郭保聚++院天杰

摘 要：本文主要結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗總結(jié)，簡要的分析了電子信息技術(shù)在電力自動化系統(tǒng)中的應用，并探討其未來發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：變電站自動化；電力系統(tǒng)；應用技術(shù)

伴隨著我國人民生活水平的不斷提高，人們對供電系統(tǒng)的可靠性和安全性也越來越重視。電力自動化系統(tǒng)由此應運而生，其借助現(xiàn)代電子信息技術(shù)實時監(jiān)視電力系統(tǒng)的運行參數(shù)，能夠綜合監(jiān)控整個電網(wǎng)的運行狀況；實施遙控命令，使變電站管理人員能夠通過監(jiān)控中心全面而詳細地了解電力系統(tǒng)的運行狀況，準確、快速地判斷故障位置和故障原因，簡便地實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)分析等等?？梢?，電力系統(tǒng)要實現(xiàn)完全意義上的自動化、即真正意義上實現(xiàn)變電站和電網(wǎng)的智能化，就必須運用電子信息和計算機技術(shù)，電子信息和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，因為其在促進電力系統(tǒng)自動化的進程中起著決定性的作用。

1 電力自動化系統(tǒng)技術(shù)

發(fā)電、輸電、變電、配電及用電等相關(guān)環(huán)節(jié)所組成的系統(tǒng)為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)的一次設(shè)備是由發(fā)電機、變壓器、開關(guān)及輸電線路等相關(guān)設(shè)備組成。為了確保電力一次設(shè)備安全與穩(wěn)定地運行及電力生產(chǎn)獲得理想的經(jīng)濟效益，就需要對一次設(shè)備進行在線測控、保護、調(diào)度控制等。電力系統(tǒng)中將這些測控裝置、保護裝置、有關(guān)通信設(shè)備、各級電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計算機系統(tǒng)、發(fā)電站（廠）、變電站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)等統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)的二次設(shè)備，它涵蓋了電力系統(tǒng)自動化的主要技術(shù)內(nèi)容。根據(jù)電力系統(tǒng)運行中與電子信息技術(shù)手段結(jié)合的特點，可將電力系統(tǒng)自動化分為幾個模塊。

2電子信息設(shè)備的構(gòu)成

2.1硬件構(gòu)成

電網(wǎng)在運行中過程中主要采集遙測量和遙信量的實時數(shù)據(jù)，電網(wǎng)在運行中主要的調(diào)節(jié)和控制信息是遙控信息和遙調(diào)信息這兩大類，即運用的調(diào)節(jié)命令，以改變設(shè)備運行參數(shù)，例如改變發(fā)電機出力的調(diào)節(jié)命令。目前我國電力系統(tǒng)主要是采用微刑機為核心的遠動裝置（即微機遠動系紉，以實現(xiàn)上述數(shù)據(jù)采集和調(diào)度控制功能，即遙測、遙信、遙控和遙調(diào)四大功能。

（1）微機遠動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析。微機遠動系統(tǒng)主要山二個部分構(gòu)成，即廠站端的遠方終端裝置rtu （remote terminal u-nib）調(diào)度中心的遠動通信接口裝置mtu.masterterminal unit）和遠動通道。

遠方終端rtu是裝在變電站內(nèi)的遠方數(shù)終端裝置，rtuii的主要功能有：數(shù)據(jù)采集，如模擬量（yc）、開關(guān)量（yx）、數(shù)字量（yc）、脈沖量（yc）等；數(shù)據(jù)通信；執(zhí)行命令，如完成遙控（yk）、遙調(diào)（yt）等操作。按規(guī)約完成遠動數(shù)據(jù)采集、處理、發(fā)送、接收以及輸出執(zhí)行等功能。調(diào)度端遠動通信接口裝置 mtu，其主要功能是對接受的數(shù)據(jù)進行必要的處理后，傳入主機系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫，供系統(tǒng)模擬盤、crt 顯示及其他應用程序調(diào)用。mtu 可根據(jù)調(diào)度控制要求，執(zhí)行不同的操作命令，傳送至廠站端的rtu。顯然，處于主機和rtu之間的mtu裝置執(zhí)行著雙重任務(wù)：

①要完成雙向通信的作用；②為了減輕主機的工作負載，不同程度地完成數(shù)據(jù)整理、加工的預處理任務(wù)。如果自動化系統(tǒng)功能需要擴展，特別是當主機需要承擔狀態(tài)估計及安全分析等繁重的計算任務(wù)時，更多的數(shù)據(jù)預處理工作需由mtu來實現(xiàn)。這種情況一般是通過增設(shè)前置預處理機（即scada前置機），構(gòu)成前置機系統(tǒng)。遠動通道有多種方式，目前我國電力系統(tǒng)常用的通信信道有載波、微波、擴頻、特高頻、直通電纜、衛(wèi)星、光纖等幾種方式。根據(jù)傳送信號類型的不同可將通道可分為模擬通道和數(shù)字通道。

（2）實時監(jiān)控計算機系統(tǒng)的基本配置。隨著科技的進步和電力事業(yè)的發(fā)展，我國電力系統(tǒng)調(diào)度中心的實時監(jiān)控計算機系統(tǒng)基本配置要求也越來越高，在其構(gòu)成上主要有：大容量、高速度的主機系統(tǒng)和前置機、遠動通信接口部分及人機聯(lián)系系統(tǒng)。

2.2軟件的構(gòu)成

能量管理系統(tǒng)ems（energy management system） 除包括scada系統(tǒng)外，還包括agc/edc、狀態(tài)估計se、安全分析sa、最佳潮流opf和自動電路恢復acr等高層軟件。根據(jù)各軟件的主要功能和用途，可將ems劃分為五種類型：發(fā)電控制類、發(fā)電計劃類、網(wǎng)絡(luò)分析類、調(diào)度員培訓模擬類、市場交易與管理類。監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集scada（supervisory controlanddataacquisition）系統(tǒng)主要功能是：數(shù)據(jù)采集；實時數(shù)據(jù)顯示；異?；蚴鹿蕡缶?；事件順序記錄；遙控和遙調(diào)；運行報表記錄；事故追憶。其中“事件順序記錄”是發(fā)生事故時對各斷路器、繼電保護等動作狀況及時間，按時間順序進行記錄?！笆鹿首窇洝笨杀Ａ羰鹿拾l(fā)生前后一定時間內(nèi)的部分實時數(shù)據(jù)，如樞紐點電壓、主干線潮流和頻率等，這些數(shù)據(jù)為分析事故提供了重要信息。

3 系統(tǒng)技術(shù)應用

3.1 發(fā)電廠自動化

分散控制系統(tǒng)（dcs）在目前發(fā)電廠綜合自動化系統(tǒng)中運用最為普遍，其保護和測控裝置就地安裝在開關(guān)柜中，通過現(xiàn)場總線連接起來，經(jīng)通信管理機連接至后臺機。該系統(tǒng)一般采用多臺計算機分散處理多個控制回路，而各控制站的現(xiàn)場信號和控制參數(shù)可以經(jīng)由通信傳到其它控制站和操作員站的crt上。dcs的運用給發(fā)電廠帶來巨大進步，特別是計算機的硬件技術(shù)、軟件組態(tài)技術(shù)和通訊技術(shù)所形成的技術(shù)優(yōu)勢，使前期電站中相對獨立的控制系統(tǒng)，在數(shù)字技術(shù)的支持下形成了控制功能分散、監(jiān)控參數(shù)集中、各子系統(tǒng)信號聯(lián)系緊密的整體。

3.2變電站自動化

變電站自動化是為了取代人工監(jiān)控和電話人工操作，加強對變電站的監(jiān)控功能，以實現(xiàn)變電站的安全高效地運行。信息技術(shù)在變電站自動化中的應用，源于在變電站中普遍使用基于計算機技術(shù)的智能設(shè)備（ied），它不但能分析出很多現(xiàn)場難以直接測量的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)數(shù)字化，而且能通過計算機數(shù)據(jù)通信接口，利用計算機的存儲功能完成統(tǒng)計記錄。

變電站自動化系統(tǒng)的特點是運用計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)等實現(xiàn)對變電站二次設(shè)備（如繼電保護、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠動裝置等）的功能進行重組和優(yōu)化，通過變電站系統(tǒng)內(nèi)部各設(shè)備的信息交換、數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)變電站全部設(shè)備的運行監(jiān)視和控制的任務(wù)。變電站綜合自動化取代了變電站常規(guī)二次設(shè)備，能夠簡化變電站二次接線，它作為電網(wǎng)調(diào)度自動化不可或缺的重要組成部分，是電力生產(chǎn)現(xiàn)代化的一個重要環(huán)節(jié)。

4 電力系統(tǒng)自動化未來應用趨勢

4.1電子信息設(shè)備與電力自動化設(shè)備的兼容問題電子信息設(shè)備與電力自動化設(shè)備硬件、軟件兼容問題成為當前的一個研究熱點。電力系統(tǒng)中微機型產(chǎn)品的應用越來越廣泛（如繼電保護裝置的微機化比率越來越高等），已形成電力系統(tǒng)自動化控制類產(chǎn)品的主流方向。但由于電力系統(tǒng)的復雜性，其電磁環(huán)境非常惡劣，而以微處理器為核心的微機型產(chǎn)品很容易受到這些電磁干擾而導致誤動、拒動、數(shù)據(jù)丟失或死機等現(xiàn)象，給電力系統(tǒng)安全高效地運行帶來了嚴重的事故隱患。

4.2 電力系統(tǒng)自動化應用

電子信息技術(shù)的更新速度加快20世紀90年代高性能工作站、服務(wù)器及軟件技術(shù)、信息處理技術(shù)及高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使電力系統(tǒng)自動化的技術(shù)水平取得了突破性進展，產(chǎn)品逐步發(fā)展成為一種開放式、分布式、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的新模式。而最近幾年各種嵌入式新產(chǎn)品（如嵌入式高性能微處理器、嵌入式計算機、嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式以太網(wǎng)）的出現(xiàn)，使電力系統(tǒng)中的裝置類設(shè)備（如測量控制設(shè)備、繼電保護裝置及數(shù)據(jù)通信控制器）再次更新?lián)Q代。裝置的硬件電路和應用程序應用結(jié)構(gòu)簡化，產(chǎn)品性能不斷提高，裝置信息處理速度加快，功能擴展能力加強，使電力系統(tǒng)自動化程度不斷向前發(fā)展。

綜上所述，電力系統(tǒng)自動化已是我國現(xiàn)代電子信息技術(shù)應用的一個重要領(lǐng)域，電子信息技術(shù)與計算機發(fā)展中出現(xiàn)的新技術(shù)、新成果都以最快的速度被應用于電力系統(tǒng)自動化中，電子信息技術(shù)的發(fā)展在不斷推動著電力系統(tǒng)自動化、特別是近幾年風生水起的智能化變電站和智能化電網(wǎng)建設(shè)的進程。