胡偉波廣東電網(wǎng)有限責任公司佛山順德供電局

遠動控制技術在電力系統(tǒng)自動化中的應用

胡偉波
廣東電網(wǎng)有限責任公司佛山順德供電局

在龐大的電力系統(tǒng)中，如何讓電力設備穩(wěn)定、安全和高效的運行，那就需要對電力系統(tǒng)進行監(jiān)測、保護和維護，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)遠動控制，本文從遠動控制技術的原理入手，深入探討了遠動控制技術在電力系統(tǒng)自動化中數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)的信道編碼、數(shù)據(jù)的通信傳輸和設備的遠程控制等幾方面的應用，并為描繪了遠動控制技術在電力系統(tǒng)自動化應用的發(fā)展方向，為有效推動遠動控制技術的進一步發(fā)展和完善，加快我國電力系統(tǒng)向自動化管理模式提供技術保障。

遠動控制；電力系統(tǒng)；自動化；應用

隨著我國經(jīng)濟活動的活躍，對于電力的需求正在日益增長。電能從生產(chǎn)、輸送再到向每家每戶的配送都需要一個穩(wěn)定的電力系統(tǒng)的支持。在這個龐大的電力系統(tǒng)中，有無數(shù)的發(fā)電機、變壓器、高低壓輸電設備和開關等設備，如何讓這些設備穩(wěn)定、安全和高效的運行，那就需要對電力系統(tǒng)進行監(jiān)測、保護和維護，為實現(xiàn)這些功能，就需要集中、遠程的自動化控制。對電力系統(tǒng)的遠程智能控制，就要建設以高速的通信網(wǎng)絡和計算機技術為基礎的遠動控制保障體系，因此遠動控制技術對于電力系統(tǒng)自動化的實現(xiàn)具有非常重要的應用意義。

1　遠動控制技術在電力系統(tǒng)自動化的應用

遠動控制技術在電力系統(tǒng)自動化的應用主要是依托高速穩(wěn)定的工業(yè)網(wǎng)絡，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)內(nèi)各種終端設備和控制設備等的遙測、遙信、遙調(diào)和遙控，從而完成電力系統(tǒng)自動化和智能化管理。遠動控制技術構成包括網(wǎng)絡通信技術、實時數(shù)據(jù)采集技術、遠程終端控制技術和全過程或部分過程控制技術。因此遠動控制技術是集多種技術于一體的綜合性技術。

1.1遠動控制技術原理

遠動控制技術就是利用通信技術在遠端對設備進行監(jiān)測、調(diào)整、通信和控制，就是通常的遙測、遙調(diào)、遙信和遙控。在遙測功能中主要包括對遠端設備的運行數(shù)據(jù)采集、設備狀態(tài)的監(jiān)視；遙調(diào)功能主要是對網(wǎng)絡功能的調(diào)配和遠端設備部分功能的調(diào)整；遙信功能是各種數(shù)據(jù)的通信傳輸；遙控功能就是對遠端設備的各種功能的控制。這些功能的實現(xiàn)都必須依靠網(wǎng)絡技術的數(shù)據(jù)采集技術、通信傳輸技術及信道編碼技術三部分，也就是說遠動控制技術是建立在工業(yè)網(wǎng)絡基礎之上的，為讓大家明確遠動系統(tǒng)的原理，現(xiàn)將其繪制如下圖一所示。

圖一.遠動控制技術的原理

1.2遠動控制技術在電力系統(tǒng)自動化的應用

1.2.1電力系統(tǒng)自動化中的數(shù)據(jù)采集。電力系統(tǒng)自動化中的數(shù)據(jù)采集包括電力終端設備的運行數(shù)據(jù)（就是電力設備的電流、電壓、功率、壓力、溫度等）、監(jiān)控設備的圖像、視頻等的數(shù)據(jù)的收集存儲。在電力設備終端的運行數(shù)據(jù)的采集中為保證采集數(shù)據(jù)過程不影響設備的正常運行，一般由電力設備配套的二次設備來完成，而二次設備采用的是0-5V的電平信號，這種信號通常為模擬信號，為實現(xiàn)信號的數(shù)字化傳輸都必須將模擬信號轉變?yōu)閿?shù)字信號，即通常所說的A/D轉換，目前一些高端電力設備本身自帶數(shù)據(jù)采集功能這些設備中自動將采集的數(shù)據(jù)變?yōu)閿?shù)字信號，并將數(shù)據(jù)存儲于自身的存儲器中，便于數(shù)據(jù)的傳輸和數(shù)據(jù)的備份。在智能電力系統(tǒng)中有些設備需要對其周邊和自身有情況進行圖像或視頻采集，這個過程過去都是由模擬照相機和攝像機完成，現(xiàn)在隨著數(shù)碼技術發(fā)展，這些圖像和視頻數(shù)據(jù)也自動變成了數(shù)字信號。從電力設備的傳感器、CT及PT采集的這些數(shù)字信號在傳輸前，全都加入網(wǎng)絡傳輸?shù)腎/O端，再通過網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸，這樣一方面提高了數(shù)據(jù)采集的可靠性，另一方面也可以實現(xiàn)現(xiàn)代電力設備數(shù)字化的需要。

1.2.2數(shù)據(jù)傳輸前的信道編碼。在對電力系統(tǒng)內(nèi)的設備進行數(shù)據(jù)采集后，要進行數(shù)據(jù)的傳輸，但是由于網(wǎng)絡傳輸過程中會出現(xiàn)信號的衰減和干擾，這樣數(shù)據(jù)有可能發(fā)生改變，因此在數(shù)據(jù)傳輸前必須對數(shù)據(jù)進行重新編碼，以提高數(shù)據(jù)的糾錯和檢錯能力，通過編碼器重新編碼的數(shù)據(jù)在傳輸過程中可以大大提高數(shù)據(jù)的準確率和傳輸?shù)目煽啃?。目前在電力系統(tǒng)自動化中數(shù)據(jù)信道編碼技術主要有線性分組編碼、循環(huán)編碼等多種編碼技術。

在線性分組編碼中主要是將數(shù)據(jù)中的信息列按照特定的位數(shù)分成獨立的若干段，再將這些獨立的段重新編號，這樣數(shù)據(jù)就變成具有序列號的新的數(shù)據(jù)列。循環(huán)編碼是技術比較成熟的一種編碼技術，就是將數(shù)據(jù)中的信息列中相同的信息位中間插入一個與之不同的數(shù)字，以保證兩個數(shù)碼之間只有一位碼元不同，這樣就不會產(chǎn)生瞬時誤差。

1.2.3數(shù)據(jù)的通信傳輸。目前電力系統(tǒng)自動化是建立在工業(yè)網(wǎng)基礎之上，這種電力通信網(wǎng)的技術也在不斷的發(fā)展過程。最初的電力通信網(wǎng)絡是在原有的電力線路上再建設一條通信線路，這種通信線路也由當初的銅芯電纜變成了光纜，現(xiàn)在數(shù)字載波技術和衛(wèi)星通信技術也被使用在電力通信網(wǎng)絡中。但是目前情況下最常用的還是電力線路載波技術和光通信技術。

電力通信載波技術是利用現(xiàn)有的電力輸送線路為通信載體，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖级藢⒉杉臄?shù)據(jù)經(jīng)過新的發(fā)送機將數(shù)據(jù)調(diào)制到一個高頻載波上，再經(jīng)過功率放大后耦合到電力線路上。這種通信網(wǎng)的優(yōu)點就是電力線路上不用再重新建設通信線路，但是其缺點就信道比較少，而且自身干擾大。

電力光通信網(wǎng)絡技術，是目前傳輸量最大，最為可靠的通信網(wǎng)絡。在光通信網(wǎng)絡中就是先將數(shù)據(jù)數(shù)字電信號通過光電轉化裝置轉換為光信號，通過光纖將這種光信號傳送到幾千里以外的數(shù)據(jù)接收端，再將光信號轉換為電信號，加入計算機進行數(shù)據(jù)處理。這種光通信也為電力設備監(jiān)控工程提供了大量的帶寬。

隨著我國衛(wèi)星網(wǎng)絡的發(fā)展，一些原本在通信領域應用的技術也逐步加入電力網(wǎng)絡中，如3G通信技術，也被使用在一些不便建設光通信網(wǎng)絡的地方。

1.2.4電力設備的遠程控制技術。在電力系統(tǒng)中伴隨著信息、通信和自動化程度的提高，電力系統(tǒng)的遠動控制技術也由原來的單純的過程控制向全方位管控一體化發(fā)展，這樣不僅實現(xiàn)了電力系統(tǒng)由原來的局部控制和單一運行向全局控制和集成化管理的轉變，也實現(xiàn)了電力系統(tǒng)內(nèi)勞動生產(chǎn)率的提高和運行維護成本的降低。在遠動控制技術中的集成控制系統(tǒng)是將原有的單一的電力工業(yè)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)融合，通過全IP管理將原來局部網(wǎng)絡中的電力設備納入到互聯(lián)網(wǎng)中，電力設備作為互聯(lián)網(wǎng)中的一個節(jié)點，實現(xiàn)通過互聯(lián)網(wǎng)對電力系統(tǒng)中運行的智能電力設備進行控制，也可以實現(xiàn)智能電力設備將自身運行的實時數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)傳送到管理人員的手機或者電腦終端。同時也實現(xiàn)了DCS/PLC控制系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)、智能現(xiàn)場設備、電網(wǎng)資源管理和優(yōu)化系統(tǒng)的有機整合，目前在這方面的管理系統(tǒng)有CMMS（計算機檢修維護管理系統(tǒng)）和MES（即制造執(zhí)行系統(tǒng)）。

2　遠動控制技術在電力系統(tǒng)自動化應用的發(fā)展方向

電力系統(tǒng)自動化就是要實現(xiàn)電力系統(tǒng)設備的檢測控制智能化、監(jiān)測信息的數(shù)字化和系統(tǒng)的集成化管理，在這三方面為遠動控制技術發(fā)展方向。

2.1實現(xiàn)電力系統(tǒng)的云管理。遠動控制技術要確保網(wǎng)絡的高效可靠，一方面便于數(shù)據(jù)訪問；另一方面通過網(wǎng)絡的云數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電力設備的云管理。在電力系統(tǒng)集中控制管理數(shù)據(jù)庫，將全部電力設備的信息數(shù)據(jù)納入其中，并將采集的的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一匯總，形成云問題庫，一旦電力設備發(fā)生故障，通過云數(shù)據(jù)的計算及時確定故障的地點、類型以及處理的方法和就近的人員，實現(xiàn)電力設備的高效管理。

2.2實現(xiàn)電力設備終端的智能化遠程管理。遠動控制技術的關鍵就是終端設備的遠程管理，這方面將是電力系統(tǒng)中每個執(zhí)行終端的智能化和遠程操控。在遠動控制技術下的智能電力執(zhí)行終端，可以自動將運行數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娏ο到y(tǒng)的云端管理系統(tǒng)中，并實時確定其自身的運行狀態(tài)是否正常，一旦發(fā)生異常設備能夠做到自行診斷故障類型，并透過自己存儲的故障處理數(shù)據(jù)進行自動修復，當修復失敗后向云端控制系統(tǒng)請求新的修復系統(tǒng)，當自行無法消除故障時，遠動控制系統(tǒng)通過監(jiān)視設備控制遠程機械手進行故障修復。從而實現(xiàn)故障的無人化消除，減少故障延誤時間。

3　結語

遠動控制技術在我國電力系統(tǒng)自動化中已得到廣泛的應用，并且電力系統(tǒng)未來的發(fā)展方向是實現(xiàn)自動化管理，尤其是全國電力系統(tǒng)統(tǒng)一運營管理模式中，具有綜合自動化程度的智能型電網(wǎng)非常普遍。與此同時，隨著科學技術的不斷發(fā)展，特別是計算機及網(wǎng)絡通信技術在各個領域中的廣泛應用，勢必有效推動遠動控制技術的進一步發(fā)展和完善，從而加快我國電力系統(tǒng)向自動化管理模式的發(fā)展進程。

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