電力系統(tǒng)自動化控制技術(shù)探討

王亞平 郭萬里

（1.河南安陽市安鋼冷軋有限責(zé)任公司 河南安陽 455003 2.河南安陽市安鋼第二煉軋廠 河南安陽 455003）

電力系統(tǒng)自動化控制技術(shù)探討

王亞平1郭萬里2

（1.河南安陽市安鋼冷軋有限責(zé)任公司 河南安陽 455003 2.河南安陽市安鋼第二煉軋廠 河南安陽 455003）

市場經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展與社會可持續(xù)發(fā)展對電力體系自動化提出了關(guān)鍵要求。電力系統(tǒng)牽涉多學(xué)科專業(yè)知識、分布很多區(qū)域，它關(guān)鍵是一個負(fù)責(zé)運(yùn)行和統(tǒng)一調(diào)度的相對復(fù)雜型體系，是由用戶、變電站、發(fā)電廠和輸配電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的。電力系統(tǒng)的自動化控制技術(shù)對電力體系提升生產(chǎn)效率，供應(yīng)優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)的重要原因，筆者在本文中通過分析介紹電力系統(tǒng)的自動化系統(tǒng)的構(gòu)成，對電力體系自動化控制技術(shù)實施了探討，旨在為中國的電力系統(tǒng)完成全面自動化與一體化供應(yīng)科學(xué)的指導(dǎo)，為提升電力系統(tǒng)的運(yùn)營效率做出貢獻(xiàn)。

電力系統(tǒng)；自動化控制；智能技術(shù)

引言

電力系統(tǒng)是國民經(jīng)濟(jì)關(guān)鍵的行業(yè)部門之一，關(guān)乎社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的全局。進(jìn)入21世紀(jì)，中國的經(jīng)濟(jì)社會加快了發(fā)展的速度，社會生產(chǎn)在區(qū)域與規(guī)模上都漸漸擴(kuò)大，大幅提高人們的生活水平，各行各業(yè)和居民生活對供電體系的需求也持續(xù)加多，供電體系的可靠性、安全性供電變成電力體系的重點，而在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的推動下電力系統(tǒng)的自動化控制技術(shù)運(yùn)用愈來愈普遍，變成這些年來研究的熱點，筆者對此也實施了研究探討。

1 電力自動化系統(tǒng)的構(gòu)成

1.1 系統(tǒng)調(diào)度自動化

現(xiàn)在電力體系中發(fā)展最快的技術(shù)范圍之一就是電力系統(tǒng)調(diào)度自動化，它的關(guān)鍵作用構(gòu)成為：電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，其是完成調(diào)度自動化的基礎(chǔ)與前提；電力體系經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和調(diào)度、電力市場運(yùn)營和可靠性、發(fā)電廠運(yùn)營決策等；變電站綜合自動化等。電力系統(tǒng)調(diào)度自動化是電力系統(tǒng)自動化的重點和主要，對自動化系統(tǒng)的質(zhì)量和穩(wěn)定性有著關(guān)鍵影響。

1.2 變電站自動化

所謂變電站，指的是把局部設(shè)備組裝好接通或切斷電壓的體系裝置。在電力體系內(nèi)，配電站就是輸電和配電的集中點，其能夠更好地對電力的運(yùn)輸供應(yīng)實施監(jiān)控，以有效保證全過程的可靠經(jīng)濟(jì)和高效安全，所以說變電站自動化技術(shù)比較關(guān)鍵。而變電站自動化技術(shù)是以領(lǐng)先的現(xiàn)代通信技術(shù)、信息處理技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)優(yōu)化設(shè)計并重新組合變電站的二次設(shè)備，實時監(jiān)控變電站全部設(shè)備的運(yùn)行。

1.3 配電網(wǎng)自動化

配電自動化是一個巨大繁雜的、綜合性非常高的系統(tǒng)性項目，包括電力企業(yè)中和配電系統(tǒng)相關(guān)的所有功能數(shù)據(jù)流與控制。從確保對用戶的供電質(zhì)量，提升服務(wù)水平，讓運(yùn)行費(fèi)用減少的觀點來看，配電自動化是一個統(tǒng)一的整體。

2 電力系統(tǒng)的自動化控制技術(shù)

2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能方案在電力系統(tǒng)自動化控制中的創(chuàng)新進(jìn)行人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于對人們傳遞和解決信息有關(guān)特點的綜合模擬，由人工形式對人們最容易的神經(jīng)元實施大量仿制，并令其以必然標(biāo)準(zhǔn)的形式連接構(gòu)成。單體的人工神經(jīng)元能完成由輸入轉(zhuǎn)向輸出的非線性組建關(guān)系，而經(jīng)過相互連接，他們能組成一類繁雜的人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)。這種智能方案在電力系統(tǒng)自動化控制中的科學(xué)運(yùn)用令各種優(yōu)點信息完成分布存儲，從而具備相對強(qiáng)的綜合容錯能力和學(xué)習(xí)能力，能合理完成對各種優(yōu)點知識的自動化組織，并適應(yīng)用戶對信息解決的不一樣需求。每一個神經(jīng)元間的計算經(jīng)過在必然意義上具備獨立性，所以方便我們實施有針對性的處理，令系統(tǒng)控制實施效率切實提高。

2.2 模糊控制技術(shù)

模糊智能方案在電力系統(tǒng)自動化控制中合理進(jìn)行，模糊智能控制原理關(guān)鍵把經(jīng)典的集成理論實施模糊化解決，把模糊邏輯的語言變量和近似推理引入其中從而產(chǎn)生全體性綜合智能技術(shù)的推理系統(tǒng)。人的模糊推理能力和決策實踐中的實用性控制形式是模糊控制的模擬對象，這理論主體根據(jù)有關(guān)控制的已知規(guī)則和數(shù)據(jù)首先由模糊輸入量開展對模糊控制輸出的推導(dǎo)，關(guān)鍵由模糊化、時間模糊推理機(jī)、最后模糊判決三個子過程構(gòu)成。隨著模糊理論的持續(xù)發(fā)展和成熟完善，模糊控制中包括的優(yōu)勢性能獲得了學(xué)術(shù)界充分的肯定。

2.3 專家控制技術(shù)

專家系統(tǒng)在電力體系中的運(yùn)用區(qū)域非常廣，包含對電力體系處于警告狀態(tài)或緊急狀態(tài)的辨識，供應(yīng)緊急解決，系統(tǒng)恢復(fù)控制，特別慢的狀態(tài)轉(zhuǎn)換分析，切負(fù)荷，體系規(guī)劃，電壓無功控制，隔離故障點，配電系統(tǒng)自動化，調(diào)度員培訓(xùn)，電力體系的短期負(fù)荷預(yù)報，靜態(tài)和動態(tài)安全分析，還有優(yōu)秀的人機(jī)接口等方面。盡管專家體系在電力系統(tǒng)中獲得了普遍的運(yùn)用，但依然存在必然的局限性，像很難模仿電力專家的創(chuàng)造性。

2.4 最優(yōu)化線性控制技術(shù)

最優(yōu)控制是現(xiàn)代控制理論的一個關(guān)鍵構(gòu)成部分，也是把最優(yōu)化理論用于控制問題的一種展現(xiàn)。線性最優(yōu)控制是現(xiàn)在很多現(xiàn)代控制理論中運(yùn)用最多，最成熟的一個分支。有專家提出了運(yùn)用最優(yōu)勵磁控制方法提升遠(yuǎn)距離輸電線路輸電能力與改善動態(tài)品質(zhì)的問題，獲得了一連串關(guān)鍵的研究成果。

2.5 綜合智能控制技術(shù)

顧名思義，綜合智能控制技術(shù)就是說現(xiàn)代控制技術(shù)與智能控制技術(shù)聯(lián)合起來，并在電力運(yùn)行體系中，運(yùn)用專家控制技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，并雜糅進(jìn)模糊控制技術(shù)。這種技術(shù)常常處理大型電力體系，但是幾種控制技術(shù)的一起運(yùn)用對控制模型的建設(shè)工作和控制的進(jìn)行工作帶來了非常高的難度。

3 電力系統(tǒng)自動化技術(shù)

3.1 主動的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)

主動的對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)和其在電力體系自動監(jiān)視和控制中的應(yīng)用。新一代的電網(wǎng)調(diào)度自動化體系要全面地使用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，支持面向?qū)ο蟮囊?guī)范。主動的對象數(shù)據(jù)庫和普通的關(guān)系數(shù)據(jù)庫比較，關(guān)鍵的優(yōu)點在于主動功能和對對象技術(shù)的支持。關(guān)系數(shù)據(jù)庫要完成數(shù)據(jù)的判斷和數(shù)據(jù)的分析都是由外來流程實現(xiàn)的。而在主動的對象數(shù)據(jù)庫中，運(yùn)用數(shù)據(jù)庫的觸發(fā)子能夠完成體系的監(jiān)視功能，運(yùn)用數(shù)據(jù)庫中對象的函數(shù)能夠完成體系的控制作用。因為引入觸發(fā)機(jī)制和對象技術(shù)，這就能夠在數(shù)據(jù)庫中完成自動監(jiān)控，在節(jié)約數(shù)據(jù)讀出與寫入時間的同時，又充足地運(yùn)用數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)的管理作用，提升數(shù)據(jù)可靠性，維護(hù)數(shù)據(jù)的相同性，方便數(shù)據(jù)的共享等。隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，還有對監(jiān)控體系中觸發(fā)子與對象的函數(shù)功能的進(jìn)一步研究，有望完成電力體系自動監(jiān)視和控制的更加繁雜的功能。

3.2 現(xiàn)場總線控制技術(shù)

現(xiàn)場總線是經(jīng)過現(xiàn)場的現(xiàn)實測量與現(xiàn)場設(shè)備控制中間的數(shù)據(jù)信息輸送為主控制體系，現(xiàn)場總線控制技術(shù)是運(yùn)用現(xiàn)場配備的自動化智能儀表、現(xiàn)代化設(shè)備與控制中心的設(shè)備的連接來完成信息一體化、全方位、標(biāo)準(zhǔn)、合理的通訊和控制。這技術(shù)要求現(xiàn)場儀表、設(shè)備等的連接與數(shù)據(jù)通信都要依照合理的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)與協(xié)議，從而來完成自動化的電力體系的建立。運(yùn)用現(xiàn)場總線控制技術(shù)建設(shè)起來的現(xiàn)場總線體系可以完成現(xiàn)場各生產(chǎn)設(shè)備之間、和控制系統(tǒng)中間的多方向、多結(jié)點的數(shù)字通信，因此現(xiàn)場總線技術(shù)可以普遍的運(yùn)用在中國的電力體系自動化控制實踐中。目前運(yùn)用最為普遍、最為顯著的效果就是FCS系統(tǒng)，這系統(tǒng)比以前運(yùn)用的體系在性能上更加優(yōu)化、穩(wěn)定、安全與靈活，特別在出現(xiàn)故障時，這系統(tǒng)可以經(jīng)過上位機(jī)正確定位引發(fā)故障的程序，還可以依據(jù)發(fā)生的詳細(xì)問題擬定出及時有效的策略，讓體系最快的復(fù)原正常運(yùn)營。

4 結(jié)論

電力系統(tǒng)自動化控制技術(shù)的發(fā)展讓一個具備歷史性特征的經(jīng)過，是和時代的先進(jìn)技術(shù)密不可分的，因為有關(guān)范圍技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，新技術(shù)的持續(xù)涌現(xiàn)與完善，讓電力自動化產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度愈來愈快，各類原來看似不相關(guān)聯(lián)的技術(shù)會一步一步彼此滲透，國際化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化愈來愈變成技術(shù)發(fā)展的共識，最后完成電力高度集成化、高度職能化與高度自動化，只有這樣才可以確保電力系統(tǒng)綜合自動化的早日全面完成。

[1]李妍.淺論電力系統(tǒng)自動化中智能技術(shù)的應(yīng)用[J].中國科技信息，2010（08）.

[2]董群山.淺談自動化控制技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用[J].東方企業(yè)文化，2011（12）.

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2016-2-14