和電力市場的發(fā)展方向，性價比好、伸縮性強。用戶可以任意分步實施其配電自動化規(guī)劃，所投入的系統(tǒng)或設備不會因系統(tǒng)的發(fā)展或技術的進步而導致重復建設甚至推倒重來。雖然，當前電力系統(tǒng)的綜合自動化已經進入以計算機技術和監(jiān)控技術開發(fā)為主要標志內的階段，但對于我國這樣一個電力需求大、電網建設復雜而電力系統(tǒng)綜合自動化改革開始較晚的國家來說，在追趕先進技術的同時，還必須要注重對傳統(tǒng)技術和設備的改進，只有這樣才能保證電力系統(tǒng)綜合自動化的早日全面實現。

注釋

①王懷喜.電力自動化發(fā)展現狀與趨勢[J].科技資訊，2009(1).

②王海燕.淺談電力自動化[J].現代企業(yè)文化，2009:33.

③徐倩倩.電站自動化系統(tǒng)在變電站中的應用[J].低壓電器，2008(2) .

④張雷，李大偉.電力系統(tǒng)配電網自動化的應用現狀及展望[J].職業(yè)技術，2008(7).

⑤吳永晨.電力系統(tǒng)自動化技術應用與發(fā)展[J].中國高新企業(yè)，2010(6).