對信息電力FACTS 和DFACTS自動化的探討

摘要：隨著計算機技術，控制技術及信息技術的發展，電力系統自動化面臨著空前的變革。多媒體技術、智能控制將迅速進入電力系統自動化領域，而信息技術的發展，不僅會推動電力系統監測的發展，也會推動電力系統控制向更高水平發展。

關鍵詞：電力系統 自動化 智能控制

前言：

目前我國科學工作者對電力系統電保護的新原理進行了研究， 將國內外最新的人工智能、模糊理論、綜合自動控制理論、自適應理論、網絡通信、微機新技術等理論應用于新型繼電保護裝置中， 使得新型繼電保護裝置具有智能控制等特點， 大大提高了電力系統的安全水平。對變電站自動化系統進行了多年研究， 研制的分層分布式變電站綜合自動化裝置能夠適用于35～220kV各種電壓等級變電站。微機保護領域的研究處于國際領先水平， 變電站綜合自動化領域的研究也已達到國際先進水平。

1、電力系統自動化總的發展趨勢

1.1 當今電力系統的自動控制技術正趨向于:

①在控制策略上日益向最優化、適應化、智能化、協調化、區域化發展。②在設計分析上日益要求面對多機系統模型來處理問題。③在理論工具上越來越多地借助于現代控制理論。④在控制手段上日益增多了微機、電力電子器件和遠程通信的應用。⑤在研究人員的構成上益需要多“兵種”的聯合作戰。

1.2 整個電力系統自動化的發展則趨向于:

①由開環監測向閉環控制發展，例如從系統功率總加到AGC(自動發電控制)。②由高電壓等級向低電壓擴展，例如從EMS(能量管理系統)到DMS(配電管理系統)。③由單個元件向部分區域及全系統發展，例如SCADA(監測控制與數據采集)的發展和區域穩定控制的發展。④由單一功能向多功能、一體化發展，例如變電站綜合自動化的發展。⑤裝置性能向數字化、快速化、靈活化發展，例如繼電保護技術的演變。⑥追求的目標向最優化、協調化、智能化發展，例如勵磁控制、潮流控制。⑦由以提高運行的安全、經濟、效率為完成向管理、服務的自動化擴展，例如MIS(管理信息系統)在電力系統中的應用。

近20 年來，隨著計算機技術、通信技術、控制技術的發展，現代電力系統已成為一個計算機(Computer)、控制(Control)、通信(Communication)和電力裝備及電力電子(Power System Equiqmentsand Power Electronics)的統一體，簡稱為“CCCP”。其內涵不斷深入，外延不斷擴展。電力系統自動化處理的信息量越來越大，考慮的因素越來越多，直接可觀可測的范圍越來越廣，能夠閉環控制的對象越來越豐富。

2、具有變革性重要影響的三項新技術

2.1 電力系統的智能控制電力系統的控制研究與應用在過去的40 多年中大體上可分為三個階段:基于傳遞函數的單輸入、單輸出控制階段;線性最優控制、非線性控制及多機系統協調控制階段;智能控制階段。電力系統控制面臨的主要技術困難有:

①電力系統是一個具有強非線性的、變參數(包含多種隨機和不確定因素的、多種運行方式和故障方式并存)的動態大系統。②具有多目標尋優和在多種運行方式及故障方式下的魯棒性要求。③不僅需要本地不同控制器間協調，也需要異地不同控制器間協調控制。

智能控制是當今控制理論發展的新的階段，主要用來解決那些用傳統方法難以解決的復雜系統的控制問題; 特別適于那些具有模型不確定性、具有強非線性、要求高度適應性的復雜系統。

智能控制在電力系統工程應用方面具有非常廣闊的前景，其具體應用有快關汽門的人工神經網絡適應控制，基于人工神經網絡的勵磁、電掣動、快關綜合控制系統結構，多機系統中的ASVG(新型靜止無功發生器)的自學習功能等。

2.2 FACTS 和DFACTS

2.2.1 FACTS 概念的提出q 在電力系統的發展迫切需要先進的輸配電技術來提高電壓質量和系統穩定性的時候，一種改變傳統輸電能力的新技術———柔性交流輸電系統(FACTS)技術悄然興起。

所謂“柔性交流輸電系統”技術又稱“靈活交流輸電系統”技術簡稱FACTS，就是在輸電系統的重要部位，采用具有單獨或綜合功能的電力電子裝置，對輸電系統的主要參數(如電壓、相位差、電抗等)進行調整控制，使輸電更加可靠，具有更大的可控性和更高的效率。這是一種將電力電子技術、微機處理技術、控制技術等高新技術應用于高壓輸電系統，以提高系統可靠性、可控性、運行性能和電能質量，并可獲取大量節電效益的新型綜合技術。

2.2.2 FACTS 的核心裝置之一， ——ASVC 的研究現狀各種FACTS 裝置的共同特點是: 基于大功率電力電子器件的快速開關作用和所組成逆變器的逆變作用。ASVC 是包含了FACTS 裝置的各種核心技術且結構比較簡單的一種新型靜止無功發生器。

ASVC 由二相逆變器和并聯電容器構成，其輸出的三相交流電壓與所接電網的三相電壓同步。它不僅可校正穩態運行電壓，而且可以在故障后的恢復期間穩定電壓，因此對電網電壓的控制能力很強。與旋轉同步調相機相比，ASVC 的調節范圍大，反應速度快，不會發生響應遲緩，沒有轉動設備的機械慣性、機械損耗和旋轉噪聲，并且因為ASVC 是一種固態裝置，所以能響應網絡中的暫態也能響應穩態變化，因此其控制能力大大優于同步調相機。

2.2.3 DFACTS 的研究態勢隨著高科技產業和信息化的發展，電力用戶對供電質量和可靠性越來越敏感，電器設備的正常運行甚至使用壽命也與之越來越息息相關。可以說，信息時代對電能質量提出了越來越高的要求。DFACTS 是指應用于配電系統中的靈活交流技術，它是Hingorani于1988 年針對配電網中供電質量提出的新概念。其主要內容是:對供電質量的各種問題采用綜合的解決辦法，在配電網和大量商業用戶的供電端使用新型電力電子控制器。

2.3 基于GPS 統一時鐘的新一代EMS 和動態安全監控系統

2.3.1 基于GPS 統一時鐘的新一代EMS 目前應用的電力系統監測手段主要有側重于記錄電磁暫態過程的各種故障錄波儀和側重于系統穩態運行情況的監視控制與數據采集(SCADA)系統。前者記錄數據冗余，記錄時間較短，不同記錄儀之間缺乏通信，使得對于系統整體動態特性分析困難;后者數據刷新間隔較長，只能用于分析系統的穩態特性。兩者還具有一個共同的不足，即不同地點之間缺乏準確的共同時間標記，記錄數據只是局部有效，難以用于對全系統動態行為的分析。

2.3.2 基于GPS 的新一代動態安全監控系統基于GPS 的新一代動態安全監控系統，是新動態安全監測系統與原有SCADA 的結合。電力系統新一代動態安全監測系統，主要由同步定時系統，動態相量測量系統、通信系統和中央信號處理機四部分組成。采用GPS 實現的同步相量測量技術和光纖通信技術，為相量控制提供了實現的條件。GPS 技術與相量測量技術結合的產物———PMU(相量測量單元)設備，正逐步取代RTU 設備實現電壓、電流相量測量(相角和幅值)。

電力系統調度監測從穩態/ 準穩態監測向動態監測發展是必然趨勢。GPS 技術和相量測量技術的結合標志著電力系統動態安全監測和實時控制時代的來臨。

隨著計算機技術，控制技術及信息技術的發展，電力系統自動化面臨著空前的變革。多媒體技術、智能控制將迅速進入電力系統自動化領域，而信息技術的發展，不僅會推動電力系統監測的發展，也會推動電力系統控制向更高水平發展。

總之，影響網絡穩定的因素有很多，本文基于日常網絡安全管理經驗，從日常網絡管理的角度，提出一些安全防范措施，以期提高網絡穩定性。

3、總結：

“安全、可靠、經濟、優質”的電能供應是現代社會對電力事業的要求，自動化的電力系統成為現代社會的發展趨勢，而且電力系統自動化技術也不斷地從低級到高級，從局部到整體。本文試對電力系統自動化發展趨勢及新技術的應用作簡要闡述。

參考文獻：

[1]石志國.計算機網絡安全教程[M]．北京：清華大學出版社，2008.

[2]張慶華.網絡安全與黑客攻防寶典[M]．北京：電子工業出版社，2007.

[3]曲德祥.網絡安全技術的發展趨勢[J].信息技術與信息化，2008(5).

[4][美]Chridtopher M King，Curtis E Dalton，T Ertem Osmanoglu.常

曉波，楊劍峰譯.安全體系結構設計、部署與操作[M].北京：清華大學出版社，2003.