芻議計算機技術在供電企業中的廣泛應用及前景

謝清宇 劉孜宇

（重慶市電力公司市區供電局，重慶 400015）

前言

隨著計算機技術的進步以及變電站自動化系統的發展，使得無人值守變電站的模式在我國大規模鋪開，與此同時，變電站的信息量也在大幅增加，調度人員及監控人員需要通過分析變電站信號量比如位置信號、壓板信號、直流信號的運行情況以及經過自動化系統采集、處理的數據信息，實時監測電力系統的運行狀況，一旦出現故障便能及時、科學地進行處理。雖然計算機運行系統相對繁雜，但是給值班人員發現和判斷調度事故帶來了便捷，而且調度自動化系統中的事故報警信號降低了值班人員的工作力度，為科學地處理故障提供了極大的便利。

1 計算機技術在變電站繼電保護與自動化的應用

計算機技術為電力系統樞紐點（變電站）的控制、監視、保護與多重調度中心間的數據傳輸等功能實現了自動化。現代電力系統的發展與互聯使得電力網絡的復雜程度日益增加，對電力系統的繼電保護與自動化提出了更高、更嚴的要求。因此計算機技術有必要定型化、標準化，把監視、保護、控制與數據傳輸兼于一身，構成一個總裝置，大力開發多功能、標準化、單機定型產品以促進計算機技術的推廣應用。

1.1 微機型繼電保護裝置與繼電器和傳統的模擬型繼電器相比，有以下特點：

1.1.1 有寬廣的運算能力，容易得到原來得不到的新特征。

1.1.2 動作特性數字化，并且可把動作特性作為程序存儲，特性經久不變。

1.1.3 變更程序軟件就可以改變保護目的和保護特性，通用性極強。

1.1.4 裝置標準化，因此可以使用質量穩定的通用充電器，使保護的可靠性充分提高。

1.1.5 檢驗可在保護運算處理的空余時間里進行，提高質量。

1.1.6 小型化，一臺微機可處理許多電氣量，現在見到的產品可以用1塊保護屏實現原來4塊保護屏的工作。

1.2 計算機保護的內容

1.2.1 軟件方面。繼電器保護功能通過軟件予以實現，是計算機保護不同于常規保護的基本特點。而具體體現如下：

①繼電保護系統的設計制作，關鍵在于軟件。

②裝置成本包括了硬件和軟件成本，而軟件成本是主要部分。

③軟件開發為新原理新技術新方法提供了廣闊場地，特別是仿真技術的不斷發展，可以更好地在軟件中模擬實際的工作。

當前，國內外同行們雖然對保護的算法進行了大量的研究，但基本上還是用軟件模仿執行常規保護的功能，尚無原理上的重大突破，計算機保護的算法，一直是熱點問題。

1.2.2 硬件方面。由于計算機發展速度很快，而硬件作為實現軟件功能的實際載體，必須不斷提升硬件功能和質量，因此產品日新月異。

①硬件結構必須包括五個部分，即輸入部分、運算處理部分、存儲部分、輸出部分和人機聯系(顯示)部分。

②一般認為用16位字長的微處理機為宜。

③使用12位以上的A/D接口。

④采樣頻率因運算量及不同算法而異，一般工頻每周采樣4～40次。

為便于推廣，一般認為應實現標準化，這是計算機保護的長處，不過微型機更新換代很快，雖然有利于保護性能的提高，但卻增加了保護裝置定型標準化及推廣使用的困難。

為適應保護的需要近年有一種趨勢，即將電流互感器、A/D傳換器等組裝成一起制成數字式傳感器，有益于可靠性的提高及實現裝置的標準化。

1.3 變電站保護，控制綜合裝置

變電站主控室中，除繼電保護裝置外，還裝有各種控制、測量與其他自動裝置。過去這些裝置皆獨立裝設，占地面積大、配線復雜，維護工作隨變電設備增加而增大。要根本解決上述問題，必須把監視、保護、控制與數據傳輸等兼于一身，構成一個總裝置，使信息流程簡單化、合理化，從中又大大縮小了裝置的體積。

數字計算機的應用，給整個工業生產帶來了巨大的變革。計算機應用于繼電保護領域，必然會促進新原理、新技術和新方法的出現，未來計算機保護在理論和技術的發展，必將有著廣闊的發展前景。

2 計算機技術中Internet/intranet在供電企業的應用

2.1 Internet（因特網）的應用

隨著Internet的普及，在Internet站點的主頁上，可以建立以下應用：

a)查詢電管業務，如電價、報裝流程等。

b)查詢停電通知。用戶可以到網站上查詢停電的時間和影響范圍(可以用地圖的方式表示出來)，也可以通過電子函件收到有關的停電通知。

c)查詢用電和交費情況，包括通過電子函件的方式，用戶收到每月的電費單。

d)進行用電申請、報裝進度查詢等等。

e)隨著電子商貿的發展，用戶通過信用卡在網上交費。

2.2 Intranet（企業內部網）的應用

供電企業是一個大型的企業，員工多，部門多，工作地點分散，業務種類繁雜，這就需要一種強有力的手段，使企業內部的信息能有效和及時交流，各部門協調一致地工作以完成任務，對外界環境的變化能及時作出反應。在intranet上，可以實現以下應用和功能：

a)辦公自動化系統。實現公文傳送和審批的自動化，極大地提高了處理業務流程的自動化程度。

b)綜合查詢系統。基于各個應用軟件管理系統，如用電管理、財務管理、人事管理、運行管理，SCADA系統等，實現綜合信息查詢。

c)信息發布。各部門可把通知、情況介紹、規章制度及時發布出去。

d)電子函件。職工有自己的電子信箱，方便對內和對外交流。

e)新聞組。職工可在intranet上就工作和一些熱門話題進行討論，結合netmeeting開發出實用的電視電話會議系統。

最終，計算機成為每個職工工作不可缺少的一部分。每天一上班，他就從計算機上了解任務，處理業務，記錄結果。連請假、報銷、獎金發放等日常事務，都通過計算機通知或實現。這樣，避免了繁瑣的公文履行，提高了工作效率，嚴格了管理制度，供電企業的管理就達到了一個新的水平。展望未來，建立起更好的Internet/intranet應用，能夠樹立企業形象，提高管理水平和服務質量，這對在新形勢下面向市場的供電企業，有很大的現實意義。

3 計算機技術在電力調度自動化的應用

由于計算機進入了工業監控時代，其中就包括電力調度自動化領域，使其發展進程大大加快，從發展動態來看，經歷了三個階段，下面就分別從變電站控制系統、通訊系統、主站系統、軟件結構和功能等方面作一介紹。

3.1 集中型

3.1.1 變電站控制系統：在這個階段時，變電站控制系統的不同功能如保護、控制、測量，當地功能及遠動，是由當地各自獨立的部件實現的，它們之間沒有共同或同類特性，結果使數據收集和分配重復建立，使系統既不經濟又很復雜，而遠動是由RTU完成。

3.1.2 通信系統：在這個階段通信系統以模擬技術為主，遠動由專用信道和復用信道組成。

3.1.3 主站系統：在這個階段時用16位和32位的計算機組成單機、雙機結構的功能集中的計算機主站系統，顯示部件一般由CRT完成。

3.1.4 軟件結構：在這一階段程序和數據是以程序庫為代表的并且以數據表格結合的形式實現，當增加一個功能時，相應地增加一個表和一個程序庫，給人一種散亂的感覺，對系統維護需要深入的軟件知識。

3.1.5 功能：主要是數據采集與監控功能即SCADA功能，這種系統在我國調度自動化上還是主流，具體的結構如圖1所示。

3.2 非集中型

從80年代末開始，這種結構的系統開始開發應用。

3.2.1 變電站控制系統：在這個階段變電站功能已開始從獨立轉向部分綜合，這種系統的最大優點是一組獲得的信號，為系統各部分需要所共用，大大減少了布線成本，提高了系統的利用率。

3.2.2 通信系統：這時通信系統已開始從模擬向數字方向轉化。隨著數字系統的應用，整個系統的響應分辨率等功能都大大提高。

3.2.3 主站系統：在這階段中，主站系統應用32位處理器并通過當地網絡連接，在中央處理機內完成數據庫和數據處理。人機聯系由人機工作站完成，遠動通信接口由相應通訊工作站完成，同時系統也提供網關機，與辦公自動化網相連。

3.2.4 軟件結構：這一代軟件結構的主要特點是明確在三個層次上定義：即程序層、數據層和協調層。程序層包含全部必需的應用功能，數據層是一個關系型的實時數據庫，該結構組織上的程序是通過一個叫軟件母線的協調層完成，這種軟件程序是由高級語言完成，對硬件平臺高度獨立，易于移植。同時數據全部支持在線功能。

3.2.5 功能：這一代產品已由獨立的SCADA功能，擴大成為EMS（能量管理）和DMS(配電管理)及網絡安全分析培訓模擬等功能。

這一代產品在我國80年代末90年初已被部分地應用在部分中調的引進系統和地調的國內開發系統。其整體結構如圖2所示。

3.3 分布式

3.3.1 變電站控制系統：在這代產品的電力控制系統中RTU將越來越少，它們的功能將逐漸綜合到分布式變電站控制系統結構中，并通過綜合數字網（ISDN）與控制中心的計算機網絡有機地結合在一起，這時整個系統只需輸入一次數據，系統就自動地向各個層次上提供并維護數據，現場級系統將是一個標準部件組成的系統。

3.3.2 通信系統：這一代產品的通信系統將是數字式系統。數據傳輸鏈路將有標準的傳輸協議規約數字傳送網和高傳遞速率。獨立的RTU將消失，整個系統將變成高度集中的系統。

3.3.3 主站系統：在現代電網上，調度自動化系統將處理來自發電、供電、配電網絡的數據。數據量之大是前所未有的，這就要求系統必需使用開放結構而且具有高兼容性。開放結構要求應用標準部件，市場占主導應用地位的工作站，以及標準接口和標準軟件產品。應用計算機網絡組成過程局部網（實時網），并經過規約轉換完成實時網和辦公自動化網的相連，并以此保證數據訪問的安全性。

3.3.4 軟件結構：這一代產品的軟件結構被稱為均勻型，也就是說在分布硬件結構中，全部程序不再需要在一個計算機上運行，所以程序分布在接入計算機網絡的多個結點上。這里軟件母線功能將超出各結點限制，提供局域和廣域協調，并匹配局域計算機網絡各層所安裝的硬件。

3.3.5 功能：這一代產品的功能已不僅包括SCADA的EMS、DMS等功能，而且強調一個突出的應用功能專家系統。這種專家系統應包含：

I)監視：報警處理、故障處理、預想事故評定

Ⅱ)控制：正常控制、預警控制、緊急控制、恢復控制

Ⅲ)規劃：負荷預測、開停機組合、線路再配置、負荷潮流

Ⅳ)分析：無功功率和電壓、安全評估、暫態穩定

V)培訓：模擬器今后的發展方向為：①分布計算機技術應用。②標準部件的選用，以達到最廣泛的應用支持。③數字通信系統的應用。④關系型實時數據庫和標準工作站的應用。

結束語

近年來，隨著改革開放的逐漸深入和經濟的迅速騰飛，對電力的需求日益增加，新時期的用電形勢對新一代電力企業提出了新的要求。同時隨著計算機技術的迅猛發展，從而使計算機技術在供電企業中得到了充分的應用。

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