淺析電力系統(tǒng)自動化及其發(fā)展趨勢

陳偉

摘 要：隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，社會對電力企業(yè)提供電能的要求指標越來越高，而電力企業(yè)為了保證電力系統(tǒng)“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟”的運行，相應(yīng)的也在不斷向自動化提出更高的要求。由電力系統(tǒng)自動化的初步實現(xiàn)，到逐漸發(fā)展到成熟的過程，電力系統(tǒng)自動化技術(shù)不僅可以反應(yīng)電力系統(tǒng)運行及管理水平，也能直接影響到電力系統(tǒng)的運行效率。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；自動化；發(fā)展

中圖書分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）32-0116-02

我們所說的電力系統(tǒng)自動化技術(shù)，是指在無人員直接參與的情況下，利用計算機技術(shù)、通信技術(shù)以及控制技術(shù)對系統(tǒng)智能化的管理，保證電力系統(tǒng)可靠高效的運行。然而要保證電力系統(tǒng)安全的運行，就必須加強對一次設(shè)備的在線控制，所以這就要求我們在電力系統(tǒng)中加入各種監(jiān)測和通信設(shè)備，來對各個一次設(shè)備進行在線監(jiān)控和保護，這就初步實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化。電力系統(tǒng)自動化的操作技術(shù)是電力系統(tǒng)自動化水平的一個重要因素，所以加強對電力系統(tǒng)自動化控制以及對軟件設(shè)備的處理，是提高電力系統(tǒng)自動化的重要措施。

但是，隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，社會對電力企業(yè)的供電要求也越來越高，所以為了滿足用戶對電能高質(zhì)量的需求，電力系統(tǒng)自動化水平的發(fā)展也隨之日益提升。在整個電力系統(tǒng)的發(fā)展過程中，始終都是將自動化作為電力系統(tǒng)的發(fā)展方向，因為電力系統(tǒng)自動化的實現(xiàn)，不僅僅是從根本上改變以往的人工化管理，也是提高電力系統(tǒng)運行效率的有效途徑。通常而言，電力系統(tǒng)自動化包括電能的生產(chǎn)、傳輸以及管理過程中通過計算機對電能實施自動控制、自動調(diào)節(jié)以及自動管理的過程。本文通過介紹電力系統(tǒng)自動化，分析了電力系統(tǒng)自動化的總體發(fā)展趨勢，以及近年來一些新技術(shù)和熱點項目在電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域的運用。

1 電力系統(tǒng)自動化的簡介及其發(fā)展趨勢

近年來隨著社會科技的不斷發(fā)展，計算機技術(shù)、通信技術(shù)以及控制技術(shù)的應(yīng)用也在不斷走向成熟。而現(xiàn)代電力企業(yè)在新時代的背景下，也早已脫離了原來人工化管理模式，走向一個集計算機技術(shù)、通信技術(shù)以及控制技術(shù)于一體高度自動化管理模式。隨著自動化技術(shù)不斷成熟，其在電力系統(tǒng)運用的范圍也在不斷地擴大，從而使得電力系統(tǒng)逐漸減少了對人工的依賴程度越來越小，運行效率也相應(yīng)的越來越高。

在整個電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的發(fā)展歷程中，主要包括以下幾個方面：首先是現(xiàn)代控制理論和計算機技術(shù)、通信技術(shù)的不斷完善，促進了電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，使得當前的電力系統(tǒng)自動化技術(shù)變得越來越完善，自動控制模式也在不斷增加，其在電力系統(tǒng)深入領(lǐng)域也越來越廣泛。

2 電力系統(tǒng)自動化的重要技術(shù)組成部分

2.1 電網(wǎng)調(diào)度自動化

電網(wǎng)調(diào)度自動化的實現(xiàn)是電力系統(tǒng)自動化實現(xiàn)的一個非常重要的前提，因為電網(wǎng)調(diào)度自動化是電力系統(tǒng)自動化實現(xiàn)環(huán)節(jié)中一個必不可少的環(huán)節(jié)，所以在控制中心的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、服務(wù)器以及電力系統(tǒng)專用網(wǎng)絡(luò)等環(huán)節(jié)實現(xiàn)自動化是實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化的必要步驟。自動化電力調(diào)度在自動化管理系統(tǒng)中的主要責(zé)任，是通過采集電網(wǎng)的運行中的數(shù)據(jù)，進而判斷電網(wǎng)運行的安全程度，然后達到對電力系統(tǒng)整體運行狀態(tài)的評估功能。并在最終分析得出結(jié)論后加以控制，從而達到整個過程都可以自動完成的目的。

然而目前我國電網(wǎng)調(diào)度中心的現(xiàn)實情況是各個地區(qū)的電網(wǎng)調(diào)度中心不論是規(guī)模還是設(shè)備水平都沒有統(tǒng)一的標準，一般而言，國家電網(wǎng)以及一些大地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度部門的功能和范圍，相比于一般性地區(qū)的電網(wǎng)調(diào)度部門要大得多，所以在電力系統(tǒng)自動化設(shè)備的投資方面也要區(qū)別對待。

2.2 變電站自動化

輸電線和變電站的功能就是聯(lián)系發(fā)電廠與電力終端，對于以往的變電站在溝通和監(jiān)視方面的工作對人工依賴性太大，而當在變電站采用自動化管理后，不但可以在很大程度解放人力勞動，同時還可以大大的提高變電站的運行效率。

如果在變電站中用計算機完全系統(tǒng)化的裝置，取代傳統(tǒng)的電磁設(shè)備，以及將數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化后的二次設(shè)備集中管理，這樣就實現(xiàn)了僅僅依靠監(jiān)控設(shè)備就可以代替人工的眼睛對現(xiàn)場進行監(jiān)督的功能，并且可以將所觀察到的情況具體地反應(yīng)到計算機屏幕上。這樣就可以實現(xiàn)無人值班的變電站，也能對站內(nèi)所有運行的設(shè)備實現(xiàn)有效的監(jiān)控，并能保證其安全運行。所以，就算我們不在現(xiàn)場，也可以對現(xiàn)場的情況了如指掌。因此，實現(xiàn)變電站自動化也是實現(xiàn)現(xiàn)代電力企業(yè)自動化的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2.3 發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)

發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)也可以簡稱為DCS系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要組成部分是：PCU、OS、ES以及以太網(wǎng)。此系統(tǒng)主要是PCU接受來自發(fā)電廠生產(chǎn)過程中的各種信號并自動處理成相應(yīng)的參數(shù)，通過參數(shù)就可以分析出設(shè)備的實時狀態(tài)，然后再將數(shù)據(jù)傳輸給OS和ES，而當OS一旦接收到相應(yīng)的信息，就會立即向PCU發(fā)出執(zhí)行命令，PCU收到OS發(fā)出的命令后，就可以對實現(xiàn)現(xiàn)場進行調(diào)控功能了，而ES只負責(zé)對系統(tǒng)故障進行診斷和維護以及對系統(tǒng)設(shè)置進行修改等。

3 電力系統(tǒng)自動化發(fā)展過程中的熱點項目分析

現(xiàn)代的電力系統(tǒng)自動化主要是以電子計算機技術(shù)為基礎(chǔ)而實現(xiàn)的，以下分別是在其中出現(xiàn)的幾個比較熱點的技術(shù)。

3.1 電力系統(tǒng)一次設(shè)備的在線狀態(tài)檢測技術(shù)

眾所周知，電力系統(tǒng)具有復(fù)雜性特征，尤其是各種類型的設(shè)備之間關(guān)聯(lián)性非常復(fù)雜。因此，電力系統(tǒng)中的各類設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，尤其是變壓器、發(fā)電機以及一些開關(guān)等一次設(shè)備的運行參數(shù)，對于系統(tǒng)故障的監(jiān)測非常關(guān)鍵。所以，如果能應(yīng)用自動化技術(shù)對這些設(shè)備實施在線監(jiān)測，實時的采集有效數(shù)據(jù)，不但可以實現(xiàn)對這些重要設(shè)備的實時監(jiān)控，還可以通過分析監(jiān)測所得的數(shù)據(jù)，對故障進行有效的預(yù)測，同時也可以根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷設(shè)備的故障情況，進而對設(shè)備采用有效的保養(yǎng)措施。這種情況，對于以往的系統(tǒng)通常采用的是定期維護設(shè)備，而定期維護的局限是往往對有些已經(jīng)出現(xiàn)故障的設(shè)備不能得到及時的維護，從而影響到系統(tǒng)的運行效率。所以，當系統(tǒng)實現(xiàn)了自動化以后，就可以隨時根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)分析判斷出設(shè)備的狀態(tài)，進而做到隨時對電力設(shè)備進行檢修的目的。因此，近年來我國電力企業(yè)加大了對電力自動化建設(shè)的投資，雖然進展比較迅速，但是還是存在一定的不足，所以，關(guān)于電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展仍需繼續(xù)努力。

3.2 電力系統(tǒng)一次設(shè)備的智能化

所謂的電力系統(tǒng)一次設(shè)備的智能化是指，在進行一次設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，略去大量一次與二次設(shè)備之間的控制、信號電纜，而考慮將二次設(shè)備的部分功能或者全部功能在一次設(shè)備的安裝點就地實現(xiàn)。這樣也就是說一次設(shè)備就可以實現(xiàn)自身監(jiān)測與保護功能，如智能開關(guān)，就是現(xiàn)在普遍的智能化一次設(shè)備。但是采用這種技術(shù)也存在一些不足，比如說實現(xiàn)智能控制的電子部件經(jīng)常容易受到現(xiàn)場的磁干擾，從而影響到智能設(shè)備的功能。

3.3 光電式電力互感器

電力系統(tǒng)輸電線路上的電壓電流通常都是比較大的，不能用儀表直接測量，一般我們是采用電流或者電壓互感器將大電流、大電壓轉(zhuǎn)換成小電流、小電壓來測量的。但是由于現(xiàn)有的電力互感器存在一定的缺陷，比如當測量的電壓愈大電力互感器的絕緣能力就愈小，從而導(dǎo)致電力互感器的體積和質(zhì)量也愈大，這樣就直接導(dǎo)致了可接受信號的范圍越來越小，而一旦電力互感器出現(xiàn)的飽和現(xiàn)象，信號就會發(fā)生畸變，繼而使得測量結(jié)果產(chǎn)生比較大的誤差。

目前世界上已經(jīng)出現(xiàn)了光電式和電子式新型電力互感器，可以有效的克服上述傳統(tǒng)電力互感器的不足。我國在這一領(lǐng)域研究也取得自己的成績，但是相對于其他發(fā)達國家而言還是有一定的差距，主要表現(xiàn)：一是在材料的穩(wěn)定性容易受溫度的影響，達到的效果不佳；二是信號相對于電磁互感器而言要小很多，這就限制了信號的長距離傳輸。

3.4 特高壓電網(wǎng)中的二次設(shè)備開發(fā)

在我國綜合實力日益增強的形勢下，經(jīng)濟建設(shè)對電力需求也在日益增加，為了滿足經(jīng)濟建設(shè)對供電企業(yè)更高的需求，我國電力企業(yè)也在努力加快電網(wǎng)的建設(shè)速度，逐漸提高電力系統(tǒng)運行的水平。目前在我國特高壓的已經(jīng)投入建設(shè)，為了滿足這一工程需要，我們必須重新為其配備新的一次、二次設(shè)備，因為其技術(shù)相比普通的一次、二次設(shè)備要求更高，有些技術(shù)是目前我們國內(nèi)可以研發(fā)解決的，而有些技術(shù)則還需要從國外引進。

4 結(jié) 語

目前，電力系統(tǒng)自動化在我國應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛，并且隨著計算機技術(shù)、信息技術(shù)以及控制技術(shù)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化也在不斷的自我完善中，電力系統(tǒng)自動化管理水平也越來越高。因為電力系統(tǒng)的自動化管理是以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，所以計算機技術(shù)的發(fā)展方向?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的發(fā)展方向會具有一定的引導(dǎo)作用，可以說是計算機技術(shù)為電力系統(tǒng)自動化管理提供了技術(shù)平臺，也可以說計算機技術(shù)的發(fā)展推動了電力系統(tǒng)自動化向更高的水平發(fā)展。

參考文獻：

[1] 左國明.電力系統(tǒng)自動化的實現(xiàn)與發(fā)展[J].中國科技博覽，2011，（11）.

[2] 周鵬.電力系統(tǒng)自動化發(fā)展過程中的新技術(shù)應(yīng)用[J].華人時刊，2011，（10）.

[3] 林潔.淺析電力系統(tǒng)自動化及其發(fā)展趨勢[J].世界家苑，2011，（12）.

[4] 姚建國，楊勝春，高宗和，等.電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)發(fā)展趨勢展望[J].電力系統(tǒng)自動化，2007，（13）.