電力系統自動化策略發展研究

姚伯巖等

摘要： 邁入21世紀以來，電力工程及其自動化的技術取得了突飛猛進的發展。電力工程及其自動化是工業發展的有力助手，它的發展能為工業，甚至社會經濟的發展帶來源源不斷的動力。雖然，目前的電力工程及其自動化的發展與建設存在著這樣或那樣的問題，但總的前進趨勢是不可逆轉的。本文對此進行一個分析闡述。

關鍵詞： 電力工程；自動化；技術；發展；問題；趨勢；分析

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）05-0028-02

1 概述

電力系統及其自動化是隨著電力工業和自動化技術的發展而發展起來的應用型基礎學科。研究方向主要有電力系統運行和控制理論、人工智能在電力系統中的應用、直流輸電技術、電力系統在線監視與控制技術、微型計算機繼電保護等。專業應用范圍包括電力系統運行分析與控制、電力市場分析、電網調度自動化、繼電保護、信息管理、電力企業管理現代化、廠站自動化和智能化儀器儀表在電力系統中的應用等方面。電力自動化需要具備堅實的電氣工程學科基本理論知識，能在電力工程、電氣自動化工程及其他行業從事電力系統自動化的研究、設計、運行和管理等方面的高級工程技術人才。

生產過程中的各個環節都屬于電力系統自動化的領域，比如自動檢測、調節和控制，系統和元件的自動安全保護，網絡信息的自動傳輸等。它的目標就是保證供電的電能質量（頻率和電壓）、系統運行的安全可靠，提高經濟效益和管理效能。

建立電力工程及其自動化的通用網絡系統可以優化資源配置，使商業之間的信息交流得到準確性和安全性的保證。一個企業包括設備控制，技術監管，企業管理等許多步驟，要想使這些步驟得到資源的合理化配置，就要使這些系統通過網絡聯系起來。通過建立電力工程及其自動化的通用網絡系統，使各個系統之間的數據得到高效，快捷的交換，促使整個企業的優化發展。只有電力工程及其自動化的數據能夠實現信息的標準化對接，電力工程及其自動化的系統傳遞信息才會更安全，更高效。所以，在目前的電力工程及其自動化的發展過程中，一定要實現程序接口的完美對接，從而減少開發工程的時間和費用。

2 電力自動化控制系統設計思想

電力系統是一個巨維數的典型動態大系統，它具有強非線性、時變性且參數不確切可知，并含有大量未建模動態部分。電力系統地域分布廣闊，大部分元件具有延遲、磁滯、飽和等等復雜的物理特性，對這樣的系統實現有效控制是極為困難的。另一方面，由于公眾對新建高壓線路的不滿情緒日益增加，線路造價，特別是走廊使用權的費用日益昂貴等客觀條件的限制，以及電力網的不斷增大，使得人們對電力系統的控制提出了越來越高的要求。正是由于電力系統具有這樣的特征，一些先進的控制手段不斷地引入電力系統。它的主要設計思想為以下幾點。

2.1 集中監控方式 集中監控方式不但運行維護方便，控制站的防護要求也不高，而且系統設計也很容易。但由于這種方式是將系統的各個功能集中到一個處理器進行處理，所以處理器的任務相當繁重，處理速度也會受到一定的影響。由于電力設備全部進入監控，致使主機冗余的下降、電纜數量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經常不到位，這也會造成設備無法操作。這種接線的二次接線比較復雜，查線也不方便，而大大增加了維護量，還存在在查線或傳動過程中由于接線復雜而造成誤操作的可能性。

2.2 遠程監控方式 遠程監控方式具有節約大量電纜、節省安裝費用、節約材料、可靠性高和組態靈活等優點。但由于各種現場總線的通訊速度不是很高，使得電廠電力部分通訊量相對又比較大，所以這種方式大都用于小系統監控，而在全廠的電力自動化系統的構建中卻不適用。

2.3 現場總線監控方式 現場總線監控方式使系統設計更加具有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣就可根據間隔的情況進行設計。這種監控方式除了具有遠程監控方式的全部優點外，還可以減少大量的隔離設備、端子柜、模擬量變送器等，而且智能設備就地安裝，與監控系統通過通信線連接，節省了大量控制電纜，節約了很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。此外，各裝置的功能相對獨立，組態靈活，使整個系統具有可靠性而不會導致系統癱瘓。因此現場總線監控方式是今后發電廠計算機監控系統的發展方向。

3 電力系統調試策略的應用

電站中裝置及智能設備安裝完畢，參數的設備設置完畢，終端裝置的通信規約的選項，調控數據庫以及自動化控制系統的建立，等設備都已準備完畢好后，就能用自動變電站系統進行聯調與系統結構的無人在值班的情況下進行調試工作。

變電站自動化調試主要包括兩個部分，一是本體調試，二是與調度聯調。這兩個也都有自己的應用范圍，比如本體調試又分保護測控通訊調試、遙信信息調試、遙測數據調試、遙控調試、ERTU（電量采集系統）通訊調試、VOC（電壓無功綜合控制系統）調試等等。而與調度聯調則包括104通道調試、上傳遙信信息調試、上傳遙測數據調試、調度遙控功能調試等。

4 計算機技術在智能電力系統中作用

現代社會是一個信息化社會，任何事情要想取得發展都離不開計算機的支持，電力系統也是如此，電力系統要想取得發展，應該注意計算機技術和電力系統自動化的結合，使計算機為智能電力系統的發展做出自己的貢獻，加快電力系統智能化的腳步。目前來說兩者結合的形成的一個最典型的技術就是智能電網技術，它實際上是我國建設智能電網的準備工作，換句話說，也可以說是智能電網的雛形。

智能電網在建設的過程中需要很多依托計算機的技術，典型的有智能電網的通信技術，需要先進的現在網絡通信技術的應用，而且需要具備雙向性、實時性、可靠性的特征；有信息管理系統，也是完全依托計算機技術而存在的，信息管理系統可以說是計算機技術中應用最為廣泛的技術之一，在各行各業中都有應用，在智能電網中也不例外。endprint

電力系統信息自動傳輸系統簡稱遠動系統，其功能是實現調度中心和發電廠變電站間的實時信息傳輸。自動傳輸系統由遠動裝置和遠動通道組成。遠動通道有微波、載波、高頻、聲頻和光導通信等多種形式。遠動裝置按功能分為遙測、遙信、遙控三類。電力監控系統借助現代的網絡技術和計算機技術實時監視電力系統的運行參數（包括：開關狀態，故障狀態和位置，電壓、電流、電度等實時變化的電氣參數，報警信號等）、事件記錄、波形記錄等數據，不斷地傳送至電力監控計算機（以后簡稱監控中心），并可以實施遙控命令，使運行管理人員可以通過監控中心全面了解電力系統的運行工況，準確、快速地判斷故障位置和故障原因，簡便地實現各種數據分析（包括負荷分析，電能消耗分析，電能質量）。對于一些難于判斷的故障，可以通過波形記錄來幫助管理者分析故障原因。該電力監控系統能夠實現的主要功能包括：系統運行實時監視、電能質量監視、遠程控制和操作記錄、事件報警和記錄、數據采集和歷史數據管理、各種報表打印、電能管理。

5 電力自動化系統發展研究方向

5.1 智能保護與變電站綜合自動化 為了使電力自動化系統的研究能跟上國際先進水平，應該注重對電力系統智能保護和變電站綜合自動化的研究，如此可以大大增加電力系統的安全水平。

5.2 電力市場理論與技術 要想使電力自動化系統取得更大的發展，應該加強對電力市場理論和技術的研究，提出適合我國現階段電力市場運營模式的具體數學模型和算法。

5.3 電力系統實時仿真系統 如果要想為智能保護及靈活輸電系統的控制策略提供一流的實驗條件，應該加強對電力系統實時仿真系統的研究，它能夠有效的協助科研人員進行新裝置的測試。

5.4 配電網自動化 在中低壓網絡數字電子載波ndlc、配網的模型及高級應用軟件pas、地理信息與配網scada一體化方面取得了重大技術突破。

5.5 現代電力電子技術在電力系統中的應用 開展了電力電子裝置控制理論和控制算法、各種電力電子裝置在電力系統中的行為和作用、靈活交流輸電系統、直流輸電的微機控制技術、動態無功補償技術、有源電力濾波技術、大容量交流電機變頻調速技術和新型儲能技術等方面的研究

5.6 電力系統分析與控制 應該加強電力系統分析和控制的研究，比如在實時相角測量、小電流接地選線方法、潮流計算的收斂性、電網調度自動化仿真、等方面進行研究。

5.7 人工智能在電力系統中的應用 為了提高電力系統運行和控制的智能化水平，應該結合電力工業發展的需要，開展電力系統智能控制理論與應用的研究。

5.8 電氣設備狀態監測與故障診斷技術 為了全面提高電氣設備和電力系統的安全運行水平，應該加強對電力設備狀態監測與故障診斷技術的研究，開發出發電機、變壓器、開關設備、電容型設備和直流系統等主要電氣設備的監控系統。

參考文獻：

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