關于電力系統及其自動化探析

尉云輝

摘 要：伴隨著經濟的高速發展，電力行業取得了長足的進步。經濟建設和人民生活對電力的需求與日俱增，同時也對電網的安全穩定運行提出了更高的要求。由于影響電力系統運行的因素非常復雜，涵蓋發變電、輸配電等多個環節，且電力輸送范圍十分廣泛，單純依靠人工監測很難實現各個環節的實時監控。引入計算機網絡技術和自動化技術，是實現電力系統自動監控的重要手段。通過實施自動監控，可以實現對整個電力系統運行狀態的實時掌控，對實時發現故障并及時排除，保障整個電網平穩安全運行，具有十分積極的意義。

關鍵詞：電力系統；自動化；控制

引言

電力系統承擔著為經濟發展和人民生活提供穩定可靠電能的重要職責。由于電網規模總量逐漸擴張，電網結構深邃復雜和電網建設運行環境嚴苛多變，電網故障發生的頻率和嚴重程度也越來越高，嚴重者會直接導致整個電力系統不能正常運行。以往采用人工方式進行巡查，以保證電網安全。由于人工巡查受巡查人員個人業務水平、工作素質、精神狀態、行為習慣等因素的影響，往往不能取得理想的結果。隨著計算機和自動化技術的高度發展，建立自動化監控系統已經逐步成為現實。通過對系統進行實時監測，能夠及時發現問題，發出報警，自動分析原因，并采取應急措施，從而將損失降到最低。下面分別對變電系統、配電系統及調度系統的自動化技術進行簡單介紹，以供大家參考。

1 變電系統自動化

變壓器是變電站的核心組件，在變壓輸電方面發揮著巨大作用，但隨著用電量的逐步擴大，影響因素逐漸增多，變壓器在運行過程中發生故障的概率日漸增大。最常見的故障是過電壓。它嚴重干擾著電力系統的正常運行，必須采取相應措施加以限制。通過建立自動監測系統對變電站過電壓情況進行實施監控，從而采取針對性的措施，是解決變電站過電壓的好辦法。該系統主要包括以下幾個環節：

1.1 電壓傳感器

它的敏感度直接影響到監測系統的測量精確度，是整個系統的關鍵環節。在線監測系統中的電壓傳感器由高壓分壓器和光纖傳感器組成。前者分為電容分壓器、電阻分壓器幾種類型，具有結構簡單，暫態響應和測量精度好的特點，專門用來獲取電壓信號。由于運行狀態下的分壓器長期保持并聯狀態，所以電網的等級較高時，要做好相關人員安全防護工作；后者具有頻帶寬，絕緣性和抗干擾能力強的特點，適用于雷電過電壓的測量。光纖傳感器分為有源光纖和無源光纖兩種。有緣光纖需配置高壓分壓器，無源光纖受環境溫度影響大，都具有很大的使用局限性。

1.2 信號傳輸

該環節采用光纖或同軸電纜為媒質進行監測系統的數據傳輸。同軸電纜造價低廉，安裝簡單，信號保真度高，但對安全防護有要求。光纖絕緣性好，安全可靠，傳輸速率快，抗電磁干擾能力強，但需配備專門的接收機和光發射，成本較同軸電纜高，而且安裝不便。

1.3 數據采集

模擬信號的轉換處理在這個環節完成。該環節由以下幾個單元組成：一是多路轉換單元，主要負責傳感器的選擇或監測，一般借助程控模擬開關完成選通信號；二是預處理單元，主要用來調整輸入信號，為模數轉換器提供必要條件，并提供一定的抗干擾功能；三是數據采集單元，采樣保持負責模數轉換周期內各輸入量的存儲工作，并進行篩選，將數值未發生變化的信號送入模數轉換器。模數轉換器ADC是數據采集環節的核心部分，主要指標是轉換速度和精確度。

1.4 數據處理

它是整個監測系統的核心環節，一般采用兩種方法來完成。一是在線監測，由相關軟件提供硬件的驅動，實時完成過電壓的采集監測工作；二是離線分析，通過計算機技術實現對電壓信號采樣的數據分析，從而完成對過電壓的判斷。

2 配網系統自動化

配網系統自動化以計算機技術和自動控制技術為基礎，實現在線智能監控或離線監控，從而達到提高配電效率和供電質量的目的。實施配網系統自動化，能夠有效減少人力消耗，縮短事故持續時間，為配網管理系統規劃提供實時信息。該項技術具有工作效率高，維護成本低，經濟效益高等特點。配網自動化系統主要由以下幾部分組成：

（1）配電主站，多位于城市調度中心，負責與各子站進行通信。配電網具有系統復雜、內部設備繁多、監控對象規模大，分布廣等特點，如果都連在主站上，系統難以正常運行。因此設立子系統，減少主站壓力。（2）配電子站，多建于變電站內，負責和電力終端設備通信。（3）配電遠方終端。該單元主要對配網轄區內的變壓器、環網柜、開閉所以及柱上開關等進行實時監控，識別各種故障并加以控制等，通過這些功能和主站系統、子站系統相互配合，實現整個配網的監控和優化。（4）通信網絡。負責將主站的控制命令發送給終端，并將終端的各項參數信息反饋給主站，實現主站和終端之間的通訊聯系。鑒于系統復雜，工作環境惡劣，相關通信設備數量多且分布范圍廣等原因，在選擇通信方式時，應對其安全性、實用性、可管理性及成本等多方面進行綜合考慮，并結合當地實際，采取最優方案，保證配電系統自動化的正常工作。

現階段有三種主要通信方式：（1）光纖，廣泛應用于配電自動化系統，具有性能優、成本高的特點；（2）無線通信，在配網信息系統中比較常見，初期投資較少，但后期維護費用較高，目前部分地區正在研究將其應用到配電自動化中；（3）中壓載波，正處于試驗階段，尚未投入正常使用。

3 調度系統自動化

倒閘操作和處理配網故障是配網調度的主要工作。由于受各種因素影響，調度系統故障發生概率較高。隨著經濟高速發展，實現調度系統自動化，保障配電網供電正常的要求日漸突顯，由此導致了遠動技術的誕生與發展。遠動控制系統主要由調度主站端的計算機系統、執行端的自動化系統以及連接兩系統的通信信道系統組成，藉由數據采集技術、信道編碼技術以及通信傳輸技術來實現電力系統的遠程監控和操作。調度系統自動化通過對數據的自動采集監控、自動發電控制、經濟調度控制和能量管理等手段來實現信息收集、狀態分析、層次協調的目的，進而為調度人員提供相應的決策參考。該系統還有專門的抗干擾功能，以滿足調度系統安全穩定的需要。

從電力系統整體的角度出發，可以建立一個總的監控系統，經由對以上子系統的控制，來實現對整個電力系統的監控。

4 結束語

電力系統的安全正常運行，直接關系到國家經濟安全和社會穩定。建立健全高效可靠的自動監控系統，實現電力系統的自動化，是保障電力安全的必要措施。隨著計算機技術和自動化技術的進一步發展，電力系統自動化必將迎來一輪新的研究熱潮。

參考文獻

[1]張勇.電力系統自動化技術[J].自動化應用，2013，27（3）：173-175.

[2]滕建平.淺析電力系統調度自動化及其抗干擾控制措施[J].科協論壇，2013，19（3）：217-220.

[3]楊立明，任恒杰.論電力系統自動化技術的運用及其發展趨勢[J].機電信息，2013，24（9）：168-170.

[4]李驥.探討電力系統中配網自動化技術[J].中國科技縱橫，2013，30（4）：259-261.

[5]楊秀娟.綜合監控系統在電力系統中的應用[J].電力系統通信，2013，17（2）：236-238.