關(guān)于電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的探索

陳琳

（江蘇省電力公司江陰市供電公司，江蘇 江陰214400）

電力系統(tǒng)自動(dòng)化簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，就是根據(jù)電力系統(tǒng)本身特有的規(guī)律，應(yīng)用自動(dòng)控制原理，采用自動(dòng)控制裝置來(lái)自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)的安全可靠運(yùn)行。換句話說(shuō)有了自動(dòng)化，就可以保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，有了自動(dòng)化，就可以大大減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。

1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化分類

1.1 電力系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)視和控制系統(tǒng)

系統(tǒng)主要是為電網(wǎng)調(diào)度服務(wù)的。我們知道，電力系統(tǒng)是由許許多多發(fā)電廠、變電所、輸電線以及用戶所組成的，這些發(fā)電廠、變電所的實(shí)際運(yùn)行狀況、線路的有功無(wú)功潮流，以及母線電壓等信息，一般是通過(guò)裝設(shè)在各廠站的遠(yuǎn)動(dòng)裝置送至調(diào)度所。調(diào)度所有大有小，我國(guó)一般分為五級(jí)調(diào)度，即國(guó)家調(diào)度、大區(qū)調(diào)度、省級(jí)調(diào)度、地區(qū)調(diào)度和縣級(jí)調(diào)度，各級(jí)調(diào)度的職能和管轄范圍是不同的，這些遠(yuǎn)動(dòng)信息送至調(diào)度后，由調(diào)度中心的運(yùn)行人員和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析計(jì)算，最后再將計(jì)算結(jié)果及決策命令通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)的下行通道送至各個(gè)廠所，從而實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，電力系統(tǒng)調(diào)度的主要任務(wù)可以概括為，控制整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式，使整個(gè)電力系統(tǒng)在正常狀態(tài)下能滿足安全優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)地向用戶供電的要求，在事故狀態(tài)下能迅速消除故障的影響和恢復(fù)正常供電。

1.2 電廠動(dòng)力機(jī)械自動(dòng)控制系統(tǒng)

系統(tǒng)主要是為電廠的動(dòng)力機(jī)械自動(dòng)控制服務(wù)的。動(dòng)力機(jī)械隨電廠的類型不同而不同，如火電廠需要控制的是鍋爐汽機(jī)等熱力設(shè)備。大容量火力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)主要有計(jì)算機(jī)監(jiān)視和數(shù)據(jù)系統(tǒng)，機(jī)爐協(xié)調(diào)主控系統(tǒng)，鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)，汽機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)電氣控制系統(tǒng)以及輔助設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)等。水電廠則需要控制的是水輪機(jī)、調(diào)速器以及水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)等。

1.3 變電站自動(dòng)控制系統(tǒng)

變電站的自動(dòng)控制系統(tǒng)是在原來(lái)常規(guī)變電二次系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，隨著微機(jī)監(jiān)控技術(shù)在電力系統(tǒng)和電廠自動(dòng)化系統(tǒng)中的不斷發(fā)展，微機(jī)監(jiān)控監(jiān)測(cè)技術(shù)也開(kāi)始引入變電站，目前已實(shí)現(xiàn)了變電站的遠(yuǎn)方監(jiān)視控制，遠(yuǎn)動(dòng)和繼電保護(hù)已實(shí)現(xiàn)了微機(jī)化，各地正大力開(kāi)展無(wú)人值班變電站設(shè)計(jì)改造工作。無(wú)人值班變電站將會(huì)使變電站綜合自動(dòng)化程度推向一個(gè)更高的階段，其功能包括變電站的遠(yuǎn)動(dòng)、繼電保護(hù)、遠(yuǎn)方開(kāi)關(guān)操作、測(cè)量及故障、事故順序記錄和運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)打印等功能。

1.4 電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置系統(tǒng)

系統(tǒng)主要是為電力系統(tǒng)安全可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行服務(wù)的，它主要是指發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)控制裝置如發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)并列裝置，自動(dòng)勵(lì)磁裝置，自動(dòng)解列裝置，發(fā)電廠變電所主接線操作和運(yùn)行的自動(dòng)控制裝置，以及電力系統(tǒng)的安全自動(dòng)控制裝置如低頻減載裝置，自動(dòng)重合閘裝置，繼電保護(hù)裝置等，這些裝置都是直接為電力系統(tǒng)的安全可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行服務(wù)的。

2 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)完成之后，電力自動(dòng)化得到了開(kāi)放式的管理與lED并網(wǎng)，可實(shí)際相關(guān)的靈活系統(tǒng)的運(yùn)行，已不能滿足高類別的變電站的運(yùn)行需求了。

2.1 變電站電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能

電力自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的功能：

(1)微機(jī)保護(hù)。含母線保護(hù)、多次重合閘、電容器保護(hù)、變壓器的保護(hù)、備用電源能的自投。

(2)電力數(shù)據(jù)采集與采集的狀態(tài)。

①電力模擬量的采集：每個(gè)系統(tǒng)進(jìn)出線的電力回路功率與電力的電流值、各階段母線電壓；配電網(wǎng)相位及電力頻率等電力的電量的參數(shù)以及變壓器的壓力，溫度等非電參數(shù)。

②狀態(tài)的采集：有變壓器分、接地刀閘狀態(tài)、開(kāi)關(guān)的狀態(tài)、斷路器狀態(tài)等，信號(hào)多數(shù)使用光電隔離方式開(kāi)關(guān)量中斷進(jìn)行輸入。

(3)關(guān)于時(shí)間上的記載和障礙點(diǎn)的記錄。包括保護(hù)行動(dòng)序列記錄，及開(kāi)關(guān)跳閘的記錄，可存放100個(gè)時(shí)間記錄。

(4)規(guī)劃整定保定值。對(duì)保護(hù)裝置，可以是設(shè)置多方面的定值，顯示需要進(jìn)行切換。

(5)操作與控制?？梢詫?duì)變壓器進(jìn)行分別接頭調(diào)節(jié)控制，對(duì)進(jìn)行控制隔離開(kāi)關(guān)合與分，還可對(duì)斷路器調(diào)換。

(6)電容器自動(dòng)調(diào)控、電壓的自動(dòng)調(diào)控以及備用電源的自動(dòng)投入，電容器可以自動(dòng)的切換通過(guò)電壓和功率因子的自控變壓器。如果主電源失效，可以自動(dòng)投入備用的電源。

(7)和遠(yuǎn)程調(diào)控中心互相通信?？梢詫⒉杉臓顟B(tài)量實(shí)時(shí)送往遠(yuǎn)程調(diào)控中心，方便裝置的遠(yuǎn)程調(diào)控，接受遠(yuǎn)程調(diào)控中心所發(fā)來(lái)的一些指令。

(8)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及記錄。整點(diǎn)數(shù)據(jù)日?qǐng)?bào)表、每日峰值以及谷值、輸電線的功率、電壓等數(shù)據(jù)被系統(tǒng)所采集，主要是一些脈沖量、狀態(tài)量以及數(shù)字量等，對(duì)這些進(jìn)行一些處理，并送往監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)控中心，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行操作控制以及進(jìn)行修改和對(duì)記錄的歸檔等操作。

(9)人機(jī)通信功能。無(wú)論變電站有無(wú)人值班，都可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，有人時(shí)可以在當(dāng)?shù)氐暮笈_(tái)機(jī)上進(jìn)行操作，無(wú)人時(shí)可以在遠(yuǎn)方的調(diào)控中心進(jìn)行遠(yuǎn)程的調(diào)控，通信界面主要是屏幕以及鍵盤和鼠標(biāo)等。

2.2 變電站自動(dòng)化常見(jiàn)的通信方式

變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)通常采用的接口有以太網(wǎng)數(shù)據(jù)以及串行數(shù)據(jù)的接口等。

3 電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展方向

現(xiàn)代社會(huì)對(duì)電能供應(yīng)的"安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)"等各項(xiàng)指標(biāo)的要求越來(lái)越高、相應(yīng)地，電力系統(tǒng)也不斷地向自動(dòng)化提出更高的要求。電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)不斷地由低到高、由局部到整體發(fā)展。當(dāng)今電力系統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)正趨向于:

(1)在控制策略上日益向最優(yōu)化、適應(yīng)化、智能化、協(xié)調(diào)化、區(qū)域化發(fā)展。

(2)在認(rèn)計(jì)分析上日益要求面對(duì)多機(jī)系統(tǒng)模型來(lái)處理問(wèn)題。

(3)在理論工具上越來(lái)越多地借助于現(xiàn)代控制理論。

(4)在控制手段上日益增多了微機(jī)、電力電子器件和遠(yuǎn)程通信的應(yīng)用。

(5)在研究人員的構(gòu)成上日益需要多"兵種"的聯(lián)合作戰(zhàn)。

整個(gè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展則趨向于:

(1)由開(kāi)環(huán)監(jiān)測(cè)向閉環(huán)控制發(fā)展，例如從系統(tǒng)功率總加到AGC(自動(dòng)發(fā)電控制)。

(2)由高電壓等級(jí)向低電壓擴(kuò)展，例如從EMS(能量管理系統(tǒng))到DMS(配電管理系統(tǒng))。

(3)由單個(gè)元件向部分9域及全系統(tǒng)發(fā)展，例如SCADA(監(jiān)測(cè)控制與數(shù)據(jù)采集)的發(fā)展和區(qū)域穩(wěn)定控制的發(fā)展。

(4)由單一功能向多功能、一體化發(fā)展.例如變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展。

(5)裝置性能向數(shù)字化、快速化、靈活化發(fā)展，例如繼電保護(hù)技術(shù)的演變。

(6)追求的目標(biāo)向最優(yōu)化、協(xié)調(diào)化、智能化發(fā)展，例如勵(lì)磁控制、潮流控制。

(7)由以提高運(yùn)行的安全、經(jīng)濟(jì)、效率為完成向管理、服務(wù)的自動(dòng)化擴(kuò)展。

結(jié)語(yǔ)

近幾十年以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電力系統(tǒng)已成為一個(gè)計(jì)算機(jī)、控制、通信和電力裝備及電力電子的統(tǒng)一體。其內(nèi)涵不斷深入.外延不斷擴(kuò)展。電力系統(tǒng)自動(dòng)化處理的信息量越來(lái)越大，考慮的因素越來(lái)越多，直接可觀可測(cè)的范圍越來(lái)越廣，能夠閉環(huán)控制的對(duì)象越來(lái)越豐富。因此我們的從業(yè)者們要下大力氣研究，不斷的深入，全面的掌握，從而使電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)可以為我們所用。

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