電力系統(tǒng)自動化技術的探討與分析

大同供電公司科技信息中心 段曉峰

1.引言

現(xiàn)今，創(chuàng)新的自動化系統(tǒng)控制著復雜的工藝流程，并確保過程運行的可靠及安全，為先進的維護策略打造了相應的基礎。

電力過程自動化技術的日新月異和控制水平的不斷提高搜企網(wǎng)版權(quán)所有，為電力工業(yè)解決能源資源和環(huán)境約束的矛盾創(chuàng)造了條件。隨著社會及電力工業(yè)的發(fā)展，電力自動化的重要性與日劇增。傳統(tǒng)的信息、通信和自動化技術之間的障礙正在逐漸消失。最新的技術，包括無線網(wǎng)絡、現(xiàn)場總線、變頻器及人機界面、控制軟件等，大大提升了過程系統(tǒng)的效率和安全性能。

2.電力自動化的發(fā)展

我國是從20世紀60年代開始研制變電站自動化技術。變電站自動化技術經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展已經(jīng)達到一定的水平，在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設中不僅中低壓變電站采用了自動化技術實現(xiàn)無人值班，而且在220kV及以上的超高壓變電站建設中也大量采用自動化新技術，從而大大提高了電網(wǎng)建設的現(xiàn)代化水平，增強了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度的可能性，降低了變電站建設的總造價，這已經(jīng)成為不爭的事實。然而，技術的發(fā)展是沒有止境的，隨著智能化開關、光電式電流電壓互感器、一次運行設備在線狀態(tài)檢測、變電站運行操作培訓仿真等技術日趨成熟，以及計算機高速網(wǎng)絡在實時系統(tǒng)中的開發(fā)應用，勢必對已有的變電站自動化技術產(chǎn)生深刻的影響，全數(shù)字化的變電站自動化系統(tǒng)即將出現(xiàn)。

3.電力自動化的實現(xiàn)技術

現(xiàn)場總線(Fieldbus)被譽為自動化領域的計算機局域網(wǎng)。信息技術的飛速發(fā)展，引起了自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革，隨著工業(yè)電網(wǎng)的日益復雜工業(yè)自動化網(wǎng)版權(quán)所有，人們對電網(wǎng)的安全要求也越來越高，現(xiàn)場總線控制技術作為一門新興的控制技術必將取代過去的控制方式而應用在電力自動化中。

4.無線技術

無線通訊技術因其不必在廠區(qū)范圍內(nèi)進行繁雜、昂貴的布線，因而有著誘人的特質(zhì)。位于現(xiàn)場的巡視和檢修維護人員借此可保持和集中控制室等控制管理中心的聯(lián)系，并實現(xiàn)信息共享。此外，無線技術還具有高度靈活性、易于使用、通過遠程鏈接可實現(xiàn)遠方設備或系統(tǒng)的可視化、參數(shù)調(diào)整和診斷等獨特功能。無線技術的出現(xiàn)及快速進步，正在賦予電力工業(yè)領域以一種嶄新的視角來觀察問題，并由此在電力流程工業(yè)領域及資產(chǎn)管理領域，開創(chuàng)一個激動人心的新紀元。

盡管目前存在多種無線技術漢陽科技，但僅有幾種特別適用于電力流程工業(yè)。這是因為無線信號通過空間傳播的過程、搭載的數(shù)據(jù)容量(帶寬)、抗RFI(射頻干擾)/EMI(電磁干擾)干擾性、對物理屏障的易感性、可伸縮性、可靠性，還有成本，都因無線技術網(wǎng)絡的不同而不同。因此，很多用戶都傾向于“依據(jù)具體的應用場合，來選定合適的無線技術”?？刂朴玫臒o線技術主要有GSM/GPRS(蜂窩)、9OOMHzRadios、wi-Fi(802.lla/b/g)、WIMAX(802.16)、ZigBee(802.15.4)、自組織網(wǎng)絡等，其中尤以Wi-Fi和WIMAX應用增長速度最快，這是因為其在帶寬和安全性能方面較優(yōu)、在數(shù)據(jù)集中和網(wǎng)絡化方面具備卓越的安全框架、具有主機數(shù)據(jù)集成的高度靈活性、高的魯棒性及低的成本。

5.信息化技術

電力信息化包括電力生產(chǎn)、調(diào)度自動化和管理信息化兩部分。廠站自動化歷來是電力信息化的重點，大部分水電廠、火力發(fā)電廠以及變電站配備了計算機監(jiān)控系統(tǒng)；相當一部分水電廠在進行改造后還實現(xiàn)了無人值班、少人值守。發(fā)電生產(chǎn)自動化監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應用大大提高了生產(chǎn)過程自動化水平。電力調(diào)度的自動化水平更是國際領先，目前電力調(diào)度自動化的各種系統(tǒng)，如SCADA、AGC以及EMS等已建成，省電力調(diào)度機構(gòu)全部建立了SCADA系統(tǒng)，電網(wǎng)的三級調(diào)度100%實現(xiàn)了自動化。華北電力調(diào)度局自動化處處長郭子明說，早在20世紀70年代華北電力調(diào)度局就用晶體管計算機調(diào)度電力，從國產(chǎn)121機到176機，再到176雙機，華北電力調(diào)度局全用過，到1978年已經(jīng)基本實現(xiàn)了電網(wǎng)調(diào)度自動化。

6.安全技術

電力是社會的命脈之一，當今人類社會對電力系統(tǒng)的依賴已到了難以想象的程度。電力系統(tǒng)發(fā)生大災變對于社會的影響是不可估量的，因此電力系統(tǒng)最重要的是運行的安全性，但這個問題在全世界均未得到很好解決，電力系統(tǒng)發(fā)生大災變的概率小但后果極其嚴重，我國電力系統(tǒng)也出現(xiàn)過穩(wěn)定破壞的重大事故。由于我國經(jīng)濟快速發(fā)展的需求，電力工業(yè)將會繼續(xù)以空前的速度和規(guī)模發(fā)展。隨著三峽電站、西電東送、南北互供和全國聯(lián)網(wǎng)等重大工程的實施，我國必將出現(xiàn)世界上最大規(guī)模的電力系統(tǒng)。

7.傳動技術

實現(xiàn)變頻調(diào)速的裝置稱為變頻器。變頻器一般由整流器、濾波器、驅(qū)動電路、保護電路以及控制器(MCU/DSP)等部分組成。變頻器作為節(jié)能降耗減排的利器之一，在電力設備中的應用已經(jīng)極為廣泛而成熟。對于變頻器廠商而言，在未來三十年，變頻器，尤其是高壓變頻器在電力節(jié)能降耗中的作用極為明顯，變頻器也成為越來越多電力行業(yè)改造技術的首選。

在業(yè)內(nèi)，以ABB為首的電力自動化技術領導廠商，ABB建立了全球最大的變壓器生產(chǎn)基地及絕緣體制造中心。自1998年成立以來，公司多次參與國家重點電力建設項目，憑借安全可靠、高效節(jié)能的產(chǎn)品性能而獲得國內(nèi)外用戶的好評。其公司多種產(chǎn)品，包括：PLC、變流器、儀器儀表、機器人等產(chǎn)品都在電力行業(yè)中得到很好的應用。

8.人機界面

發(fā)電站、變電站、直流電源屏是十分重要的設備，隨著科學技術的不斷發(fā)展，搜企網(wǎng)，單片機技術的日趨完善，電力行業(yè)中對發(fā)電站、變電站設備提出了更高精密、更高質(zhì)量的要求，直流電源屏是發(fā)電站、變電站二次設備中非常重要的設備，直流電源屏承擔著向發(fā)電站、變電站提供直流控制保護電源的作用，同時提供給高壓開關及斷路器的操作電源，因此直流電源屏的可靠性將直接關系到發(fā)電站的安全運行，直流電源屏的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了很長的時間，從早期的直流發(fā)電機、磁飽和直流充電機到集成電路可控硅控制直流充電機、單片機控制可控硅充電機、高頻開關電源充電機等，至目前直流電源屏已很成熟。直流電源屏整流充電部分仍然采用目前國際最流行的軟開關技術，將工頻交流經(jīng)過多級變換，最后形成穩(wěn)定的直流輸出，直流電源屏系統(tǒng)控制的核心部件是V80系列可編程控制器PLC，它將系統(tǒng)采集的輸入輸出模擬量以及開關量經(jīng)過運算處理，最終控制高頻開關電源模塊使其按電池曲線及有人為設置的工作要求更可靠地工作。

9.結(jié)束語

電氣自動化技術是當今世界最活躍、最充滿生機、最富有開發(fā)前景的綜合性學科與眾多高新技術的合成。其應用范圍十分廣泛，幾乎滲透到國民經(jīng)濟各個部門，隨著我國科技技術的發(fā)展，電氣自動化技術也隨之提高。