淺談電力系統自動化發展趨勢及新技術的應用

胡強　姜志軍

【摘要】現代社會越來越高的要求，綜合指數的供電安全、可靠、經濟、高質量的電力系統，相應的也不斷向自動化技術提出了更高的要求。電力系統自動化技術不斷從低到高，從局部到整體的發展趨勢，本文也作出了詳細的分析。

【關鍵詞】電力系統自動化 發展 應用

【中圖分類號】TM76 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）01—0295—01

在過去的20年里，隨著計算機技術的發展，通信技術，控制技術，現代電力系統已成為以計算機（Computer）、控制（Control）、通信（Communication）和電力設備和電力電子（Power System Equiqmentsand Power Electronics）為核心的自動控制系統，簡稱“CCCP”。電力信息系統自動化處理越來越大，考慮的因素較多，直接觀察和測量范圍更廣泛，可以控制對象越來越豐富。

一、電力系統自動化控制的發展趨勢：

1、現代電力系統自動控制技術具有以下的特性：

（1）在控制模式、區域、協調、智力和適應自動化技術的發展不斷優化。

（2）應對面臨的多機系統模型的設計和分析的問題。

（3）在基礎理論上實現更多的現代化控制理論。

（4）遠程通信的應用增加了電力電子器件和控制計算機的方法。

（5）研究人員在結構上需要的各種信息和儀器的聯合行動。

2、電力系統自動化的發展趨向于以下的幾個方向：

（1）系統監測向自動化控制系統的發展，如對AGC（自動發電控制）的總功率管理。

（2）從高電壓擴展到較低的電壓方向，例如EMS（能量管理系統）和DMS（配電管理系統）的電力管理。

（3）控制區域部分從各個組成部分向整個系統發展，如區域穩定控制系統和SCADA（監控和數據采集）的發展。

（4）從單一功能向多功能、一體化發展，例如變電站綜合自動化的發展。

（5）設備的性能向快速、靈活和數字化的方向發展，例如繼電保護技術的發展方向。

（6）自動化控制的目標逐漸智能化，尋求協調的發展和優化，例如勵磁控制的發展趨勢。

（7）通過提高系統運行的經濟性，在實現自動化管理和服務的基礎上保證效率和安全性，例如將MIS（管理信息系統）應用到電力系統自動化管理系統。

二、對于電力系統自動化產生重要影響的三項技術

1、動力系統的智能控制技術

在過去的電力系統控制中的應用發展研究大致可以分為以下幾個階段：單輸入單輸出，基于傳遞函數的控制，線性最優控制，非線性控制和多機系統的協調控制等階段。而面對智能控制階段的主要技術難點如下：

（1）電力系統的多目標優化動態特性和失效模式的轉換操作。

（2）電力系統是一個具有非線性、變參數（包括各種各樣的隨機性和不確定性因素并存，各種工作模式和故障模式）和動態變化等特點的系統。

（3）電力系統要求地方協調不同控制器，也需要不同的控制器的協調控制。

智能控制系統是控制理論發展的一個階段，主要用于解決復雜系統的控制問題，這些問題難以用傳統的方法解決；智能控制系統特別適合于具有模型不確定性的復雜控制系統，具有很強的非線性，需要高度的適應性。

智能控制系統在電力系統中的應用非常廣泛的應用前景，已適應人工網絡控制的快速汽門、人工控制網絡、ASVG電力制動快速綜合控制系統和基于多機系統（新型靜止無功發生器）的自主學習功能等。

2.FACTS和DFACTS

（1）FACTS概念的提出

這是在電力傳輸和分配的一種先進技術，為了提高電壓質量和系統穩定性的電力系統的發展迫切需要，改變傳統的傳輸容量而產生的新技術——柔性交流輸電系統（FACTS）。

所謂“柔性交流輸電系統”的技術也被稱為“柔性交流輸電系統”，是獨立或集成系統的重要組成部分，主要應用于傳輸系統功能的電力電子裝置，還可以對傳動系統的主要參數（如電壓、電抗和相位差等）進行調節控制，使傳輸更可靠和具有更高的效率和更大的可控性。這是一種將控制技術、計算機技術、電力電子技術等多方面技術應用于高壓輸電系統中，既提高系統性能的可控性、可靠性和電能質量，又能達到節能新技術的要求。

（2）柔性交流輸電系統（FACTS）的核心裝置ASVC的研究現狀

柔性交流輸電系統（FACTS）裝置的一個共同特點是：電力電子器件基于逆變器的快速切換。

ASVC由兩相逆變器和并聯電容器等組成。它不僅可以正確的穩態電壓，而且在穩定電壓的恢復期控制電壓的能力是很強的。與傳統設備和技術相比，ASVC控制的范圍大，反應速度快，降低機械損耗和旋轉噪聲，因為ASVC固態裝置，所以能穩定裝置響應的變化情況，因此其控制能力比同步調相機要好得多。

（3）DFACTS的研究趨勢

隨著高新技術產業和信息化的發展，電力用戶對供電質量和電氣設備的正常運行可靠性更加注重，甚至與生活產生越來越密的關系?？梢哉f在信息時代對電能質量提出了更高的要求。

DFAcTS技術應用于柔性交流技術的配電系統，它的根據是Hingorani于1988提出配電網電能質量的新概念。其主要內容是：對電能質量的各種問題的全面解決方案，使用新的電力電子控制器的配電網和大型商業用戶端。

3、GPS時鐘統一生成和基于EMS動態安全監測系統

（1）基于GPS統一的新一代EMS

電力系統的監測和監控和記錄的電磁瞬態記錄儀和對系統穩態運行的重點關注各種故障數據采集的主要手段（SCADA）系統。前記錄的數據冗余，記錄時間較短，不同記錄儀缺乏溝通，使整個系統的動態特性分析是困難的；后者的數據刷新間隔時間較長，只能用于對系統的穩態特性分析。他們也有一個共同的缺點，在不同的地點之間的一個共同的準確的時間標記的記錄數據的缺乏，僅部分有效，這是很難分析整個系統的動力學行為。

（2）基于動態安全監測系統的新一代GPS

GPS是基于動態安全監測系統的新一代動態安全監測系統，結合原有的SCADA系統。電力系統動態安全監測系統的新一代，主要以同步定時系統，動態相量測量系統，通信系統和中央信號處理器是由四部分組成的。利用GPS實現同步相量測量技術和光纖通信技術，提供了相位控制的條件。GPS技術和相量測量技術的PMU（相量測量單元）設備相結合，逐步取代了RTU設備實現電壓，電流相量測量（相位和振幅）。對電力系統調度的穩定/準穩態監測動態監測發展是監測發展技術的必然趨勢。電力系統動態安全監測和實時控制技術的結合以GPS技術的應用和相量測量技術相結合為標志。

隨著控制技術的發展，電力系統自動化、計算機技術和信息技術面臨著前所未有的改革。智能控制系統和多媒體技術將很快進入電力自動化系統領域，信息技術的發展將促進電力監控系統的發展和促進電力自動化控制系統發展到一個完美的水平。

參考文獻

[1]何景斌.管理信息系統在電力調度管理自動化中的應用[J].建材與裝飾，2007

[2]馬紅.電力調度自動化系統實用化應用[J].現代電子技術2004