摘 要：隨著信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。文章對電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的基本概念入手，闡述了電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的主要功能、實(shí)踐應(yīng)用、技術(shù)手段和發(fā)展趨勢，為全面掌握電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)提供了有益參考。

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

隨著信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)的運(yùn)用愈加廣泛。通過自動(dòng)化技術(shù)，監(jiān)控人員能夠全面實(shí)時(shí)掌控電力系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)和電網(wǎng)的整體運(yùn)行情況，對于及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障位置和原因，更加便捷的進(jìn)行數(shù)據(jù)分析具有重要作用。

1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的基本概念

電力系統(tǒng)自動(dòng)化是電力系統(tǒng)的核心內(nèi)容，綜合運(yùn)用了自動(dòng)控制、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)、液壓氣壓等多項(xiàng)技術(shù)。其工作流程是以調(diào)控所為中心，以一定范圍內(nèi)的發(fā)電廠、變電站為節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成立體化的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面，進(jìn)而形成全面暢通的信息傳達(dá)和指令傳輸系統(tǒng)。調(diào)控所的中心計(jì)算機(jī)主要負(fù)責(zé)總體調(diào)控，監(jiān)控設(shè)備主要負(fù)責(zé)記錄設(shè)備的操作內(nèi)容、編制處理報(bào)表、系統(tǒng)異常的自動(dòng)恢復(fù)操作和常規(guī)操作的自動(dòng)化等。發(fā)電廠、變電站之間設(shè)置信息服務(wù)和反饋的遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置，主要負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控。電力系統(tǒng)自動(dòng)化借助自動(dòng)檢測和決策控制裝置，能夠迅速準(zhǔn)確地收集、檢測和處理電力系統(tǒng)各元件、局部系統(tǒng)或全系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)本地及遠(yuǎn)程的自動(dòng)監(jiān)視和調(diào)控。能夠按照電力系統(tǒng)各元件的有關(guān)技術(shù)規(guī)定，實(shí)現(xiàn)對各元件的直接調(diào)控，或?yàn)椴僮魅藛T提供輔助決策。能夠根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，對全系統(tǒng)各層次、各局部系統(tǒng)和各元件之間進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全節(jié)能穩(wěn)定運(yùn)行。

2 電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)的功能實(shí)現(xiàn)

電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化是電力系統(tǒng)自動(dòng)化的重要內(nèi)容，主要目的是為了及時(shí)準(zhǔn)確獲取電力系統(tǒng)工作運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息。主要功能有：

2.1 對電力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控

其中，監(jiān)視是通過對電力系統(tǒng)運(yùn)行信息的采集、處理、顯示、告警和打印，以及對電力系統(tǒng)異常或故障的自動(dòng)識(shí)別，向調(diào)度員反映電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和電氣相關(guān)參數(shù)。控制是通過人機(jī)聯(lián)系系統(tǒng)，對短路器、隔離開關(guān)、靜電電容器組、變壓器分接頭等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。

2.2 對電力系統(tǒng)進(jìn)行安全分析

利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對電力系統(tǒng)線路、發(fā)電機(jī)、變壓器等設(shè)備發(fā)生的假想故障進(jìn)行在線模擬計(jì)算，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)每種假象事故造成的安全隱患，它是以單一設(shè)備故障為對象進(jìn)行的在線潮流計(jì)算。

2.3 對電力系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度

經(jīng)濟(jì)調(diào)度一般只考慮靜態(tài)優(yōu)化，不計(jì)算動(dòng)態(tài)過程。在保證安全穩(wěn)定、系統(tǒng)頻率質(zhì)量、備用容量和用戶可靠用電的前提下，基于系統(tǒng)有功功率的平衡，將全系統(tǒng)的有功負(fù)荷分配到各可控的發(fā)電機(jī)組，實(shí)現(xiàn)機(jī)組間發(fā)電負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配，確保最低的發(fā)電成本和燃料費(fèi)用。

3 電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

3.1 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化

主要包括控制中心、主站系統(tǒng)、廠站端和信息通道四個(gè)部分，分為信息采集和命令執(zhí)行、信息傳輸、信息收集處理和控制、人機(jī)聯(lián)系四個(gè)子系統(tǒng)。其主要功能是在電力生產(chǎn)過程中，實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，對省級(jí)以上電網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)發(fā)電控制和經(jīng)濟(jì)調(diào)度等。

3.2 變電站自動(dòng)化

變電站與輸配電線路是聯(lián)接發(fā)電廠與用戶的重要環(huán)節(jié)。其特點(diǎn)是：（1）用現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)裝置取代了傳統(tǒng)的電磁式設(shè)備。（2）采用計(jì)算機(jī)電纜或光纖代替電力信號(hào)光纜。（3）操作監(jiān)視實(shí)現(xiàn)了可視化。（4）運(yùn)行管理、記錄統(tǒng)計(jì)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。變電站自動(dòng)化可以取代人工監(jiān)視和電話操作，實(shí)現(xiàn)對站內(nèi)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高工作效率，提高變電站的安全運(yùn)行能力。

3.3 發(fā)電廠分散測控系統(tǒng)

其采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由過程控制單元（pcu）、運(yùn)行員工作站（os）、工程師工作站（es）和以太網(wǎng)組成。pcu直接面向生產(chǎn)過程，接受變送器、熱電阻、熱電偶、開關(guān)量、電氣量、脈沖量等信號(hào)，對運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的監(jiān)控和聯(lián)鎖保護(hù)等功能。os接受pcu的信息，并向pcu發(fā)出指令，便于操作人員監(jiān)視和控制機(jī)組的運(yùn)行。通過es，維護(hù)人員可以對系統(tǒng)組態(tài)進(jìn)行設(shè)置、修改、診斷和維護(hù)等。

4 電力系統(tǒng)自動(dòng)化的主要技術(shù)手段

4.1 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫技術(shù)

面向?qū)ο蠓治?、面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)、面向?qū)ο缶幊痰让嫦驅(qū)ο蠹夹g(shù)，已經(jīng)深刻影響軟件系統(tǒng)開發(fā)和設(shè)計(jì)的全過程。隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，未來新一代的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，支持面向?qū)ο蟮臉?biāo)準(zhǔn)，通過數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的自動(dòng)監(jiān)控，既能縮短數(shù)據(jù)讀寫的時(shí)間，又能充分利用數(shù)據(jù)庫管理功能，提高數(shù)據(jù)可靠性，維護(hù)數(shù)據(jù)一致性，提高數(shù)據(jù)的共享程度。

4.2 現(xiàn)場總線控制技術(shù)

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，既是一個(gè)開放通信網(wǎng)絡(luò)，又是一個(gè)全分布控制系統(tǒng)，其實(shí)質(zhì)是一種數(shù)字化、串行、雙向、多站的通信網(wǎng)絡(luò)。它將專用微處理器置入測量控制儀表，以雙絞線為總線，把多個(gè)測量控制儀表連成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，按照規(guī)定的通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)微機(jī)化測量控制設(shè)備之間，以及現(xiàn)場儀表與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，使其具有數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力。目前，現(xiàn)場總線控制技術(shù)在我國電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，從根本上優(yōu)化了控制系統(tǒng)的性能。其工作流程是：在被控設(shè)備上配備專用的底層前置控制計(jì)算機(jī)，前置控制計(jì)算機(jī)根據(jù)控制要求負(fù)責(zé)管理被控設(shè)備的有關(guān)信息，依據(jù)這些信息，在上位機(jī)上可以繪制各種畫面、圖像、圖表、曲線直觀地反映被控設(shè)備的運(yùn)行情況。另外，在上位機(jī)調(diào)節(jié)控制被控設(shè)備的同時(shí)，現(xiàn)場儀表也可實(shí)現(xiàn)控制功能，增強(qiáng)了電力系統(tǒng)自動(dòng)控制的可靠性。

4.3 光互連技術(shù)

光互連的主要特點(diǎn)是：不受電容性負(fù)載的影響，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行輸入輸出，具有很大的靈活性。光互連以光速傳遞信息，可將時(shí)鐘扭曲問題降到最低程度，實(shí)現(xiàn)計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)部高性能互連，可解決無終端的電互連線臨界線長度限制和有終端線輸出端密度限制的問題。光互連網(wǎng)絡(luò)寬帶不受傳輸長度的影響，具備很強(qiáng)的抗電磁干擾能力，同時(shí)還可提高系統(tǒng)集成度，可為并行處理器陣列中的高速數(shù)據(jù)通訊和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供便利。因此，應(yīng)用光互連并行處理器陣列，能夠提高電力系統(tǒng)自動(dòng)控制和繼電保護(hù)水平，確保電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行。

5 電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢

5.1 電力系統(tǒng)調(diào)度綜合自動(dòng)化

通過建立調(diào)度數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，提高調(diào)度自動(dòng)化的綜合管理水平，避免電力系統(tǒng)崩潰或大面積停電，提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性；通過建立完善電氣事故處理體系，縮短事故停電時(shí)間。

5.2 無人值守調(diào)度管理模式

通過建立無人值班綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、狀態(tài)評(píng)估、安全性分析、負(fù)荷預(yù)測、遠(yuǎn)程調(diào)控、自動(dòng)報(bào)警等功能。該模式對于減少值守人員、提高工作效率具有重要作用。

5.3 智能化調(diào)度

通過采用智能調(diào)度數(shù)據(jù)集成技術(shù)，及時(shí)高效的獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、自動(dòng)預(yù)警，以及故障的智能辨別、分析和恢復(fù)。

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作者簡介：孫凡（1977，12-），男，河北省石家莊市，石家莊科林電氣股份有限公司，中級(jí)職稱，研究方向?yàn)殡娏﹄娮印?/p>