淺談自動控制在電力系統中的發展應用

周小貝 把金平

摘要：隨著經濟的快速發展，電力系統逐漸變成人們日常生產生活不可或缺的一部分。電力系統自動控制技術結合計算機網絡信息技術、自動化控制技術以及通信技術，把電力綜合自動化系統推向可視化集中管理，自動控制也成為電力系統不可或缺的一部分。

關鍵詞：電力系統自動控制；集中監控數據服務器SCADA系統；三級系統MES

電的發現和應用是人類科技發展最重要的環節，它最極大的提高了人類的生產力水平，使人類的力量長上了翅膀，使人類的信息觸角不斷延伸。由于電力系統的應用非常廣泛，促使電力系統中的各項技術也在飛速發展，特別是自動控制系統發展，并配合繼電保護技術成為電力系統的不可或缺的一部分，其技術發展和應用是整個電力系統運行質量的應用的重要保障。

下面以本人所在的電力系統為例，談談自動控制系統在電力系統的發展應用，主要對現在電力系統當中的自動控制系統技術應用現狀進行了分析，并對其未來的發展趨勢進行了探討，以期能夠不斷推動電力系統的安全、穩定、高效運行。

電力系統的自動控制系統，主要有三部分組成：直接監控電力運行的微機保護裝置、集中監控數據服務器SCADA系統、用于調度管理的遠程監控中心MES、三部分之間通過modbus、TCP/IP、Profibus-DP等通信方式進行數據交換，滿足監控、操作、管理的要求。微機保護裝置的通信的發展，催生了遠程監控的發展，其與自動控制系統的配套使用，極大提高了自動化水平，減少了值班人工作量，使各個高壓配電室實現無人值守，遠程監控，并自動記錄電力運行信息。其主要工作模式為在主控室配置服務器來存儲數據，并通過光纖，網絡交換機等將微機保護裝置的監控的數據實時傳輸到服務中，同時接受服務器發出的指令，服務器再與客服端實時數據交換，并記錄各種運行、操作信息，結構如下圖所示：

微機保護裝置作為整個自動控制系統最核心的部分，要求高可靠性，性能也在不斷提高，從西門子7SJ600功能相對單一只有四組保護，不具有故障錄波功能，顯示屏很小，通信手段也比較簡單，支持單一，僅modbus通信方式；發展到現在西門子7SJ68，控制功能強大，可以記錄32組故障錄波，大液晶屏直觀顯示、附帶modbus、TCP/IP、通信方式，并帶光纖通信口。當然微機保護裝置品牌很多，進口如賽揚、AAB、斯奈德等品牌，隨著微機保護裝置作為電力系統在自動控制中的核心基礎部分，發展迅猛，國產的比如南自、許繼等也可以滿足使用需求，總體上微機保護裝置的向發展：計算機化、網絡化、智能化、保護控制測量數據通信一體化；其發展為集中監控數據服務器SCADA系統提供了基礎構建，滿足集中監控的要求。

集中監控數據服務器SCADA系統，即數據采集與監視控制系統。SCADA系統是以計算機為基礎的DCS與電力自動化監控系統；在電力系統中，SCADA系統應用最為廣泛，技術發展也最為成熟。它在遠動系統中占重要地位，可以對現場的運行設備進行監視和控制，以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功能，即我們所知的"四遙"功能.RTU（遠程終端單元），FTU（饋線終端單元）是它的重要組成部分。同時它作為能量管理系統（EMS系統）的一個最主要的子系統，有著信息完整、提高效率、正確掌握系統運行狀態、加快決策、能幫助快速診斷出系統故障狀態等優勢，現已經成為電力調度不可缺少的工具。它對提高電網運行的可靠性、安全性與經濟效益，減輕調度員，實現電力調度自動化與現代化，提高調度的效率和水平方面有著不可替代的作用。在現今的變電站綜合自動化建設中起了相當重要的作用。

本公司應用的SCADA數據監控系統采用深圳匯港科級有限公司自主研發Vi-S2000/PowerSCADA電力綜合自動化系統，其系統是在FIX基礎上開發而成，系統結構由中央控制層、通訊層、間隔層組成，集成了報文數據監控，遠程操控系統，數據共享，實現整個電網自動化系統的集中監控。具體控制過程是變電站GIS開關站進線、母聯、變壓器采用西門子SIOROTEC 7SJ63系列保護裝置，通過232串口通訊與SCADA數據監控系統進行數據交換，下面各個10KV配電室的保護裝置、測控裝置，計量儀表通過modbus通信進入串口服務器NPORT 5630后轉光纖信號與SCADA數據監控系統進行數據交換，主控室兩臺兩臺上位機，通過組態與SCADA數據服務器實現數據交換，配以巴可公司大屏幕顯示，實現站內220KV、10KV開關設備及整流機組的遠程自動監控功能，組成整個變電站綜合自動化系統。

SCADA數據監控系統、DCS系統、PLC 的發展，伴隨著網絡通信的不斷進步，促成管理系統MES的生成，也就是企業生產信息化管理系統，俗稱三級系統。其中SCADA系統是電力系統自動化的實時數據源，通過OPC通信方式與其進行數據交換，為MES系統提供大量的實時數據。

公司現有是三級系統MES，采用Wonderware InTouch工控軟件，是世界第一家推出組態軟件的公司。 其的應用程序瀏覽器，為您提供了一種強有力的圖形方法來瀏覽和配置InTouch應用程序。它使您可以輕易地訪問WindowMaker最常用的命令和功能，應用程序瀏覽器會顯示所有安裝的附加程序，例如SQL訪問管理器、SPC Pro和配方管理器，并為您提供了一種可自定義的應用程序啟動工具。InTouch軟件是一個高開放的、可擴展的人機界面，為定制應用程序設計提供了靈活性，同時為工業中的各種自動化設備提供了連接能力。整個分子公司絕大多數重要的控制系統都進入其系統，DELTAV的DCS系統，ABB的DCS系統，和利時DCS系統，WINCC系統，西門子系列PLC，歐姆龍系列PLC等。其中電力系統的SCADA數據監控系統Vi-S2000電力綜合自動化系統也進入其系統，在調度中心，實現完整監控。

當然，此套系統已穩定運行十多年之久，也有些不足或者不能滿足國家對電網系統的保護要求等，比如雙回220kV進線后臺微機保護系統僅在電網公司出線端（220kV沾益變電站）設置一套主保護，站內只有測控裝置，不符合《中國南方電網公司繼電保護配置技術規范》220kV系統需配置雙重保護的相關要求。

總之，隨著計算機、網絡通信等不斷發展，自動控制在電力系統中的應用越來越廣，可靠性越來越高，逐步開始向著數字化、智能化、可視化、集中方向發展，其極大的減少電力系統運行中工作量，提高工作效率，減少供電故障，確保電力系統高效、穩定運行，在現今的工業生產中發揮著越來越重要的作用。

參考文獻

[1]楊奇遜黃少鋒.微型機繼電保護基礎第二版.北京中國電力出版社2011.

（作者單位：云南馳宏鋅鍺股份有限公司）