杜愷威

摘要：電力系統(tǒng)是指由發(fā)電、電能傳輸、變電和用電多個(gè)環(huán)節(jié)所組成的一種電能的生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)，其功能主要是將自然界的一次性能源通過發(fā)電等裝置轉(zhuǎn)化為電能，再通過輸電、變電與配電提供給用戶使用。電力系統(tǒng)中自動(dòng)化系統(tǒng)水平直接反映了電力系統(tǒng)的運(yùn)行與管理水平，也直接影響了電力系統(tǒng)的效率。電力系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用，包含了電力系統(tǒng)的方方面面，本文就對(duì)此進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；自動(dòng)化技術(shù)；自動(dòng)控制

一、前言

自1882年牛頓建立出第一個(gè)實(shí)用型的電廠開始，經(jīng)過一百多年的發(fā)展，將直流電變成交流電，電壓等級(jí)也在不斷的提高。到本世紀(jì)初，發(fā)電廠連成網(wǎng)絡(luò)，規(guī)模也不斷擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，為確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠、安全、質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)性，電力系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展就顯得更加重要。

二、電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的工作流程與控制要求

在各個(gè)領(lǐng)域中電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用都非常廣泛，伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷普遍，電力系統(tǒng)已經(jīng)不再是單一的控制與管理，而是通過自動(dòng)化技術(shù)把各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的管理、控制及優(yōu)化。

1、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的基本的工作流程

在中心地帶的控制中心設(shè)置現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)，以此為中心，向四周輻射網(wǎng)絡(luò)，而形成一個(gè)立體化的覆蓋網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)全面而暢通的信息傳達(dá)與指令傳輸。中心計(jì)算機(jī)主要負(fù)責(zé)總體的調(diào)控，而一些監(jiān)控設(shè)備則是主要負(fù)責(zé)各種操作的自動(dòng)化。以此為基礎(chǔ)，組成以控制部件做為中心，將各種軟件結(jié)合應(yīng)用，來實(shí)現(xiàn)控制范圍變大與自動(dòng)化程度的不斷深化。電力系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化一般采用分層控制式的操作方式，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的合理、經(jīng)濟(jì)、可靠等目的。

2、電力系統(tǒng)的自動(dòng)控制基本要求：

（1）快速、正確的收集、檢測(cè)與處理電力系統(tǒng)中各個(gè)元器件、局部系統(tǒng)或者整體系統(tǒng)的運(yùn)行的參數(shù)。

（2）通過電力系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)與系統(tǒng)各個(gè)元件的技術(shù)、安全和經(jīng)濟(jì)的要求，為運(yùn)行者提供調(diào)節(jié)與控制的策略，或直接對(duì)各種元件進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制。

（3）實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)層次、各個(gè)局部系統(tǒng)與元件之間的相互綜合的協(xié)調(diào)，找尋電力系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)供電、經(jīng)濟(jì)與安全等多種目標(biāo)的最優(yōu)的運(yùn)行方式。

（4）電力系統(tǒng)的自動(dòng)控制不僅僅能節(jié)約人力資源，減輕人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，且能減少電力系統(tǒng)的安全事故，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，全面改善與提高運(yùn)行的性能，尤其是在發(fā)生事故的情況下，能有效的避免連鎖的事故發(fā)生與大面積的停電。

三、電力系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

1、電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化

電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化主要的組成部分包括電網(wǎng)的調(diào)度控制中心的計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、服務(wù)器、工作站、打印設(shè)備、大屏蔽顯示器，由電力系統(tǒng)所專用的廣域網(wǎng)相連結(jié)的下級(jí)的電網(wǎng)調(diào)度與控制中心、調(diào)度范圍里的電廠、變電站的一些終端設(shè)備等組成。電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化主要的功能為電力生產(chǎn)過程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控、電網(wǎng)運(yùn)行的安全性分析、電力系統(tǒng)的狀態(tài)的估計(jì)、電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)、自動(dòng)發(fā)電的控制、自動(dòng)化的經(jīng)濟(jì)調(diào)度，并且符合電力市場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)的相關(guān)需求等等。縣級(jí)的電網(wǎng)調(diào)的度控制中心的設(shè)備規(guī)模一般會(huì)比地區(qū)的電網(wǎng)調(diào)度小一些，且一般的工作站、服務(wù)器等會(huì)采用工業(yè)或者普通的商用PC機(jī)。地區(qū)級(jí)別的電網(wǎng)調(diào)度指城市供電網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度，調(diào)度的功能與調(diào)度的范圍一般要比大的區(qū)級(jí)電網(wǎng)或省級(jí)電網(wǎng)小很多，地區(qū)級(jí)的電網(wǎng)調(diào)度一般不對(duì)發(fā)電廠控制，主要是對(duì)供電網(wǎng)內(nèi)的一些各級(jí)變電站與相關(guān)配電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的自動(dòng)監(jiān)控，以保證安全與可靠的供電。國(guó)家級(jí)的電網(wǎng)調(diào)度與大的區(qū)域級(jí)的電網(wǎng)調(diào)度控制中心，其計(jì)算機(jī)設(shè)備的配備會(huì)比省級(jí)的電網(wǎng)調(diào)度控制中心規(guī)模大一些，服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備容量較大，功能性的應(yīng)用軟件也有些不同。

2、電力系統(tǒng)變電站自動(dòng)化

電力系統(tǒng)中的變電站和輸、配電線路是鏈接發(fā)電廠和電力用戶的重要環(huán)節(jié)。變電站自動(dòng)化的主要目的為取代人工監(jiān)視與操作，提升工作效率，加強(qiáng)對(duì)變電站的監(jiān)控能力，提升變電站運(yùn)行水平的安全性。變電站的自動(dòng)化的內(nèi)容即是對(duì)站內(nèi)運(yùn)行的一些電氣設(shè)備實(shí)行全方位的監(jiān)視與有效的控制，其特點(diǎn)為用全計(jì)算機(jī)化的裝置來替代一些常規(guī)的電磁式設(shè)備，二次設(shè)備的數(shù)字化、集成化與網(wǎng)絡(luò)化，盡可能的采用計(jì)算機(jī)的電纜或者光纖替代電力信號(hào)的電纜；操作監(jiān)視逐步實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的屏幕化；運(yùn)行的管理與記錄統(tǒng)計(jì)達(dá)到自動(dòng)化等。變電站的自動(dòng)化除達(dá)到變電站的運(yùn)行操作任務(wù)以外，還成為電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化所不可分割的重要的組成部分，是電力系統(tǒng)生產(chǎn)的現(xiàn)代化的重要環(huán)節(jié)。

四、電力系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化發(fā)展

1、電力系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化發(fā)展的方向

我國(guó)的電力系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化發(fā)展方向就是要全面的建立DMS系統(tǒng)，由DMS系統(tǒng)，可全面的提高電氣的綜合管理的水平，滿足現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的相關(guān)需求；使得電氣設(shè)備的保護(hù)控制得以優(yōu)化，消除大面積的停電故障的發(fā)生，提升供電系統(tǒng)的安全可靠；能建立快速的電氣事故的處理機(jī)制，大大減少故障停電的時(shí)間，大大降低對(duì)生產(chǎn)裝置的影響；管理人員可實(shí)時(shí)的掌握整個(gè)的電力系統(tǒng)的相關(guān)運(yùn)行情況與各種重要運(yùn)行的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的監(jiān)控、電力的平衡、精確的計(jì)量與節(jié)約用電等各種功能；改變現(xiàn)有的運(yùn)行操作與變電值班形式，實(shí)現(xiàn)真正意義上的無人值守的變電站管理模式，從而達(dá)到大幅的減員增效的目標(biāo)。

2、變電站的綜合自動(dòng)化

自動(dòng)化系統(tǒng)是對(duì)變電站的保護(hù)、測(cè)量控制、遠(yuǎn)動(dòng)通迅等功能實(shí)現(xiàn)高度的微機(jī)化集成，這樣就使得各個(gè)專業(yè)間的傳統(tǒng)的界限被完全的打破，而且對(duì)現(xiàn)行的專業(yè)設(shè)置與管理提出更高的要求。所以，就要把繼電保護(hù)與遠(yuǎn)動(dòng)兩個(gè)專業(yè)進(jìn)行有效的合并，來方便設(shè)備運(yùn)行管理、系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行維護(hù)的時(shí)候的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。變電站的綜合自動(dòng)化的組態(tài)運(yùn)行模式中的另一個(gè)重要的問題就是保護(hù)是否進(jìn)行下放。變電站的綜合自動(dòng)化作為一個(gè)跨專業(yè)的課題，應(yīng)該將調(diào)度自動(dòng)化、變電管理、保護(hù)、通信等等專業(yè)相結(jié)合來考慮問題，盡量實(shí)現(xiàn)設(shè)備的不重復(fù)，資源能實(shí)現(xiàn)共享，但是因?yàn)閷I(yè)管理等原因，計(jì)算機(jī)保護(hù)通常不和別的裝置混合在一起，要保持他的獨(dú)立性，和監(jiān)控系統(tǒng)通信運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)通信的方式，盡可能的減少信號(hào)電纜數(shù)量。對(duì)于保護(hù)裝置的安裝的位置，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的條件與保護(hù)裝置自身的抗干擾與抗惡劣環(huán)境的能力決定。

五、電力系統(tǒng)自動(dòng)化安全要求

1、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的安全趨勢(shì)

在現(xiàn)代社會(huì)，對(duì)“安全、經(jīng)濟(jì)、可靠、優(yōu)質(zhì)”等電能供應(yīng)的各項(xiàng)指標(biāo)要求也逐步提高，相應(yīng)的也對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化提出了更高的要求。電力系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)不斷從低到高、從局部向整體進(jìn)行發(fā)展。如今的電力系統(tǒng)自動(dòng)化的控制技術(shù)也逐步趨向于：在控制策略上逐步向最優(yōu)化、智能化、區(qū)域化、適應(yīng)化、協(xié)調(diào)化發(fā)展；由單一元件向部分區(qū)域以及整個(gè)系統(tǒng)發(fā)展。

2、電力系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化的安全的特點(diǎn)

電力系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化的安全特點(diǎn)為：裝置的維護(hù)、調(diào)試方便，容易操作，保護(hù)性能也有了較大的改善。裝置的功能豐富、先進(jìn)、可進(jìn)行靈活的選擇，邏輯回路動(dòng)作的正確率、可靠性也得到了提高。裝置逐步實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制、監(jiān)測(cè)、通信、調(diào)節(jié)功能，取代傳統(tǒng)的變電所的事故音響、預(yù)告信號(hào)、儀表監(jiān)測(cè)的一些作用；實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控取代了傳統(tǒng)的人員值守模式。

六、總結(jié)

總之，電力系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化是一項(xiàng)集傳統(tǒng)技術(shù)改造和現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)步為一體的自動(dòng)化技術(shù)整體推進(jìn)的過程。對(duì)于我國(guó)這樣一個(gè)電力需求量大、電網(wǎng)建設(shè)比較復(fù)雜但電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的改革開始比較晚的國(guó)家來說，動(dòng)力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化在追趕先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，也必須注重對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)與設(shè)備的改造，這樣才能實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的早日全面的實(shí)現(xiàn)。

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