謝清宇 劉孜宇

（重慶市電力公司市區(qū)供電局，重慶 400015）

前言

隨著計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步以及變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展，使得無人值守變電站的模式在我國大規(guī)模鋪開，與此同時，變電站的信息量也在大幅增加，調(diào)度人員及監(jiān)控人員需要通過分析變電站信號量比如位置信號、壓板信號、直流信號的運行情況以及經(jīng)過自動化系統(tǒng)采集、處理的數(shù)據(jù)信息，實時監(jiān)測電力系統(tǒng)的運行狀況，一旦出現(xiàn)故障便能及時、科學(xué)地進(jìn)行處理。雖然計算機(jī)運行系統(tǒng)相對繁雜，但是給值班人員發(fā)現(xiàn)和判斷調(diào)度事故帶來了便捷，而且調(diào)度自動化系統(tǒng)中的事故報警信號降低了值班人員的工作力度，為科學(xué)地處理故障提供了極大的便利。

1 計算機(jī)技術(shù)在變電站繼電保護(hù)與自動化的應(yīng)用

計算機(jī)技術(shù)為電力系統(tǒng)樞紐點（變電站）的控制、監(jiān)視、保護(hù)與多重調(diào)度中心間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ軐崿F(xiàn)了自動化?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展與互聯(lián)使得電力網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度日益增加，對電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)與自動化提出了更高、更嚴(yán)的要求。因此計算機(jī)技術(shù)有必要定型化、標(biāo)準(zhǔn)化，把監(jiān)視、保護(hù)、控制與數(shù)據(jù)傳輸兼于一身，構(gòu)成一個總裝置，大力開發(fā)多功能、標(biāo)準(zhǔn)化、單機(jī)定型產(chǎn)品以促進(jìn)計算機(jī)技術(shù)的推廣應(yīng)用。

1.1 微機(jī)型繼電保護(hù)裝置與繼電器和傳統(tǒng)的模擬型繼電器相比，有以下特點：

1.1.1 有寬廣的運算能力，容易得到原來得不到的新特征。

1.1.2 動作特性數(shù)字化，并且可把動作特性作為程序存儲，特性經(jīng)久不變。

1.1.3 變更程序軟件就可以改變保護(hù)目的和保護(hù)特性，通用性極強。

1.1.4 裝置標(biāo)準(zhǔn)化，因此可以使用質(zhì)量穩(wěn)定的通用充電器，使保護(hù)的可靠性充分提高。

1.1.5 檢驗可在保護(hù)運算處理的空余時間里進(jìn)行，提高質(zhì)量。

1.1.6 小型化，一臺微機(jī)可處理許多電氣量，現(xiàn)在見到的產(chǎn)品可以用1塊保護(hù)屏實現(xiàn)原來4塊保護(hù)屏的工作。

1.2 計算機(jī)保護(hù)的內(nèi)容

1.2.1 軟件方面。繼電器保護(hù)功能通過軟件予以實現(xiàn)，是計算機(jī)保護(hù)不同于常規(guī)保護(hù)的基本特點。而具體體現(xiàn)如下：

①繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計制作，關(guān)鍵在于軟件。

②裝置成本包括了硬件和軟件成本，而軟件成本是主要部分。

③軟件開發(fā)為新原理新技術(shù)新方法提供了廣闊場地，特別是仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，可以更好地在軟件中模擬實際的工作。

當(dāng)前，國內(nèi)外同行們雖然對保護(hù)的算法進(jìn)行了大量的研究，但基本上還是用軟件模仿執(zhí)行常規(guī)保護(hù)的功能，尚無原理上的重大突破，計算機(jī)保護(hù)的算法，一直是熱點問題。

1.2.2 硬件方面。由于計算機(jī)發(fā)展速度很快，而硬件作為實現(xiàn)軟件功能的實際載體，必須不斷提升硬件功能和質(zhì)量，因此產(chǎn)品日新月異。

①硬件結(jié)構(gòu)必須包括五個部分，即輸入部分、運算處理部分、存儲部分、輸出部分和人機(jī)聯(lián)系(顯示)部分。

②一般認(rèn)為用16位字長的微處理機(jī)為宜。

③使用12位以上的A/D接口。

④采樣頻率因運算量及不同算法而異，一般工頻每周采樣4～40次。

為便于推廣，一般認(rèn)為應(yīng)實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，這是計算機(jī)保護(hù)的長處，不過微型機(jī)更新?lián)Q代很快，雖然有利于保護(hù)性能的提高，但卻增加了保護(hù)裝置定型標(biāo)準(zhǔn)化及推廣使用的困難。

為適應(yīng)保護(hù)的需要近年有一種趨勢，即將電流互感器、A/D傳換器等組裝成一起制成數(shù)字式傳感器，有益于可靠性的提高及實現(xiàn)裝置的標(biāo)準(zhǔn)化。

1.3 變電站保護(hù)，控制綜合裝置

變電站主控室中，除繼電保護(hù)裝置外，還裝有各種控制、測量與其他自動裝置。過去這些裝置皆獨立裝設(shè)，占地面積大、配線復(fù)雜，維護(hù)工作隨變電設(shè)備增加而增大。要根本解決上述問題，必須把監(jiān)視、保護(hù)、控制與數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃嬗谝簧?，?gòu)成一個總裝置，使信息流程簡單化、合理化，從中又大大縮小了裝置的體積。

數(shù)字計算機(jī)的應(yīng)用，給整個工業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大的變革。計算機(jī)應(yīng)用于繼電保護(hù)領(lǐng)域，必然會促進(jìn)新原理、新技術(shù)和新方法的出現(xiàn)，未來計算機(jī)保護(hù)在理論和技術(shù)的發(fā)展，必將有著廣闊的發(fā)展前景。

2 計算機(jī)技術(shù)中Internet/intranet在供電企業(yè)的應(yīng)用

2.1 Internet（因特網(wǎng)）的應(yīng)用

隨著Internet的普及，在Internet站點的主頁上，可以建立以下應(yīng)用：

a)查詢電管業(yè)務(wù)，如電價、報裝流程等。

b)查詢停電通知。用戶可以到網(wǎng)站上查詢停電的時間和影響范圍(可以用地圖的方式表示出來)，也可以通過電子函件收到有關(guān)的停電通知。

c)查詢用電和交費情況，包括通過電子函件的方式，用戶收到每月的電費單。

d)進(jìn)行用電申請、報裝進(jìn)度查詢等等。

e)隨著電子商貿(mào)的發(fā)展，用戶通過信用卡在網(wǎng)上交費。

2.2 Intranet（企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)）的應(yīng)用

供電企業(yè)是一個大型的企業(yè)，員工多，部門多，工作地點分散，業(yè)務(wù)種類繁雜，這就需要一種強有力的手段，使企業(yè)內(nèi)部的信息能有效和及時交流，各部門協(xié)調(diào)一致地工作以完成任務(wù)，對外界環(huán)境的變化能及時作出反應(yīng)。在intranet上，可以實現(xiàn)以下應(yīng)用和功能：

a)辦公自動化系統(tǒng)。實現(xiàn)公文傳送和審批的自動化，極大地提高了處理業(yè)務(wù)流程的自動化程度。

b)綜合查詢系統(tǒng)?；诟鱾€應(yīng)用軟件管理系統(tǒng)，如用電管理、財務(wù)管理、人事管理、運行管理，SCADA系統(tǒng)等，實現(xiàn)綜合信息查詢。

c)信息發(fā)布。各部門可把通知、情況介紹、規(guī)章制度及時發(fā)布出去。

d)電子函件。職工有自己的電子信箱，方便對內(nèi)和對外交流。

e)新聞組。職工可在intranet上就工作和一些熱門話題進(jìn)行討論，結(jié)合netmeeting開發(fā)出實用的電視電話會議系統(tǒng)。

最終，計算機(jī)成為每個職工工作不可缺少的一部分。每天一上班，他就從計算機(jī)上了解任務(wù)，處理業(yè)務(wù)，記錄結(jié)果。連請假、報銷、獎金發(fā)放等日常事務(wù)，都通過計算機(jī)通知或?qū)崿F(xiàn)。這樣，避免了繁瑣的公文履行，提高了工作效率，嚴(yán)格了管理制度，供電企業(yè)的管理就達(dá)到了一個新的水平。展望未來，建立起更好的Internet/intranet應(yīng)用，能夠樹立企業(yè)形象，提高管理水平和服務(wù)質(zhì)量，這對在新形勢下面向市場的供電企業(yè)，有很大的現(xiàn)實意義。

3 計算機(jī)技術(shù)在電力調(diào)度自動化的應(yīng)用

由于計算機(jī)進(jìn)入了工業(yè)監(jiān)控時代，其中就包括電力調(diào)度自動化領(lǐng)域，使其發(fā)展進(jìn)程大大加快，從發(fā)展動態(tài)來看，經(jīng)歷了三個階段，下面就分別從變電站控制系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、主站系統(tǒng)、軟件結(jié)構(gòu)和功能等方面作一介紹。

3.1 集中型

3.1.1 變電站控制系統(tǒng)：在這個階段時，變電站控制系統(tǒng)的不同功能如保護(hù)、控制、測量，當(dāng)?shù)毓δ芗斑h(yuǎn)動，是由當(dāng)?shù)馗髯元毩⒌牟考崿F(xiàn)的，它們之間沒有共同或同類特性，結(jié)果使數(shù)據(jù)收集和分配重復(fù)建立，使系統(tǒng)既不經(jīng)濟(jì)又很復(fù)雜，而遠(yuǎn)動是由RTU完成。

3.1.2 通信系統(tǒng)：在這個階段通信系統(tǒng)以模擬技術(shù)為主，遠(yuǎn)動由專用信道和復(fù)用信道組成。

3.1.3 主站系統(tǒng)：在這個階段時用16位和32位的計算機(jī)組成單機(jī)、雙機(jī)結(jié)構(gòu)的功能集中的計算機(jī)主站系統(tǒng)，顯示部件一般由CRT完成。

3.1.4 軟件結(jié)構(gòu)：在這一階段程序和數(shù)據(jù)是以程序庫為代表的并且以數(shù)據(jù)表格結(jié)合的形式實現(xiàn)，當(dāng)增加一個功能時，相應(yīng)地增加一個表和一個程序庫，給人一種散亂的感覺，對系統(tǒng)維護(hù)需要深入的軟件知識。

3.1.5 功能：主要是數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控功能即SCADA功能，這種系統(tǒng)在我國調(diào)度自動化上還是主流，具體的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.2 非集中型

從80年代末開始，這種結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)開始開發(fā)應(yīng)用。

3.2.1 變電站控制系統(tǒng)：在這個階段變電站功能已開始從獨立轉(zhuǎn)向部分綜合，這種系統(tǒng)的最大優(yōu)點是一組獲得的信號，為系統(tǒng)各部分需要所共用，大大減少了布線成本，提高了系統(tǒng)的利用率。

3.2.2 通信系統(tǒng)：這時通信系統(tǒng)已開始從模擬向數(shù)字方向轉(zhuǎn)化。隨著數(shù)字系統(tǒng)的應(yīng)用，整個系統(tǒng)的響應(yīng)分辨率等功能都大大提高。

3.2.3 主站系統(tǒng)：在這階段中，主站系統(tǒng)應(yīng)用32位處理器并通過當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)連接，在中央處理機(jī)內(nèi)完成數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)處理。人機(jī)聯(lián)系由人機(jī)工作站完成，遠(yuǎn)動通信接口由相應(yīng)通訊工作站完成，同時系統(tǒng)也提供網(wǎng)關(guān)機(jī)，與辦公自動化網(wǎng)相連。

3.2.4 軟件結(jié)構(gòu)：這一代軟件結(jié)構(gòu)的主要特點是明確在三個層次上定義：即程序?qū)?、?shù)據(jù)層和協(xié)調(diào)層。程序?qū)影勘匦璧膽?yīng)用功能，數(shù)據(jù)層是一個關(guān)系型的實時數(shù)據(jù)庫，該結(jié)構(gòu)組織上的程序是通過一個叫軟件母線的協(xié)調(diào)層完成，這種軟件程序是由高級語言完成，對硬件平臺高度獨立，易于移植。同時數(shù)據(jù)全部支持在線功能。

3.2.5 功能：這一代產(chǎn)品已由獨立的SCADA功能，擴(kuò)大成為EMS（能量管理）和DMS(配電管理)及網(wǎng)絡(luò)安全分析培訓(xùn)模擬等功能。

這一代產(chǎn)品在我國80年代末90年初已被部分地應(yīng)用在部分中調(diào)的引進(jìn)系統(tǒng)和地調(diào)的國內(nèi)開發(fā)系統(tǒng)。其整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.3 分布式

3.3.1 變電站控制系統(tǒng)：在這代產(chǎn)品的電力控制系統(tǒng)中RTU將越來越少，它們的功能將逐漸綜合到分布式變電站控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，并通過綜合數(shù)字網(wǎng)（ISDN）與控制中心的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有機(jī)地結(jié)合在一起，這時整個系統(tǒng)只需輸入一次數(shù)據(jù)，系統(tǒng)就自動地向各個層次上提供并維護(hù)數(shù)據(jù)，現(xiàn)場級系統(tǒng)將是一個標(biāo)準(zhǔn)部件組成的系統(tǒng)。

3.3.2 通信系統(tǒng)：這一代產(chǎn)品的通信系統(tǒng)將是數(shù)字式系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸鏈路將有標(biāo)準(zhǔn)的傳輸協(xié)議規(guī)約數(shù)字傳送網(wǎng)和高傳遞速率。獨立的RTU將消失，整個系統(tǒng)將變成高度集中的系統(tǒng)。

3.3.3 主站系統(tǒng)：在現(xiàn)代電網(wǎng)上，調(diào)度自動化系統(tǒng)將處理來自發(fā)電、供電、配電網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)量之大是前所未有的，這就要求系統(tǒng)必需使用開放結(jié)構(gòu)而且具有高兼容性。開放結(jié)構(gòu)要求應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)部件，市場占主導(dǎo)應(yīng)用地位的工作站，以及標(biāo)準(zhǔn)接口和標(biāo)準(zhǔn)軟件產(chǎn)品。應(yīng)用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成過程局部網(wǎng)（實時網(wǎng)），并經(jīng)過規(guī)約轉(zhuǎn)換完成實時網(wǎng)和辦公自動化網(wǎng)的相連，并以此保證數(shù)據(jù)訪問的安全性。

3.3.4 軟件結(jié)構(gòu)：這一代產(chǎn)品的軟件結(jié)構(gòu)被稱為均勻型，也就是說在分布硬件結(jié)構(gòu)中，全部程序不再需要在一個計算機(jī)上運行，所以程序分布在接入計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的多個結(jié)點上。這里軟件母線功能將超出各結(jié)點限制，提供局域和廣域協(xié)調(diào)，并匹配局域計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各層所安裝的硬件。

3.3.5 功能：這一代產(chǎn)品的功能已不僅包括SCADA的EMS、DMS等功能，而且強調(diào)一個突出的應(yīng)用功能專家系統(tǒng)。這種專家系統(tǒng)應(yīng)包含：

I)監(jiān)視：報警處理、故障處理、預(yù)想事故評定

Ⅱ)控制：正?？刂?、預(yù)警控制、緊急控制、恢復(fù)控制

Ⅲ)規(guī)劃：負(fù)荷預(yù)測、開停機(jī)組合、線路再配置、負(fù)荷潮流

Ⅳ)分析：無功功率和電壓、安全評估、暫態(tài)穩(wěn)定

V)培訓(xùn)：模擬器今后的發(fā)展方向為：①分布計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用。②標(biāo)準(zhǔn)部件的選用，以達(dá)到最廣泛的應(yīng)用支持。③數(shù)字通信系統(tǒng)的應(yīng)用。④關(guān)系型實時數(shù)據(jù)庫和標(biāo)準(zhǔn)工作站的應(yīng)用。

結(jié)束語

近年來，隨著改革開放的逐漸深入和經(jīng)濟(jì)的迅速騰飛，對電力的需求日益增加，新時期的用電形勢對新一代電力企業(yè)提出了新的要求。同時隨著計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，從而使計算機(jī)技術(shù)在供電企業(yè)中得到了充分的應(yīng)用。

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