電力系統(tǒng)自動化技術(shù)概述

肖雅瓊 石書琪?（邵陽學院，湖南邵陽 422000）

引言：

20世紀50年代以前，電力系統(tǒng)容量在幾百萬千瓦左右，單機容量不超過10萬千瓦，電力系統(tǒng)自動化多限于單項自動裝置，且以安全保護和過程自動調(diào)節(jié)為主。50～60年代，電力系統(tǒng)規(guī)模發(fā)展到上千萬千瓦，單機容量超過20萬千瓦，并形成區(qū)域聯(lián)網(wǎng)，在系統(tǒng)穩(wěn)定、經(jīng)濟調(diào)度和綜合自動化方面提出了新的要求。廠內(nèi)自動化方面開始采用機、爐、電單元式集中控制。系統(tǒng)開始裝設(shè)模擬式調(diào)頻裝置和以離線計算為基礎(chǔ)的經(jīng)濟功率分配裝置，并廣泛采用遠動通信技術(shù)。70～80年代，以計算機為主體配有功能齊全的整套軟硬件的電網(wǎng)實時監(jiān)控系統(tǒng) (SCADA)開始出現(xiàn)。20萬千瓦以上大型火力發(fā)電機組開始采用實時安全監(jiān)控和閉環(huán)自動起停全過程控制。水力發(fā)電站的水庫調(diào)度、大壩監(jiān)測和電廠綜合自動化的計算機監(jiān)控開始得到推廣。各種自動調(diào)節(jié)裝置和繼電保護裝置中廣泛采用微型計算機。

正文：

按照電能的生產(chǎn)和分配過程，電力系統(tǒng)自動化包括電網(wǎng)調(diào)度自動化、火力發(fā)電廠自動化、水力發(fā)電站綜合自動化、電力系統(tǒng)信息自動傳輸系統(tǒng)、電力系統(tǒng)反事故自動裝置、供電系統(tǒng)自動化、電力工業(yè)管理系統(tǒng)的自動化等7個方面，并形成一個分層分級的自動化系統(tǒng)：區(qū)域調(diào)度中心、區(qū)域變電站和區(qū)域性電廠組成最低層次；中間層次由省(市)調(diào)度中心、樞紐變電站和直屬電廠組成，由總調(diào)度中心構(gòu)成最高層次。而在每個層次中，電廠、變電站、配電網(wǎng)絡(luò)等又構(gòu)成多級控制。以下分別介紹。

1. 電網(wǎng)調(diào)度自動化

現(xiàn)代的電網(wǎng)自動化調(diào)度系統(tǒng)是以計算機為核心的控制系統(tǒng)，包括實時信息收集和顯示系統(tǒng)，以及供實時計算、分析、控制用的軟件系統(tǒng)。信息收集和顯示系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、屏幕顯示、安全檢測、運行工況計算分析和實時控制的功能。軟件系統(tǒng)由靜態(tài)狀態(tài)估計、自動發(fā)電控制、最優(yōu)潮流、自動電壓與無功控制、負荷預(yù)測、最優(yōu)機組開停計劃、安全監(jiān)視與安全分析、緊急控制和電路恢復等程序組成。

2. 供電系統(tǒng)自動化

包括地區(qū)調(diào)度實時監(jiān)控、變電站自動化和負荷控制三個方面。地區(qū)調(diào)度的實時監(jiān)控系統(tǒng)通常由小型或微型計算機組成，功能與中心調(diào)度的監(jiān)控系統(tǒng)相仿，但稍簡單。變電站自動化發(fā)展方向是無人值班，其遠動裝置采用微型機可編程序的方式。供電系統(tǒng)的負荷控制常采用工頻或聲頻控制方式。

3. 水力發(fā)電站綜合自動化

需要實施自動化的項目包括大壩監(jiān)護、水庫調(diào)度和電站運行三個方面。①大壩計算機自動監(jiān)控系統(tǒng)：包括數(shù)據(jù)采集、計算分析、越限報警和提供維護方案等。②水庫水文信息的自動監(jiān)控系統(tǒng)：包括雨量和水文信息的自動收集、水庫調(diào)度計劃的制訂，以及攔洪和蓄洪控制方案的選擇等。③廠內(nèi)計算機自動監(jiān)控系統(tǒng)：包括全廠機電運行設(shè)備的安全監(jiān)測、發(fā)電機組的自動控制、優(yōu)化運行和經(jīng)濟負荷分配、穩(wěn)定監(jiān)視和控制等。

4. 電力系統(tǒng)信息自動傳輸系統(tǒng)

其功能是實現(xiàn)調(diào)度中心和發(fā)電廠變電站間的實時信息傳輸。自動傳輸系統(tǒng)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。把廠站的模擬量通過變換輸送到位于調(diào)度中心的接收端并加以顯示的過程稱為遙測。。遠動裝置按組成方式可分為布線邏輯式遠動裝置和存儲程序式邏輯裝置。。

5. 火力發(fā)電廠自動化

火力發(fā)電廠的自動化項目有許多，其中包括：①廠內(nèi)機、爐、電運行設(shè)備的安全檢測，包括數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)視、屏幕顯示、越限報警、故障檢出等。②計算機實時控制，實現(xiàn)由點火至并網(wǎng)的全部自動起動過程。③有功負荷的經(jīng)濟分配和自動增減。④母線電壓控制和無功功率的自動增減。⑤穩(wěn)定監(jiān)視和控制。

電力系統(tǒng)反事故自動裝置

6. 電力工業(yè)管理系統(tǒng)自動化

管理系統(tǒng)的自動化通過計算機來實現(xiàn)。主要項目有電力工業(yè)計劃管理、財務(wù)管理、生產(chǎn)管理、人事勞資管理、資料檢索以及設(shè)計和施工方面等。

7.反事故自動裝置

反事故自動裝置的功能是防止電力系統(tǒng)的事故危及系統(tǒng)和電氣設(shè)備的運行。在電力系統(tǒng)中裝設(shè)的反事故自動裝置有兩種基本類型。一是繼電保護裝置：二是系統(tǒng)安全保護裝置。系統(tǒng)安全保護裝置按功能分為4種形式：一是屬于備用設(shè)備的自動投入,如備用電源自動投入，輸電線路的自動重合閘等；二是屬于控制受電端功率缺額，如低周波自動減負荷裝置、低電壓自動減負荷裝置、機組低頻自起動裝置等；三是屬于控制送電端功率過剩，如快速自動切機裝置、快關(guān)汽門裝置、電氣制動裝置等；四是屬于控制系統(tǒng)振蕩失步，如系統(tǒng)振蕩自動解列裝置、自動并列裝置等。

[1]周獻中，盛安冬.自動化導論.科學出版社，2009

[2]戴先中，論自動化專業(yè)本科生知識.電氣電子教學學報，2009,29（1）：1-5