計(jì)算機(jī)信息技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用和展望

吳強(qiáng)

摘 要：隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，各種電氣設(shè)備不斷得到應(yīng)用，使得電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和組成越來越復(fù)雜。信息化技術(shù)可以有效的克服電網(wǎng)數(shù)據(jù)急劇增加所帶來的各種問題，信息技術(shù)與電力系統(tǒng)的融合將成為未來電網(wǎng)發(fā)展的主要趨勢。文章深入的研究了電網(wǎng)信息技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，總結(jié)了目前電力系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的應(yīng)用，展望了信息技術(shù)未來在電力系統(tǒng)中的發(fā)展趨勢，對推進(jìn)我國電力系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)融合具有重要的作用。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；電力系統(tǒng)；應(yīng)用

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）17-0104-02

隨著世界性的能源枯竭不斷加劇，智能電網(wǎng)作為一種清潔、高效、綠色的電網(wǎng)不斷發(fā)展，給電網(wǎng)技術(shù)帶來了革新性的變化。我國從2009年起，提出建設(shè)智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略規(guī)劃，電網(wǎng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大、對智能化和自動(dòng)化程度要求日益提高。一方面，傳統(tǒng)的控制方法具有單一性的缺陷，無法滿足電力系統(tǒng)信息化的要求。另一方面，隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷普及，為新的控制策略的普及奠定了基礎(chǔ)。

1 計(jì)算機(jī)信息技術(shù)與電力系統(tǒng)的融合

目前，數(shù)字式的產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用到電力系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括繼電保護(hù)、穩(wěn)定控制、儀器儀表、調(diào)度監(jiān)控等。電力系統(tǒng)的信息化結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本形成。各種管理系統(tǒng)，如配電網(wǎng)自動(dòng)化、變電自動(dòng)化、電力管理信息化、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化，都是以信息處理為核心，使信息技術(shù)融入到電力系統(tǒng)的控制、管理、運(yùn)行中。然而，從信息處理的水平來看，我國電力系統(tǒng)的信息化水平仍然處于較低的層次，許多控制和管理策略仍然沿襲著傳統(tǒng)模擬控制的方法，單純的將模擬技術(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字技術(shù)，并未充分發(fā)揮新技術(shù)的優(yōu)勢。

信息技術(shù)與電力系統(tǒng)的融合必須滿足兩個(gè)基本的條件，首先，信息采集和處理的實(shí)時(shí)性，所謂信息采集指的是指通過傳感器進(jìn)行電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)的采集，其主要作用是用于信息分析和信息處理。目前，我國電力系統(tǒng)信息采集模式普遍采用點(diǎn)對點(diǎn)的模式，即從信息源采集到的信息后直接將信息傳輸?shù)娇刂浦行?。改變以往單一的、封閉的信息采集模式，采用分布式信息采集模式是電力系統(tǒng)信息化改革的一項(xiàng)重要內(nèi)容。其次，信息處理的實(shí)時(shí)性，為了滿足電力系統(tǒng)的快速響應(yīng)機(jī)制，信息融合在處理模式和處理手段上都需要具有很好的及時(shí)性。通過大量設(shè)備的研究，不同設(shè)備對信息處理的及時(shí)性具有不同的要求，如繼電保護(hù)要求的實(shí)時(shí)性要明顯高于后備保護(hù)。必須進(jìn)行分類研究，采用不同的算法和控制策略實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)信息化處理。

2 計(jì)算機(jī)信息技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

智能電網(wǎng)的發(fā)展使電力系統(tǒng)的信息量急劇的增加，傳統(tǒng)的控制策略已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代電網(wǎng)技術(shù)的要求。采用計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)，提高電力系統(tǒng)的信息化管理水平，對克服電網(wǎng)智能化發(fā)展的瓶頸具有重要的作用。計(jì)算機(jī)信息技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面。

2.1 信息通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

通信技術(shù)為電力系統(tǒng)提供了一個(gè)高速的信息通道，建立一個(gè)雙向的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這個(gè)通道具有雙向、實(shí)時(shí)、高速的特點(diǎn)，是智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。所有的采集數(shù)據(jù)、控制信號、指揮信息等都是通過這個(gè)信道來傳輸?shù)?。電網(wǎng)連接到每一個(gè)用電戶，而信息系統(tǒng)附加在電網(wǎng)上，也連接到每一個(gè)電力用戶，提供實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)收集和通信。電力系統(tǒng)通信線路的建立，能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的自我監(jiān)測和校正提供網(wǎng)絡(luò)支持，應(yīng)用信息技術(shù)，將智能電網(wǎng)具有自愈功能。通信技術(shù)的應(yīng)用還可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)各種擾動(dòng)的監(jiān)測，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行功率補(bǔ)償，智能分配電能，避免電力事故的發(fā)生。信息通信技術(shù)的兩個(gè)關(guān)鍵包括兩個(gè)方面：第一，建立開放式的通信系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中，所有的設(shè)備能夠方便的“即插即用”；第二，制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，方便各種設(shè)備的開發(fā)和維護(hù)升級。

2.2 信息測量技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

智能電網(wǎng)的信息采集系統(tǒng)將電壓、電流等數(shù)據(jù)采集起來，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進(jìn)行傳輸。作為智能電網(wǎng)發(fā)展的標(biāo)志之一，數(shù)字化變電站中，各個(gè)電氣量的采集均依賴于智能化的信息測量技術(shù)，大量光CT與光PT的應(yīng)用，提升了變電站內(nèi)數(shù)據(jù)采集的效率，降低了工作量。大量的智能型傳感器和電子測量設(shè)備應(yīng)用于電網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)的控制中心可以根據(jù)采集的數(shù)據(jù)對電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測和控制。這些監(jiān)測的量包括用戶電能表的數(shù)據(jù)、電網(wǎng)能源運(yùn)輸?shù)淖枞闆r、各區(qū)域的用電狀況、用戶電費(fèi)的預(yù)估等。傳統(tǒng)電磁的監(jiān)測設(shè)備將會加入雙向通信功能，基于嵌入式微處理器的智能系統(tǒng)除了具有計(jì)算電費(fèi)的功能外，還將具有信息的采集和傳輸功能。

2.3 信息處理和控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

電能在電網(wǎng)中的傳輸主要依賴于控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整和控制，其主要的功能是完成輸電和配電，防止電能中斷和對電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控。依靠所建立的信息處理和控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)的監(jiān)測和運(yùn)行狀態(tài)的控制，通過及時(shí)適當(dāng)?shù)目刂菩盘?，調(diào)整電網(wǎng)的運(yùn)行狀況，并采用轉(zhuǎn)接決策系統(tǒng)進(jìn)行故障的快速診斷和決策的快速制定。在這個(gè)系統(tǒng)中，電網(wǎng)在正常的參數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行，當(dāng)某些參數(shù)超出了正常范圍，專家決策系統(tǒng)會做出判斷并向設(shè)備發(fā)送控制信號，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。專家系統(tǒng)控制信號的制定是根據(jù)大量工作實(shí)踐總結(jié)出了經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，以數(shù)據(jù)的形式存儲在一個(gè)數(shù)據(jù)庫中。所產(chǎn)生的控制信號通過電力系統(tǒng)的信息網(wǎng)傳輸?shù)接嘘P(guān)設(shè)備，完成電網(wǎng)的控制。

2.4 系統(tǒng)支持技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

信息系統(tǒng)的支持技術(shù)是用工作人員能夠看明白的語言將電力系統(tǒng)的一些數(shù)據(jù)表示出來，用于工作人員進(jìn)行工作記錄和總結(jié)。這些信息的轉(zhuǎn)換依賴于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)或動(dòng)畫技術(shù)、動(dòng)態(tài)著色技術(shù)，是信息技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要方面。系統(tǒng)支持技術(shù)具有操作簡單、可視性強(qiáng)、運(yùn)行效率高的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了無縫和實(shí)時(shí)對接，從而有效的提高了整個(gè)電力系統(tǒng)的監(jiān)管水平，可以大幅度提高電力系統(tǒng)運(yùn)行人員的決策效率，將決策時(shí)間從小時(shí)提升到秒級，提升了對電力系統(tǒng)的分析和決策能力，為電力系統(tǒng)運(yùn)行、檢修、維護(hù)、營銷等重要工作環(huán)節(jié)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

3 電力系統(tǒng)信息技術(shù)的發(fā)展趨勢

計(jì)算機(jī)信息技術(shù)與電力系統(tǒng)的融合越來越緊密，其應(yīng)用前景十分的廣泛。下面將簡要的介紹幾種電力信息化技術(shù)，希望可以起到拋磚引玉的作用。

3.1 智能化控制設(shè)備

信息化數(shù)據(jù)采集手段和數(shù)據(jù)傳輸交換手段不但可以極大的擴(kuò)展控制設(shè)備的功能，而且可以滿足智能電網(wǎng)的要求，使電力系統(tǒng)的控制設(shè)備發(fā)展為真正的智能化電子設(shè)備。例如，繼電保護(hù)裝置以被保護(hù)的設(shè)備為信息監(jiān)測對象，一旦發(fā)現(xiàn)采集的數(shù)據(jù)超過了保護(hù)的范圍，就判斷發(fā)生了故障或異常情況，系統(tǒng)就會及時(shí)做出響應(yīng)。繼電保護(hù)系統(tǒng)在未出現(xiàn)故障或異常的情況下，其工作量很少，只有監(jiān)控電壓和電流。如果不采用信息化手段，則難免會造成資源的巨大浪費(fèi)。信息技術(shù)與數(shù)字信號處理技術(shù)的融合很大程度上改變了這一現(xiàn)狀，共享信息模式使智能設(shè)備信息處理量得到大大的提升。

3.2 智能化變電站控制系統(tǒng)

下一代的自動(dòng)控制系統(tǒng)將以數(shù)字式傳感器、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和過程總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)分布式的智能化控制。變電站控制系統(tǒng)自動(dòng)化是目前電力系統(tǒng)信息化應(yīng)用的重要內(nèi)容。大量的輔助信息采集點(diǎn)通過傳感器實(shí)現(xiàn)信號的數(shù)字化，來自各層設(shè)備的數(shù)據(jù)和信息實(shí)現(xiàn)了信息的高度共享，改變了以往各個(gè)控制單元相互孤立，各單元之間信息交換較少的狀況。通過信息化改進(jìn)，變電控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了信息源的架構(gòu)，滿足了多傳感器信息采集的基本要求。在此基礎(chǔ)之上，以信息挖掘和信息交叉為基礎(chǔ)的，智能化的變電控制系統(tǒng)得到發(fā)展，使電力系統(tǒng)具有狀態(tài)監(jiān)測、事故預(yù)防和事故處理功能。

3.3 智能化的廣域調(diào)度與控制

隨著電力市場化體制的建立和全國電網(wǎng)互連的發(fā)展，新型調(diào)度技術(shù)要能夠提升對大電網(wǎng)的駕馭能力，這就從客觀上要求電網(wǎng)建立廣域調(diào)度和控制體系。在我國電力自動(dòng)化和通訊網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，以數(shù)據(jù)庫技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托，通過模式識別系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)在線分析系統(tǒng)、繼電保護(hù)和事故自學(xué)習(xí)等智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能化廣域調(diào)度體系的建立。智能化的廣域調(diào)度和控制結(jié)合了計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、電力二次技術(shù)，才能支持廣域的覆蓋范圍、較多的接入用戶和復(fù)雜的電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)，在智能調(diào)度的發(fā)展背景下，通過計(jì)算機(jī)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)分流，并有效避免信息堵塞，實(shí)現(xiàn)對流量的精細(xì)化控制，達(dá)到調(diào)度和控制和智能化。

4 結(jié) 語

計(jì)算機(jī)信息技術(shù)具有數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析的能力，非常適合用于電力系統(tǒng)的監(jiān)測和控制。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，電網(wǎng)信息化發(fā)展的要求日益緊迫，以輸電和配電系統(tǒng)為控制對象，以科學(xué)、可靠、高效、智能、靈活為宗旨，以電力系統(tǒng)信息化和自動(dòng)化為目標(biāo)，建立電力信息化系統(tǒng)有力于促進(jìn)智能電網(wǎng)的穩(wěn)步增長。本文通過深入分析計(jì)算機(jī)信息技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，提出了未來電力系統(tǒng)的信息化發(fā)展趨勢，對促進(jìn)我國智能電網(wǎng)的發(fā)展，提高電網(wǎng)信息化水平具有重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 何海.信息技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2013，（1）.

[2] 胡玉峰.信息融合技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究——發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀與應(yīng)用前景[J].繼電器，2009，（31）.

[3] 楊曰利，王傳才.淺析計(jì)算機(jī)與電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的有機(jī)結(jié)合[J].神州，2013，（4）.

[4] 謝偉麟.淺析電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)信息安全的防護(hù)[J].科技信息.2010，（34）.

[5] 武兆彪.電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)的建立[J].華北電力技術(shù)，2009，（9）.