電力自動化系統中遠動控制原理及技術應用

劉 徽，王 赟

（中船重工（武漢）凌久電氣有限公司，湖北 武漢 430205）

0 引言

通信技術與遠動控制技術是保證電力自動化系統平穩運行的核心技術類型，其中遠動控制技術在其中不僅起到了準確判斷故障的作用，更能通過耗能量數據以及電流電壓負荷變化等分析系統應用情況，其技術的應用效果無論是在加速電力系統自動化進程方面還是提高電力企業運行效率上均起到了極其重要的作用。

1 遠動控制技術簡述

想要實現遠動控制的相關功能，關鍵在于合理應用其中調度、控制以及執行終端等主要結構，并需要結合電力自動系統應用環境條件制定應用方案，才能保證系統運用的平穩性與有效性。在實際應用過程中，應首先收集與調度需求相符的數據與信息，包括系統階段性運行狀況等，在對這些信息進行深入分析后才能將對應產生的反饋命令對接到執行終端接口，確定設備的調節命令與具體的參數調整任務[1]。從這一點也能夠看出，想要將信息快速傳遞到執行終端、調度需求方以及最終變電站各設備調整接口，都需要有遠動控制技術參與才能實現信息傳遞與設備控制功能。遠動技術對應設備控制模塊主要包括監視模塊與集中控制模塊，在實現數據監測的同時保證了故障解決的及時性，工作人員也能對設備進行遠程操作，繼而提高系統運行效率，大大降低了系統運行的人力資源需求。

遠動系統基本功能主要包括遙控、遙信、遙調與遙測，各項功能既能單一實現，也能結合使用保證系統整合應用效果。遠程測量是在對應通信技術的輔助下實現被測變量測量值的遠程傳送，即使操作人員遠在千里也能實時測量該區域被測變量[2]；遠程信號是遠動系統下，輔助應用通信技術實現的設備狀態信息監視功能；遙控是指能夠遠程自由改變預設設備命令，實現了對設備的功能遠程試驗，保證了設備的正常工作狀態。

2 電力系統自動化中遠動控制技術原理

遠動控制過程實現功能需要3 個信息命令，包括信息數據產生、傳送以及設備接收，是由發送端設備根據用戶指令產生命令信號，在合適遠動控制通信途徑的基礎上將信息命令送達至接收端，接收終端設備接收到信息后執行此命令，從而達成用戶指令需求。信道是遠動控制與自動化系統的主要結構差別，想要實現信息傳輸關鍵在于轉換設備，需要將傳輸命令經由設備轉換為終端可接收的信息類型。但由于遠控控制設備型號與結構的特殊性，在實際的信息傳輸過程中極易受到外界因素干擾繼而影響控制效果，因此根據使用需求與環境條件完善遠動控制系統極其重要。

3 遠動裝置的組成與交流采樣算法

3.1 遠動裝置組成

傳統的遠動終端想要實現信息采集與處理功能通常選擇單CPU 結構，能夠在CPU 的統一管理下以各個接口采集的信息為基礎，在調制解調器的幫助下實現與變電站的聯絡與命令接收，并通過連接后續命令輸出接口執行操作。但當數據處理量要求較多時，僅僅依靠單CPU 結構將無法滿足工作要求，此時可以考慮多CPU 結構進行數據處理。多CPU 結構下按照功能的不同劃分不同模塊，包括模擬量輸入、狀態量輸入等，并由最終的主控制模塊對輸入數據進行轉換分析，從而大大減輕主機負擔，這種結構在如今的現代化電力系統應用環節中較為常見。

3.2 交流采樣算法

想要實現遠動控制的工作需求，就必需要在滿足各項數據信息采集的同時，保證遙信量變位、事故追溯以及SOE 記錄的有效性與準確性，這些功能的實現相較于普通工業生產企業的自動化生產系統來說要復雜得多，相應的系統應用標準篩查也頗為嚴格。在傳統電量測量采集過程中，電流變送器、三相功率變送器以及無功功率變送器是完成測量的變換主體，均是在獲取信號后經過變換輸出模擬信號，再經由A/D 轉換輸入至計算機得出可用數據。但同樣的，這種方式由于受變送器條件限制，僅僅只能測量最多2 個電氣量，想要實現遠動控制就必須要增添更多的變送器，增加了變電站的建設成本；再加上由于各種數據均要通過A/D 轉換后才能輸入到計算機，當需要處理的數據過多二次回路的負載將會在瞬間增大，從而影響數據處理速度與精度。

4 電力系統自動化中遠動控制技術應用

4.1 數據采集

電力企業應用遠動控制技術實現數據采集，其信息類型不應該僅僅包括變電運行狀態信息，同時應涵蓋各個電氣設備的運行情況，一般將這些信息分為2 種類型。第一是在電網調度控制過程中產生的信息，包含日常工作計劃中的常規遠動控制信息以及在有特殊工作需要時，針對變電站提升綜合自動化效果的附加命令等，這些信息均是由變電站在接到用戶指令后測量采集，隨后將這些信息上傳至調度中心；第二是站內信息，這些信息的產生源包括制動裝置、繼電保護裝置以及各個設備測控單元控制模塊等，變電站能夠根據這些信息實現對設備運行狀態的監測。2 種信息在使用時界限并不明確，各種類型信息采集后聯合應用頻率較高。

信息根據應用類型可以將其分為遙測、遙信以及數字量。遙信量是指電力自動化系統在應用時的實時狀態反饋信息與開關量，以及具有能夠用0、1 表現出狀態特征的信號，可以用YX 符號表示遙信。常用的遙信類型包括：電機工作狀態、回路斷線警告、閉鎖信號、斷路器分合位置以及繼電保護工作狀態等；遙測量指的是系統通過信號模擬表現出的數字量信號與模擬量，例如線路電壓電流、功率以及具有能夠用系統內非0、1 表現出模擬量與數字量狀態特征的信號，可以用YC 符號表示；數字量在電力自動化系統中主要指的是電能脈沖與頻率信號，這些信號的監測通常需要專門的電能表，并在得出準確數據后將這些數據輸入到遠動裝置中，并經過遠動控制終端計算后將反饋得到的信息統一上傳到后臺監控。

由于當前我國所應用的電力系統中存在的設備普遍具有高電壓與高功率需求，想要對這些設備進行遠程控制，并對在過程中出現的故障問題、狀態信息等數據進行處理，就必須要使用特殊變送器對設備所產生的能夠表現出其運行狀態的參數進行分析與處理，繼而變化為TTL 電平信號，所產生的模擬量需要在A/D 技術的幫助下實現數字信號的轉變，為后續遙測信息采集與編碼打下基礎。為了保證信息采集與應用的有效性，應聯合應用光電隔離設備采集遙信量，被測量對象的工作狀態（二進制編碼）也應寫入到遙信數據幀中，結合數字多路開關將各種已經轉換完畢的信號輸入到下個接口電路中。線路與設備所對應的實時電流電壓的變化情況信號需要在被傳感器獲取到后，在濾波放大環節中將其中存在的高次諧波取出，以保證環節采集信息的同步為標準，并需要將A/D 轉換而來的具有與信號源同步主要特征的信號輸入到高級環節，通過分析整理后完成數據的采集過程。

4.2 信道編碼

在應用電力自動化系統的過程中，遠動控制中信道編碼技術極其重要，不僅包含信道編碼，同時涵蓋多個傳輸途徑的信息傳輸協議。后續終端想要實現信息接收與應用，就必須考慮信道的傳輸過程，保證信息傳輸到調度控制中心的穩定性與有效性。本文使用的電力自動化系統編碼與譯碼均包括在線性分組碼中，其中循環碼應用頻次較高。

4.3 數據通信傳輸

循環式遠動與問答式遠動是數據通信規約的2 種類型。循環式遠動中遠動裝置在使用時根據預先設定的信息格式，向后臺調度自動發送信號，并按照數據信號傳輸的優先級以及生成最終信號的先后順序產生對應的事件記錄，并用SOE 表示，在被記錄到后臺調度端后根據具體需要選擇應用；問答式遠動主要是按照電廠或是其他工業生產活動要求接收到調度端命令，根據具體要求發送符合數據，并接收遠方的控制指令。

當前所應用的電力自動化系統在數據傳輸時主要以光纖或是電力線載波為主，需要傳輸的信息首先在信號發射端口根據編碼規則轉換為基帶信號，在高頻諧波與調制技術的作用下最終轉換為載波信號與模擬信號，并以電流與電壓兩種方式實現數據的傳輸過程。這些信號在到達接收端后，就可以利用解調技術將接收到的模擬信號轉化為數字信號，從而得到設備狀態或是其他線路的工作信息。

5 結語

為保證社會運行的穩定性擴大電力系統規模已然成為未來各企業的發展必要條件，想要對其進行有效控制不僅需要投入大量的精力，同時也應融入更為先進的電力自動化系統。尤其是在與計算機技術以及通信技術結合后在提升系統自動化等級的同時，也大大提高了系統與操作者之間的交互性。遠動控制技術作為實現電力系統綜合自動化的核心，其也在不斷地優化與改進，相信在其發展與完善后必然會成為電力自動化系統未來發展的重要基礎。