電力系統自動化發展歷程及趨勢

劉 洋，宋 雪

遼寧省電力有限公司鐵嶺供電公司，遼寧鐵嶺 112000

1 電力系統自動化的概念和組成

電力系統是變壓器、分配、各種用電設備、生產、消費電能的發電機、輸送和電力線路構成的一個統一整體。電力系統自動化是指為了保證電力系統經濟，可靠和安全的運行，并且向電力用戶提供合格的電源，從而使用各種具有控制功能，決策和自動檢測裝置的系統，通過數據傳輸系統與信號系統就地或遠方的控制、調節并自動監視電力系統的全系統，局部系統或各個元件。電力系統的電能質量和運行的可靠性和電力系統的自動化水平有著非常密切的聯系。電力系統各環節的調度自動化與自動化水平的高低和現代電力系統的安全性密切相關。

電力系統自動化根據電能的分配與生產過程主要包括電力工業管理系統的自動化，火力發電廠自動化，水力發電站綜合自動化，電網調度自動化，供電系統自動化，電力系統信息自動傳輸系統和電力系統反事故自動裝置等七個方面的內容。電力系統自動化的主要目標是提高管理效能與經濟效益，保障系統安全運行，保證供電的電壓和頻率滿足要求。

2 電力系統自動化的發展歷程

2.1 自動調節的單項自動裝置

20 世紀上半期，單機容量不足10 萬kW，電力系統的容量在500 萬kW 左右。那時的電力系統自動化主要是過程自動調節與安全保護的單項自動裝置。當時以汽輪機的危急保安器，電網調度自動調節，發電機電壓的自動調節，發電機的各種繼電保護，并網的自動同期裝置，汽輪機轉速和鍋爐的安全閥等裝置為主。

2.2 運用遠動通信技術的新型自動裝置

50 年代到60 年代，電力系統的規模由幾百萬千瓦上升到上千萬千瓦，單機容量由不足10 萬kW 漲到了20 多萬kW，并且以區域聯網的形式在經濟調度，綜合自動化和系統穩定等方面有了新的規定。廠內自動化方面開始采用爐，電和機單元式集中控制。以離線計算為基礎的經濟功率分配裝置與模擬式調頻裝置開始在系統中裝設，遠動通信技術也得到了廣泛的應用。電氣液壓式調速器，可控硅勵磁調節器和晶體管保護裝置等各種新型自動裝置得到廣泛運用。

2.3 電網實時監控系統

70 年代到80 年代，整套軟硬件功能齊全的以計算機為主體的電網實時監控系統開始出現。采用閉環自動起停全過程控制和實時安全監控的20 萬kW 以上的大型火力發電機組開始出現。大壩監測、水力發電站的水庫調度以及電廠綜合自動化的計算機監控等監控系統開始應用。微型計算機廣泛應用與各種繼電保護裝置和自動調節裝置當中。

2.4 自動化電力系統的全面化

隨著控制技術，通信技術和計算機技術的發展,現代電力系統已成為一個通信、電力電子、控制、電力裝備和計算機的統一體（CCCP）。主要表現在配電網自動化、變電站自動化和電網自動化3 個方面。

科技的迅猛發展推動配電網自動化的進步，配電網的網格化程度隨著電網建設的發展越來越高。在我國，光纖通信作為主干網的通信方式得到共識，由饋線終端，子站和配電主站構成的三層結構已經得到普遍的認可。在光纖通信的基礎上完全可以實現饋線自動化，標志著智能配電系統的出現；變電站自動化系統是利用多種先進的技術對變電站二次設備進行優化重組，它可以收集比較齊全的數據信息，并且做出相關的分析判斷。

現代電網自動化調度系統的核心是計算機。首先，它可以在判斷失誤或是處理不當的情況下進行自動檢測和調度，有效的避免了國民經濟損失，同時也對人身安全與設備安全進行了有效的保護。其次，通過調度自動化的手段實現電網的經濟調度，具有發電多，節省能源，供電多和損耗少的優點。最后，可以實現監控電網的運行是否在正常范圍之內，從而滿足用戶計劃用電要求，保證電能質量。

3 電力系統自動化的發展趨勢

3.1 監測控制與數據采集并用的SCADA

變電站自動化的一個主要特點是監控集成與保護系統的發展，實現數據共享。而實現數據共享的主要手段就是SCADA，它把監控與保護功能整合在同一個裝置中，把分布式的變電站SCADA 集成到微機保護中，使繼電保護所處理的數據與其它一些數據一樣，使監控與保護共用一個硬件平臺，從而獲得明顯的經濟性。

3.2 數字化的變電站自動化系統

各種類型的新型互感器越來越受到國內外的歡迎。根據調查發現，這種受歡迎的新型互感器就是包括二次變換器的一個或多個電流或電壓傳感器與基本的連接傳輸系統的電子式互感器。簡稱為EVT 的電子式電壓互感器與簡稱為ECT 的電子式電流互感器相互組合就構成了一個電子式互感器裝置。它的功能主要包括不斷完善變電站自動化系統結構和提高技術性能，從而全面促進數字化的變電站自動化系統的實現

3.3 DMS-全面建立配電管理系統

全面建立配電管理系統不僅是適應現代電力系統技術快速發展的需要，而且對提高電氣綜合管理水平也有一定的幫助；通過全面建立配電管理系統，管理人員能夠清楚的掌握電量，功率，電壓和電流等不同的運行參數，隨時監控整個電力系統的運行情況，這樣不僅大大減少了用電量，而且有利于電力平衡負荷監控的精確計量。

再者，DMS系統通過改變現行的變電值班和運行操作模式，真正實現了無人值守變電站的管理方式，從而大大的減少了人員的占用。大大優化了電氣設備保護控制，大大減少了大面積停電故障的發生，同時也有利于供電系統可靠性的提高。

最后，通過DMS 系統，可以建立快速電氣事故處理機制，使故障停電的時間大大減小，從而減少了對生產裝置的影響。

4 結論

雖然人工智能，通信和計算機等領域的新思想與新技術為電力系統自動化的發展提供了技術支持和保障。但是隨著現代社會對電能供應的安全，優質，經濟和可靠等多個指標的要求越來越高，還有電力系統向自動化提出了更高的要求，電力系統自動化技術不斷地由向高端和整體的方向發展。區域化、適應化、智能化、最優化和協調化是當今電力系統自動化的發展趨勢。未來的電力系統自動化還有很大的發展空間。

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