電力系統(tǒng)控制技術(shù)在調(diào)度自動(dòng)化中的應(yīng)用探究

楊文瑞

摘要： 20世紀(jì)中葉以來出現(xiàn)的電力系統(tǒng)是有史以來規(guī)模最大，資金技術(shù)最密集的巨型復(fù)合工業(yè)系統(tǒng)，因此現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運(yùn)行控制與其他各種工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)相比，更為集中統(tǒng)一，也更為復(fù)雜。各種發(fā)電、變電、輸電、配電和用電設(shè)備，在同一瞬間、同一頻率有條不紊的運(yùn)行，各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)密和諧，不能有半點(diǎn)差錯(cuò)。隨著電網(wǎng)發(fā)展，自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、自動(dòng)電壓控制（AVC）和自動(dòng)穩(wěn)定控制（ASC）被我們稱為現(xiàn)代電網(wǎng)三大控制系統(tǒng)，簡稱“3A系統(tǒng)”[1]。20世紀(jì)80年代，隨著國內(nèi)各大電網(wǎng)引進(jìn)SCADA/AGC/EMS系統(tǒng)，“3A”技術(shù)在國內(nèi)電網(wǎng)的應(yīng)用水平不斷提高。本文就簡要介紹了電力系統(tǒng)控制技術(shù)在調(diào)度自動(dòng)化中的應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)辦法，通過簡要介紹，可以讓大家進(jìn)一步了解現(xiàn)代新型電網(wǎng)的構(gòu)建和實(shí)現(xiàn)方法，也為以后新型電網(wǎng)的推廣應(yīng)用提供了一些參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);電網(wǎng);SCADA/EMS系統(tǒng)

1引言：

電力系統(tǒng)控制技術(shù)應(yīng)用主要分兩類，一是發(fā)、變、配電系統(tǒng)自動(dòng)化，即基于面向?qū)ο蟮牡讓踊A(chǔ)建設(shè)，比如繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)重合閘裝置，發(fā)電系統(tǒng)中有自動(dòng)勵(lì)磁裝置等。另一類是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)倚靠可靠的通信系統(tǒng)，在對全系統(tǒng)運(yùn)行信息進(jìn)行采集分析的基礎(chǔ)上，由計(jì)算機(jī)監(jiān)控和邏輯計(jì)算分析做出綜觀全局的明智判斷和控制決策。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)可以和電廠自動(dòng)化、變電站綜合自動(dòng)化、配電自動(dòng)化等各種自動(dòng)裝置進(jìn)行協(xié)調(diào)、融匯、整合，實(shí)現(xiàn)更高層次電網(wǎng)綜合自動(dòng)化。

2電力系統(tǒng)控制技術(shù)在發(fā)、配電網(wǎng)中的應(yīng)用

配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)，直接與用戶相連。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)以及控制技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)控制面臨著空前變革。多媒體技術(shù)、智能控制技術(shù)將迅速進(jìn)入電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域。一般認(rèn)為配電系統(tǒng)自動(dòng)化有以下內(nèi)容：配電調(diào)度自動(dòng)化、變電站綜合自動(dòng)化、饋線自動(dòng)化、配電工作管理系統(tǒng)、用電管理自動(dòng)化、地理信息系統(tǒng)、配電網(wǎng)能耗管理系統(tǒng)、配電網(wǎng)分析、其余系統(tǒng)接口等。從全國看來，自動(dòng)化覆蓋電網(wǎng)工作剛剛興起，正處于逐步推廣應(yīng)用階段。在計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的推動(dòng)下，已經(jīng)出現(xiàn)了與電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)集成在一起的SCADA/EMS/DMS系統(tǒng)。

3電力系統(tǒng)控制技術(shù)在調(diào)度自動(dòng)化中的應(yīng)用

3.1電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的構(gòu)建

調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)按功能分為：監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， SCADA+AGC/EDC系統(tǒng)和能量管理系統(tǒng)。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化實(shí)際是指電網(wǎng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，是以電力系統(tǒng)實(shí)際構(gòu)成為對象，由計(jì)算機(jī)的硬件、軟件和信息通道組成一個(gè)大的系統(tǒng)。

首先組成調(diào)度自動(dòng)化的是調(diào)度端設(shè)備即計(jì)算機(jī)及其輸入設(shè)備，數(shù)據(jù)傳輸通道接口和測試柜，這些硬件依賴于SCADA/EMS系統(tǒng)建立聯(lián)系。數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制是SCADA的主要功能也是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的最基本功能，隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的強(qiáng)勁發(fā)展，又增加了許多高級(jí)應(yīng)用軟件（PAS）等新功能，配合RTU（遠(yuǎn)程終端單元）可以實(shí)現(xiàn)調(diào)度與配電網(wǎng)的配合協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)遙測、遙信、遙感、遙調(diào)的各項(xiàng)功能。這樣的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)也稱能量管理系統(tǒng)。而RTU遠(yuǎn)方終端，則是作為電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的重要基礎(chǔ)設(shè)備，安裝于各變電站和發(fā)電廠內(nèi)，作為電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化在基層的“耳目”和“手腳”，其主要任務(wù)是將實(shí)時(shí)運(yùn)行信息送給調(diào)度控制中心。而SCADA系統(tǒng)則實(shí)時(shí)采集RTU各項(xiàng)數(shù)據(jù)，同時(shí)向各廠站RTU發(fā)送各種數(shù)據(jù)信息及控制命令。該系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中還有其他幾個(gè)重要組成部分，例如畫面圖形處理，瀏覽器功能，交、直流采樣，電量變送，模擬量的采集與處理等，這些都構(gòu)成SCADA/EMS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化功能。

3.2通訊組網(wǎng)在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的重要性

其次構(gòu)建智能電網(wǎng)的重要組成部分還有數(shù)據(jù)通訊與通信規(guī)約。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)要和發(fā)、變、配電自動(dòng)化系統(tǒng)相互配合協(xié)調(diào)工作，電網(wǎng)調(diào)度需要采集各廠站的實(shí)時(shí)信息，監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行工況，并發(fā)送各種操作命令。這些信息的交換都靠通信系統(tǒng)完成。可以這樣說，通信是調(diào)度自動(dòng)化和智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代電力系統(tǒng)不可或缺的一部分。它與電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)一起構(gòu)成現(xiàn)代智能化電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的三大支柱。

電力專用通信網(wǎng)是包括微波通信、載波通信、衛(wèi)星通信、光纖通信和移動(dòng)通信在內(nèi)的覆蓋電網(wǎng)的多種類、功能齊全的通信網(wǎng)絡(luò)。而電網(wǎng)組成所需要大容量、高精度、高速率的通信系統(tǒng)作為聯(lián)絡(luò)和傳輸基礎(chǔ)，在實(shí)際中，常常使用交換機(jī)和光纖作為工具實(shí)現(xiàn)，而在布局中，由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和常見的局域網(wǎng)構(gòu)建通信框架，通過不同的串口、交換機(jī)，加上一些特定的網(wǎng)絡(luò)規(guī)約，例如（CDT）形成通信組網(wǎng)循環(huán)。下圖是結(jié)合調(diào)度自動(dòng)化和通信自動(dòng)化組成的簡要智能電網(wǎng)拓?fù)鋱D：

3.3安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的應(yīng)用

最后是構(gòu)成智能電網(wǎng)的核心技術(shù)部分，即電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)。它由電力系統(tǒng)頻率控制，電力系統(tǒng)電壓控制，電力系統(tǒng)安全控制和電力系統(tǒng)運(yùn)行成本控制等幾大方面組成。電力系統(tǒng)的頻率始終須保持在很小的范圍內(nèi)波動(dòng)，對發(fā)電機(jī)而言，其頻率f與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系為f=pn/60，（p為發(fā)電機(jī)極對數(shù)，汽輪發(fā)電機(jī)一般為1），如果用KS表示全電力系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率則有公式（3）

電力系統(tǒng)電壓控制則是防止電壓過多偏離額定值，對用戶和電力系統(tǒng)本身產(chǎn)生很大的不良影響。具體措施有電力系統(tǒng)中加入無功電源，同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行自勵(lì)磁調(diào)節(jié)，電壓/無功優(yōu)化自動(dòng)控制（AVC）等。而電力系統(tǒng)安全控制則主要分為安全監(jiān)視、安全分析、安全控制，主要也是通過SCADA和RTU實(shí)現(xiàn)。至于電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，則要考慮規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行控制兩個(gè)方面，這就運(yùn)用到了運(yùn)行控制成本系統(tǒng)，通過計(jì)算燃料經(jīng)濟(jì)性，時(shí)間和峰谷電量的關(guān)系配比，通過系統(tǒng)計(jì)算分析形成報(bào)表，以控制節(jié)約成本，達(dá)到節(jié)能環(huán)保，提高運(yùn)行效率的目的。

4結(jié)束語

隨著電力自動(dòng)控制技術(shù)在國內(nèi)電力系統(tǒng)的大力推廣和發(fā)展，國內(nèi)很多電力廠家也加大了研發(fā)力度，以國家電網(wǎng)為首的大型企業(yè)相繼將電力系統(tǒng)控制技術(shù)運(yùn)用到了電網(wǎng)系統(tǒng)，逐步形成了以智能化，精確化，快速化和簡單化為目標(biāo)的智能電網(wǎng)，相信隨著科技進(jìn)步和國家發(fā)展，運(yùn)用電力系統(tǒng)控制技術(shù)的智能電網(wǎng)在方便簡化電力運(yùn)行工作的同時(shí)也能確保電力系統(tǒng)高效穩(wěn)定安全的運(yùn)行，在資源配置方面和節(jié)能環(huán)保方面也會(huì)為社會(huì)和國民帶來更大的收益。

參考文獻(xiàn)

[1]王士政.電力系統(tǒng)控制與調(diào)度自動(dòng)化[M].北京：中國電力出版社，2017：5.