電力系統自動化中變電站系統的運用

徐增龍

摘要：本文主要結合工作實踐，分析了電子信息技術在電力自動化系統中的應用情況，并探討其未來發展方向。

關鍵詞：信息技術；電力自動化；變電站系統

1電力系統自動化技術概述

電力系統主要由發電、輸電、變電、配電及用電等環節而構成。通常將發電機、變壓器、開關及輸電線路等相關設備稱作電力系統的一次設備。為了確保電力一次設備安全與穩定地運行及電力生產獲得理想的經濟效益，就需要對一次設備進行在線測控、保護、調度控制等。電力系統中將這些測控裝置、保護裝置、有關通信設備、各級電網調度控制中心的計算機系統、發電站（廠）、變電站的計算機監控系統等統稱為電力系統的二次設備，它涵蓋了電力系統自動化的主要技術內容。根據電力系統運行中與電子信息技術手段結合的特點，可將電力系統自動化分為幾個模塊。

2電力系統自動化應用電子信息設備的構成

2.1硬件構成

電網在運行中要采集兩大類實時數據，即遙測量和遙信量，例如隔離開關和斷路器的分合位置及繼電保護的動作信號等方面。電網在運行中主要的調節和控制信息是遙控信息和遙調信息這兩大類，即運用的調節命令，以改變設備運行參數，例如改變發電機出力的調節命令。目前我國電力系統主要是采用微型機為核心的遠動裝置（即微機遠動系統），以實現上述數據采集和調度控制功能，即遙測、遙信、遙控和遙調四大功能。

（1）微機遠動系統結構分析。微機遠動系統主要由三個部分構成，即廠站端的遠方終端裝置RTU（Remote Terminal U－nit）、調度中心的遠動通信接口裝置MTU（Master Terminal Unit）和遠動通道。遠方終端RTU是裝在變電站內的遠方數終端裝置，RTUll的主要功能有：數據采集，如模擬量（YC）、開關量（YX）、數字量（YC）、脈沖量（YC）等；數據通信；執行命令，如完成遙控（YK）、遙調（YT）等操作。按規約完成遠動數據采集、處理、發送、接收以及輸出執行等功能。度端遠動通信接口裝置MTU，其主要功能是對接受的數據進行必要的處理后，傳入主機系統的實時數據庫，供系統模擬盤、CRT顯示及其他應用程序調用。MTU可根據調度控制要求，執行不同的操作命令，傳送至廠站端的RTU。顯然，處于主機和RTU之間的MTU裝置執行著雙重任務：①要完成雙向通信的作用；②為了減輕主機的工作負載，不同程度地完成數據整理、加工的預處理任務。如果自動化系統功能需要擴展，特別是當主機需要承擔狀態估計及安全分析等繁重的計算任務時，更多的數據預處理工作需由MTU來實現。這種情況一般是通過增設前置預處理機（即SCADA前置機），構成前置機系統。遠動通道有多種方式，目前我國電力系統常用的通信信道

有載波、微波、擴頻、特高頻、直通電纜、衛星、光纖等幾種方式。根據傳送信號類型的不同可將通道可分為模擬通道和數字通道。

（2）實時監控計算機系統的基本配置。隨著科技的進步和電力事業的發展，我國電力系統調度中心的實時監控計算機系統基本配置要求也越來越高，在其構成上主要有：大容量、高速度的主機系統和前置機、遠動通信接口部分及人機聯系系統。

2.2軟件的構成

能量管理系統EMS（Energy Management System）除包括SCADA系統外，還包括AGC/EDC、狀態估計SE、安全分析SA、最佳潮流OPF和自動電路恢復ACR等高層軟件。根據各軟件的主要功能和用途，可將EMS劃分為五種類型：發電控制類、發電計劃類、網絡分析類、調度員培訓模擬類、市場交易與管理類。

監視控制與數據采集SCADA（Supervisory ControlandDataAcquisition）系統主要功能是：數據采集；實時數據顯示；異常或事故報警；事件順序記錄；遙控和遙調；運行報表記錄；事故追憶。其中“事件順序記錄”是發生事故時對各斷路器、繼電保護等動作狀況及時間，按時間順序進行記錄。“事故追憶”可保留事故發生前后一定時間內的部分實時數據，如樞紐點電壓、主干線潮流和頻率等，這些數據為分析事故提供了重要信息。

3電子信息技術在電力自動化中的具體應用

3.1發電廠自動化

分散控制系統（DCS）在目前發電廠綜合自動化系統中運用最為普遍，其保護和測控裝置就地安裝在開關柜中，通過現場總線連接起來，經通信管理機連接至后臺機。該系統一般采用多臺計算機分散處理多個控制回路，而各控制站的現場信號和控制參數可以經由通信傳到其它控制站和操作員站的CRT上。DCS的運用給發電廠帶來巨大進步，特別是計算機的硬件技術、軟件組態技術和通訊技術所形成的技術優勢，使前期電站中相對獨立的控制系統，在數字技術的支持下形成了控制功能分散、監控參數集中、各子系統信號聯系緊密的整體。

3.2電網調度自動化

電網調度自動化是電力系統自動化的核心內容之一，它是由電網調度控制中心的計算機網絡系統、服務器、大屏蔽顯示器、打印設備、工作站、下級電網調度控制中心、調度范圍內的發電廠及變電站終端設備等主要部分組成。電網調度自動化系統是電網調度安全穩定運行的有效保障，它能夠很好地解決電能的合理分配問題。電網調度自動化系統的主要功能是電力生產過程實時數據的采集與監控、電網運行安全分析、電力系統狀態估計、電力負荷預測、自動發電控制（省級或以上電網）、自動經濟調度（省級或以上電網）并適應電力市場運營的需求等。以保證電網的安全運行和高效供電，不斷降低電能生產傳輸的費用，盡可能

使電網運行在其物理極限而又安全的狀態下以推遲新投資和降低成本，提高電網運行的整體經濟效益。現階段我國電網調度自動化可分為國家電網調度、大區電網調度、省級電網調度、地區電網調度和縣級電網調度五級。國家和大區電網調度控制中心的電子設備配置相對省級電網調度控制中心而言，規模更大，服務器和網絡設備容量大，應用軟件也存在著較大的差異。縣級電網調度控制中心電子設備規模較小，且工作站和服務器一般選用工業或普通商用的PC機。

3.3變電站自動化

變電站自動化是為了取代人工監控和電話人工操作，加強對變電站的監控功能，以實現變電站的安全高效地運行。信息技術在變電站自動化中的應用，源于在變電站中普遍使用基于計算機技術的智能設備（IED），它不但能分析出很多現場難以直接測量的數據，實現數據數字化，而且能通過計算機數據通信接口，利用計算機的存儲功能完成統計記錄。變電站自動化系統的特點是運用計算機技術、自動控制技術和通訊技術等實現對變電站二次設備（如繼電保護、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠動裝置等）的功能進行重組和優化，通過變電站系統內部各設備的信息交換、數據共享，實現監視、測量、控制和協調變電站全部設備的運行監視和控制的任務。變電站綜合自動化取代了變電站常規二次設備，能夠簡化變電站二次接線，它作為電網調度自動化不可或缺的重要組成部分，是電力生產現代化的一個重要環節。

4結語

電力系統自動化是現代電子信息技術應用的一個重要領域，電子信息技術與計算機發展中出現的新技術、新成果都以最快的速度被應用于電力系統自動化中，電子信息技術的發展

在不斷推動著電力系統自動化、特別是近幾年風生水起的智能化變電站和智能化電網建設的進程。

參考文獻：

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