電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的探討與分析

大同供電公司科技信息中心 段曉峰

1.引言

現(xiàn)今，創(chuàng)新的自動(dòng)化系統(tǒng)控制著復(fù)雜的工藝流程，并確保過程運(yùn)行的可靠及安全，為先進(jìn)的維護(hù)策略打造了相應(yīng)的基礎(chǔ)。

電力過程自動(dòng)化技術(shù)的日新月異和控制水平的不斷提高搜企網(wǎng)版權(quán)所有，為電力工業(yè)解決能源資源和環(huán)境約束的矛盾創(chuàng)造了條件。隨著社會(huì)及電力工業(yè)的發(fā)展，電力自動(dòng)化的重要性與日劇增。傳統(tǒng)的信息、通信和自動(dòng)化技術(shù)之間的障礙正在逐漸消失。最新的技術(shù)，包括無線網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線、變頻器及人機(jī)界面、控制軟件等，大大提升了過程系統(tǒng)的效率和安全性能。

2.電力自動(dòng)化的發(fā)展

我國是從20世紀(jì)60年代開始研制變電站自動(dòng)化技術(shù)。變電站自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到一定的水平，在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設(shè)中不僅中低壓變電站采用了自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)無人值班，而且在220kV及以上的超高壓變電站建設(shè)中也大量采用自動(dòng)化新技術(shù)，從而大大提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平，增強(qiáng)了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度的可能性，降低了變電站建設(shè)的總造價(jià)，這已經(jīng)成為不爭的事實(shí)。然而，技術(shù)的發(fā)展是沒有止境的，隨著智能化開關(guān)、光電式電流電壓互感器、一次運(yùn)行設(shè)備在線狀態(tài)檢測、變電站運(yùn)行操作培訓(xùn)仿真等技術(shù)日趨成熟，以及計(jì)算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開發(fā)應(yīng)用，勢必對(duì)已有的變電站自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生深刻的影響，全數(shù)字化的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)即將出現(xiàn)。

3.電力自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

現(xiàn)場總線(Fieldbus)被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。信息技術(shù)的飛速發(fā)展，引起了自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革，隨著工業(yè)電網(wǎng)的日益復(fù)雜工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)版權(quán)所有，人們對(duì)電網(wǎng)的安全要求也越來越高，現(xiàn)場總線控制技術(shù)作為一門新興的控制技術(shù)必將取代過去的控制方式而應(yīng)用在電力自動(dòng)化中。

4.無線技術(shù)

無線通訊技術(shù)因其不必在廠區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行繁雜、昂貴的布線，因而有著誘人的特質(zhì)。位于現(xiàn)場的巡視和檢修維護(hù)人員借此可保持和集中控制室等控制管理中心的聯(lián)系，并實(shí)現(xiàn)信息共享。此外，無線技術(shù)還具有高度靈活性、易于使用、通過遠(yuǎn)程鏈接可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方設(shè)備或系統(tǒng)的可視化、參數(shù)調(diào)整和診斷等獨(dú)特功能。無線技術(shù)的出現(xiàn)及快速進(jìn)步，正在賦予電力工業(yè)領(lǐng)域以一種嶄新的視角來觀察問題，并由此在電力流程工業(yè)領(lǐng)域及資產(chǎn)管理領(lǐng)域，開創(chuàng)一個(gè)激動(dòng)人心的新紀(jì)元。

盡管目前存在多種無線技術(shù)漢陽科技，但僅有幾種特別適用于電力流程工業(yè)。這是因?yàn)闊o線信號(hào)通過空間傳播的過程、搭載的數(shù)據(jù)容量(帶寬)、抗RFI(射頻干擾)/EMI(電磁干擾)干擾性、對(duì)物理屏障的易感性、可伸縮性、可靠性，還有成本，都因無線技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的不同而不同。因此，很多用戶都傾向于“依據(jù)具體的應(yīng)用場合，來選定合適的無線技術(shù)”。控制用的無線技術(shù)主要有GSM/GPRS(蜂窩)、9OOMHzRadios、wi-Fi(802.lla/b/g)、WIMAX(802.16)、ZigBee(802.15.4)、自組織網(wǎng)絡(luò)等，其中尤以Wi-Fi和WIMAX應(yīng)用增長速度最快，這是因?yàn)槠湓趲捄桶踩阅芊矫孑^優(yōu)、在數(shù)據(jù)集中和網(wǎng)絡(luò)化方面具備卓越的安全框架、具有主機(jī)數(shù)據(jù)集成的高度靈活性、高的魯棒性及低的成本。

5.信息化技術(shù)

電力信息化包括電力生產(chǎn)、調(diào)度自動(dòng)化和管理信息化兩部分。廠站自動(dòng)化歷來是電力信息化的重點(diǎn)，大部分水電廠、火力發(fā)電廠以及變電站配備了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；相當(dāng)一部分水電廠在進(jìn)行改造后還實(shí)現(xiàn)了無人值班、少人值守。發(fā)電生產(chǎn)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用大大提高了生產(chǎn)過程自動(dòng)化水平。電力調(diào)度的自動(dòng)化水平更是國際領(lǐng)先，目前電力調(diào)度自動(dòng)化的各種系統(tǒng)，如SCADA、AGC以及EMS等已建成，省電力調(diào)度機(jī)構(gòu)全部建立了SCADA系統(tǒng)，電網(wǎng)的三級(jí)調(diào)度100%實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。華北電力調(diào)度局自動(dòng)化處處長郭子明說，早在20世紀(jì)70年代華北電力調(diào)度局就用晶體管計(jì)算機(jī)調(diào)度電力，從國產(chǎn)121機(jī)到176機(jī)，再到176雙機(jī)，華北電力調(diào)度局全用過，到1978年已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化。

6.安全技術(shù)

電力是社會(huì)的命脈之一，當(dāng)今人類社會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的依賴已到了難以想象的程度。電力系統(tǒng)發(fā)生大災(zāi)變對(duì)于社會(huì)的影響是不可估量的，因此電力系統(tǒng)最重要的是運(yùn)行的安全性，但這個(gè)問題在全世界均未得到很好解決，電力系統(tǒng)發(fā)生大災(zāi)變的概率小但后果極其嚴(yán)重，我國電力系統(tǒng)也出現(xiàn)過穩(wěn)定破壞的重大事故。由于我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需求，電力工業(yè)將會(huì)繼續(xù)以空前的速度和規(guī)模發(fā)展。隨著三峽電站、西電東送、南北互供和全國聯(lián)網(wǎng)等重大工程的實(shí)施，我國必將出現(xiàn)世界上最大規(guī)模的電力系統(tǒng)。

7.傳動(dòng)技術(shù)

實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的裝置稱為變頻器。變頻器一般由整流器、濾波器、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路以及控制器(MCU/DSP)等部分組成。變頻器作為節(jié)能降耗減排的利器之一，在電力設(shè)備中的應(yīng)用已經(jīng)極為廣泛而成熟。對(duì)于變頻器廠商而言，在未來三十年，變頻器，尤其是高壓變頻器在電力節(jié)能降耗中的作用極為明顯，變頻器也成為越來越多電力行業(yè)改造技術(shù)的首選。

在業(yè)內(nèi)，以ABB為首的電力自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)廠商，ABB建立了全球最大的變壓器生產(chǎn)基地及絕緣體制造中心。自1998年成立以來，公司多次參與國家重點(diǎn)電力建設(shè)項(xiàng)目，憑借安全可靠、高效節(jié)能的產(chǎn)品性能而獲得國內(nèi)外用戶的好評(píng)。其公司多種產(chǎn)品，包括：PLC、變流器、儀器儀表、機(jī)器人等產(chǎn)品都在電力行業(yè)中得到很好的應(yīng)用。

8.人機(jī)界面

發(fā)電站、變電站、直流電源屏是十分重要的設(shè)備，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，搜企網(wǎng)，單片機(jī)技術(shù)的日趨完善，電力行業(yè)中對(duì)發(fā)電站、變電站設(shè)備提出了更高精密、更高質(zhì)量的要求，直流電源屏是發(fā)電站、變電站二次設(shè)備中非常重要的設(shè)備，直流電源屏承擔(dān)著向發(fā)電站、變電站提供直流控制保護(hù)電源的作用，同時(shí)提供給高壓開關(guān)及斷路器的操作電源，因此直流電源屏的可靠性將直接關(guān)系到發(fā)電站的安全運(yùn)行，直流電源屏的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了很長的時(shí)間，從早期的直流發(fā)電機(jī)、磁飽和直流充電機(jī)到集成電路可控硅控制直流充電機(jī)、單片機(jī)控制可控硅充電機(jī)、高頻開關(guān)電源充電機(jī)等，至目前直流電源屏已很成熟。直流電源屏整流充電部分仍然采用目前國際最流行的軟開關(guān)技術(shù)，將工頻交流經(jīng)過多級(jí)變換，最后形成穩(wěn)定的直流輸出，直流電源屏系統(tǒng)控制的核心部件是V80系列可編程控制器PLC，它將系統(tǒng)采集的輸入輸出模擬量以及開關(guān)量經(jīng)過運(yùn)算處理，最終控制高頻開關(guān)電源模塊使其按電池曲線及有人為設(shè)置的工作要求更可靠地工作。

9.結(jié)束語

電氣自動(dòng)化技術(shù)是當(dāng)今世界最活躍、最充滿生機(jī)、最富有開發(fā)前景的綜合性學(xué)科與眾多高新技術(shù)的合成。其應(yīng)用范圍十分廣泛，幾乎滲透到國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，隨著我國科技技術(shù)的發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)也隨之提高。