論述電力系統之自動化應用

中圖分類號：TP 文獻標識碼：A文章編號：1008-925X(2011)09-0-01

摘要：電網調度自動化是電力系統自動化的主要組成部分，我國目前電網調度自動化分為五級，即國家電網調度、大區電網調度、省級電網調度、地區電網調度和縣級電網調度。下文針對電力系統技術的不斷發展，從而帶動了電力系統自動化水平的不斷提高進行分析討論，僅供參考。

關鍵詞：電網調度 自動化技術 裝置

一、電力系統自動化技術

1.電網調度自動化。電網調度自動化主要組成部分由電網調度控制中心的汁算機網絡系統、工作站、服務器、大屏蔽顯示器、打印設備、通過電力系統專用廣域網連結的下級電網調度控制中心、調度范圍內的發電廠、變電站終端設備等構成。電網調度自動化的主要功能是電力生產過程實時數據采集與監控電網運行安全分析、電力系統狀態估計、電力負荷予測、自動發電控制、自動經濟調度并適應電力市場運營的需求等。

2.變電站自動化。電力系統中變電站與輸配電線路是聯系發電廠與電力用戶的主要環節。變電站自動化的目的是取代人工監視和電話人工操作，提高工作效率，擴大對變電站的監控功能，提高變電站的安全運行水平。變電站自動化的內容就是對站內運行的電氣設備進行全方位的監視和有效控制，其特點是全微機化的裝置替代各種常規電磁式設備;二次設備數字化、網絡化、集成化，盡量采用計算機電纜或光纖代替電力信號電纜;操作監視實現計算機屏幕化;運行管理、記錄統計實現自動化。變電站自動化除了滿足變電站運行操作任務外還作為電網調度自動化不可分割的重要組成部分，是電力生產現代化的一個重要環節。

3.發電廠分散測控系統(DCS)。

過程控制單元(PCU)由可冗余配置的主控模件(MCU)和智能l/O模件組成。MCU模件通過冗余的l/O總線與智能l/O模件通訊。PCU直接面向生產過程，接受現場變送器、熱電偶、熱電阻、電氣量、開關量、脈沖量等信號，經運算處理后進行運行參數、設備狀態的實時顯示和打印以及輸出信號直接驅動執行機構，完成生產過程的監測、控制和聯鎖保護等功能。

運行員工作站(OS)和工程師工作站(ES)提供了人機接口。運行員工作站接收PCU發來的信息和向PCU發出指令，為運行操作人員提供監視和控制機組運行的手段。工程師工作站為維護工程師提供系統組態設置和修改、系統診斷和維護等手段。

二、電子技術、計算機技術的發展不斷推動電力系統自動化進步

上世紀六七十年代晶體管技術的發展及隨后中小規模集成電路的問世為研發初始的電力系統自動化裝置提供了技術條件，電力開關信號檢測、模擬量檢測(電力變送器)、晶體管及集成電路繼電保護、自動裝置、遠動裝置、模擬盤等二次設備相繼出現。但這些自動化裝置功能比較單一，互相之間缺少通信聯系，裝置不具備故障自診斷能力。

隨著上世紀八十年代單片機技術的發展和應用，我國電力系統自動化設備實現了全面的更新換代。由于采用了數字電路和模塊化軟件設計技術，電力自動化裝置的性能大大提高，特別是裝置具有了通信功能，可通過并行口、串行口與其他設備進行數據交換，數據和各種信息可通過外部設備如CRT顯示，打印機打印制表等，裝置首次出現了人機聯系功能。值得一提的是從Intel公司引進的SBC系列OEM單板機技術加快了我國微機化電力系統二次設備的開發進度，以單片機為基礎的國產化自動化設備層出不窮，數字式故障錄波器替代了機械光學結構原理的老式錄波裝置;微機遠動裝置及巡回檢測設備體積小，容量大，通信規約適應性強;微機繼電保護裝置性能也大大提高，可方便修改保護定值，使用和維護非常透明。

隨著上世紀九十年代高性能工作站、服務器及軟件技術、信息處理技術、特別是高速網絡技術的發展，電網調度自動化系統、電廠監控、變電站自動化、配電自動化的技術水平上了一個新臺階，產品逐步發展成為一種開放式、分布式、網絡化、智能化的新模式。與上一代產品相比可以大幅度減少電力電纜、通信電纜的用量，設備體積小還減少了占地面積等從而降低了建設成本，同時大幅度提高了系統的技術性能，增加了設備配置的靈活性、互換性和可維護性，提高了系統運行的可靠性。

最近幾年以來，各種嵌入式產品的出現，例如嵌入式高性能微處理器、嵌入式計算機、嵌入式操作系統、嵌入式以太網等產品使電力系統中的裝置類設備如測量控制設備、繼電保護裝置、數據通信控制器等得以再次更新換代，裝置的硬件電路和應用程序結構簡化，產品性能大大提高，裝置信息處理速度更快，功耗更低，功能擴展能力更強。

三、當前電力系統自動化依賴lT技術向前發展的重要熱點技術

1.電力一次設備智能化。常規電力一次設備和二次設備安裝地點一般相隔幾十至幾百米距離，互相間用強信號電力電纜和大電流控制電纜連接，而電力一次設備智能化是指一次設備結構設計時考慮將常規二次設備的部分或全部功能就地實現，省卻大量電力信號電纜和控制電纜，通常簡述為一次設備自帶測量和保護功能。

2.電力一次設備在線狀態檢測。對電力系統一次設備如發電機、

汽輪機、變壓器、斷路器、開關等設備的重要運行參數進行長期連續的在線監測，不僅可以監視設備實時運行狀態，而且還能分析各種重要參數的變化趨勢，判斷有無存在故障的先兆，從而延長設備的維修保養周期，提高設備的利用率，為電力設備由定期檢修向狀態檢修過度提供保障。

光電式電力互感器。電力互感器是輸電線路中不可缺少的重要設備，其作用是按一定比例關系將輸電線路上的高電壓和大電流數值降到可以用儀表直接測量的標準數值，以便用儀表直接測量。其缺點是隨電壓等級的升高絕緣難度越大，設備體積和質量也越大;信號動態范圍小，導致電流互感器會出現飽和現象，或發生信號畸變;互感器的輸出信號不能直接與微機化計量及保護設備接口。

4.適應光電互感器技術的新型繼電保護及測控裝置。電力系統采用光電互感器技術后，與之相關的二次設備，如測控設備，繼電保等裝置的結構與內部功能將發生很大的變化。首先省去了裝置內部的隔離互感器、A/D轉換電路及部分信號處理電路，從而提高了裝置的響應速度。但需要解決的重要關鍵技術是為滿足數值計算需要對相關的來自不同互感器的數據如何實現同步采樣，其次是高效快速的數據交換通信協議的設計。

四、結 語

現階段隨著電網建設和改造的順利進行，提高配電網自動化水平的呼聲越來越高。這一時期自動化裝置的特點是以模擬電路和布線邏輯為主進行設計，其應用減輕了變電站值班員的勞動強度，提高了電力安全運行程度。而電網調度自動化系統在電力系統的安全經濟運行中已經起著不可或缺的作用。