電力綜合自動化系統初探

陳凱

【摘 要】從電力綜合自動化系統建設的實際情況來看，雖然系統的建設初見功效，電網系統的運行效率得到了一定的提升，但電力綜合自動化系統的建設仍然面臨諸多的技術和管理問題，這說明在未來一段時間，電力綜合自動化系統建設將面臨更大的挑戰，需要通過不斷地探索和嘗試來優化自動化系統建設的道路，以促進電力綜合自動化系統各項功能的充分實現。

【關鍵詞】電力；綜合化系統；功能

1電力綜合自動化系統的概述

綜合自動化技術是多種技術共同組合形成的整體，要實現該技術，就必須立足于計算機技術這一基礎，構建分層式架構，并利用網絡技術充當信息傳播的媒介，以達到控制自身的目標。在綜合自動化控制技術中，計算機工作效率往往很高，能夠滿足運行過程中的數據運算和分析需求，并及時作出準確判斷。借助于網絡通信技術，綜合自動化控制技術能夠實現對整個電網的有效管理，電力系統的各個項目和環境都囊括其中，并對整個電力系統實施無人化操作，許多人工操作不可避免的問題就能得到合理解決，比如，響應遲緩、信息傳遞效率較低，判斷失誤等，都會影響變電站的電力調度。就綜合自動化技術系統而言，其功能模塊主要有：計算機以及單片機，這些設備一旦投入使用，就能為電力系統提供有效保護，提高系統獲取信息和數據的能力。同時，利用綜合自動化控制技術，還能編制出電壓報表，實現合理控制，負荷調整也能實現自動化操作，避免人為干預。更重要的是，能夠及時發現電力系統存在的問題，并加以有效解決，為電力系統的安全運行提供了有效保障。

2電力綜合自動化系統的應用

2.1在變電站的應用

變電站綜合自動化系統采用集中監控、分散布置的模式，分層、分布式的系統結構在保證系統穩定、可靠的基礎上，使得系統實施、維護和擴展更方便、靈活。按照分層式的系統結構，系統主要由站內主控層、通信管理層和現場設備層組成。站內主控層主要由系統軟件、通信控制器、監控工作站等設備組成，采用基于客戶機/服務器（Client/Server）模式的分布式網絡結構，實現集中控制室對各變電站內供配電設備的監視、操控、報警、統計、分析等功能，并負責綜合自動化系統與綜合視頻監控系統之間的數據交換。通信管理層主要由工業以太網交換機、智能通信控制器、綜合布線系統提供的通信鏈路和介質等組成，具備數據采集、規約轉換、通信故障診斷、路由等功能，實現主控層與設備層之間的通信，是系統與其監控對象的橋梁。現場設備層是系統數據采集來源，主要由微機綜合測控保護裝置、直流屏、智能儀表等設備組成，實現對現場基礎設備數據的采集、測量、分析、記錄等功能。

2.2在發電廠的應用

結合我國發電廠電氣綜合自動化系統的現狀，在對其進行系統設計過程中采用了分層分布式架構來實現對發電廠的監控和運行管理。（1）間隔層。作為電氣綜合自動化系統的底層，間隔層主要是系統的控制和保護測控裝置。該層次實現了采集數據、保護以及預處理功能，并可以實現分布式的嵌入式8CADA的HMI服務。間隔層的設備在進行連接時，采用冗余現場總線接口，通過雙網連接實現了雙網運行，且可以實現雙網的無障礙切換。一旦其中一條網絡出現問題，系統仍然可以正常運行，提高了系統的穩定性。（2）監控層。監控層是電氣綜合自動化系統的功能核心。電氣綜合自動化系統的SCADA/HMI功能一般采用PowerView系統實現；保護管理功能則采用PMS實現。在進行監控層的網絡設計時，采用雙以太網，根據發電廠的相關功能和數量進行設置。一般情況下，監控層的主要功能是：對外完成對ECS系統、DCS系統和SIS系統的接口功能；對系統間隔層設備進行間隔和管理，并對系統本身進行自檢，查看是否存在故障。主要管理功能通過對系統的狀態、對間隔層的設備進行參數設定和修改實現的，并記錄、分析和管理歷史信息。自診斷功能則是借助監控層實現對本身的設備運行狀態的檢查以及故障的診斷。

3優化電力綜合自動化系統的相關策略

3.1制定統一的電力綜合自動化系統標準

電力綜合自動化系統的標準化運行是確保系統各項功能正常、穩定發揮的前提和基礎。鑒于當前電力綜合自動化系統運行過程中存在的標準化不高的問題，要從相應的標準制定著手來加以解決。首先，要確定適合各子系統連接的統一化的標準和接口，使各系統能夠更好地配合，確保電力綜合自動化系統秩序和效率的良好實現；其次，要在電力系統中配備各種防故障設備，確保各生產廠家所生產的設備能夠達到統一的行業標準；最后，各種設備生產廠商要根據電力綜合自動化系統開發的需要來對設備的參數進行調試，確保設備的性能達到最優的標準。

3.2提升電力綜合自動化系統模式的科學性

首先需要注意的是，在對電力綜合自動化系統的組織模式進行設計時要嚴格遵循科學、合理、有效的原則，以系統的安全、平穩運行為模式組建的基本條件和要求。其次，電力綜合自動化系統模式的構建要做到因系統而異，即根據電力綜合自動化系統的功能要求來選擇合適的組織模式。從目前電力綜合自動化系統構建的實際情況來看，可供選擇的組織模式主要有分布式設計、可擴展性與兼容性設計和簡單可靠設計三種模式。其中分布式設計主要是指所涉及的系統的控制、測量、保護、報警等信號均通過處理好的數據信號的形式傳遞給監控計算機，并且處理數據的單元之間是一種相互獨立的關系，彼此之間不會產生相互的影響；而可擴展性與兼容性系統是指電力綜合自動化系統主要由標準化程度高的軟硬件組成，并配備有標準化的接口，確保用戶可以根據自己的需要來進行系統的靈活配置和使用；簡單可靠模式是指系統中的線路被大幅度地簡化為二次接線，借助多功能的繼電器來替代傳統的繼電器，從而使系統復雜的結構得以簡化。

4電力綜合自動化的發展方向

電力綜合自動化系統目前滿足了電力系統快速的運行狀態，為促進電力系統的更大發展，支持與日上升的供電需求，今后還會朝著多狀態運行的方向發展。要實現多狀態運行，電力綜合自動化系統必須滿足實時態、研究態和調試態的運行狀態。如此一來，便能實現電力系統中不同數據、圖形之間的快速轉換。首先是實時態。實時態為電網正常監視狀態，在此狀態下可以實現電網當前時態的監視分析，運用各種電網分析工具協助進行電網的監視、分析以及控制等。其次是研究態。在研究態下可以對系統的運行狀態進行模擬測試，也可以在已有模型的基礎上進行數據模型的擴展，開展相應的計算研究。可以隨時動態切換某個節點進入某個研究態，跳出某個時段的電網模型以及歷史反演數據，進行事故反演和分析。最后是調試態。調試態為新廠站投運或是新的軟件功能投入時的信息調試和功能調試，在調試態下進行的各種操作不能影響對電網的正常運行和監視，在調試態下確定無誤后可以無縫地將相應內容部署到實時態下。

5結束語

綜上所述，電力綜合自動化系統作為電力系統科學、合理、安全運行的重要保障性措施，是實現電網建設現代化發展的推動性因素。而針對當前電力綜合自動化系統建設處于初級階段所遭遇的各種問題和挑戰，要通過相關技術和管理手段的優化提升來加以有效解決，從而保證整個電力綜合自動化系統功能的良好實現。

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（作者單位：國網冀北電力有限公司唐山供電公司）