淺析電力系統(tǒng)自動化及其發(fā)展趨勢

陳偉

摘 要：隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，社會對電力企業(yè)提供電能的要求指標越來越高，而電力企業(yè)為了保證電力系統(tǒng)“安全、可靠、優(yōu)質、經(jīng)濟”的運行，相應的也在不斷向自動化提出更高的要求。由電力系統(tǒng)自動化的初步實現(xiàn)，到逐漸發(fā)展到成熟的過程，電力系統(tǒng)自動化技術不僅可以反應電力系統(tǒng)運行及管理水平，也能直接影響到電力系統(tǒng)的運行效率。

關鍵詞：電力系統(tǒng)；自動化；發(fā)展

中圖書分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）32-0116-02

我們所說的電力系統(tǒng)自動化技術，是指在無人員直接參與的情況下，利用計算機技術、通信技術以及控制技術對系統(tǒng)智能化的管理，保證電力系統(tǒng)可靠高效的運行。然而要保證電力系統(tǒng)安全的運行，就必須加強對一次設備的在線控制，所以這就要求我們在電力系統(tǒng)中加入各種監(jiān)測和通信設備，來對各個一次設備進行在線監(jiān)控和保護，這就初步實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化。電力系統(tǒng)自動化的操作技術是電力系統(tǒng)自動化水平的一個重要因素，所以加強對電力系統(tǒng)自動化控制以及對軟件設備的處理，是提高電力系統(tǒng)自動化的重要措施。

但是，隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，社會對電力企業(yè)的供電要求也越來越高，所以為了滿足用戶對電能高質量的需求，電力系統(tǒng)自動化水平的發(fā)展也隨之日益提升。在整個電力系統(tǒng)的發(fā)展過程中，始終都是將自動化作為電力系統(tǒng)的發(fā)展方向，因為電力系統(tǒng)自動化的實現(xiàn)，不僅僅是從根本上改變以往的人工化管理，也是提高電力系統(tǒng)運行效率的有效途徑。通常而言，電力系統(tǒng)自動化包括電能的生產(chǎn)、傳輸以及管理過程中通過計算機對電能實施自動控制、自動調節(jié)以及自動管理的過程。本文通過介紹電力系統(tǒng)自動化，分析了電力系統(tǒng)自動化的總體發(fā)展趨勢，以及近年來一些新技術和熱點項目在電力系統(tǒng)自動化領域的運用。

1 電力系統(tǒng)自動化的簡介及其發(fā)展趨勢

近年來隨著社會科技的不斷發(fā)展，計算機技術、通信技術以及控制技術的應用也在不斷走向成熟。而現(xiàn)代電力企業(yè)在新時代的背景下，也早已脫離了原來人工化管理模式，走向一個集計算機技術、通信技術以及控制技術于一體高度自動化管理模式。隨著自動化技術不斷成熟，其在電力系統(tǒng)運用的范圍也在不斷地擴大，從而使得電力系統(tǒng)逐漸減少了對人工的依賴程度越來越小，運行效率也相應的越來越高。

在整個電力系統(tǒng)自動化技術的發(fā)展歷程中，主要包括以下幾個方面：首先是現(xiàn)代控制理論和計算機技術、通信技術的不斷完善，促進了電力系統(tǒng)自動化技術的不斷發(fā)展，使得當前的電力系統(tǒng)自動化技術變得越來越完善，自動控制模式也在不斷增加，其在電力系統(tǒng)深入領域也越來越廣泛。

2 電力系統(tǒng)自動化的重要技術組成部分

2.1 電網(wǎng)調度自動化

電網(wǎng)調度自動化的實現(xiàn)是電力系統(tǒng)自動化實現(xiàn)的一個非常重要的前提，因為電網(wǎng)調度自動化是電力系統(tǒng)自動化實現(xiàn)環(huán)節(jié)中一個必不可少的環(huán)節(jié)，所以在控制中心的網(wǎng)絡系統(tǒng)、服務器以及電力系統(tǒng)專用網(wǎng)絡等環(huán)節(jié)實現(xiàn)自動化是實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化的必要步驟。自動化電力調度在自動化管理系統(tǒng)中的主要責任，是通過采集電網(wǎng)的運行中的數(shù)據(jù)，進而判斷電網(wǎng)運行的安全程度，然后達到對電力系統(tǒng)整體運行狀態(tài)的評估功能。并在最終分析得出結論后加以控制，從而達到整個過程都可以自動完成的目的。

然而目前我國電網(wǎng)調度中心的現(xiàn)實情況是各個地區(qū)的電網(wǎng)調度中心不論是規(guī)模還是設備水平都沒有統(tǒng)一的標準，一般而言，國家電網(wǎng)以及一些大地區(qū)電網(wǎng)調度部門的功能和范圍，相比于一般性地區(qū)的電網(wǎng)調度部門要大得多，所以在電力系統(tǒng)自動化設備的投資方面也要區(qū)別對待。

2.2 變電站自動化

輸電線和變電站的功能就是聯(lián)系發(fā)電廠與電力終端，對于以往的變電站在溝通和監(jiān)視方面的工作對人工依賴性太大，而當在變電站采用自動化管理后，不但可以在很大程度解放人力勞動，同時還可以大大的提高變電站的運行效率。

如果在變電站中用計算機完全系統(tǒng)化的裝置，取代傳統(tǒng)的電磁設備，以及將數(shù)字化、網(wǎng)絡化后的二次設備集中管理，這樣就實現(xiàn)了僅僅依靠監(jiān)控設備就可以代替人工的眼睛對現(xiàn)場進行監(jiān)督的功能，并且可以將所觀察到的情況具體地反應到計算機屏幕上。這樣就可以實現(xiàn)無人值班的變電站，也能對站內所有運行的設備實現(xiàn)有效的監(jiān)控，并能保證其安全運行。所以，就算我們不在現(xiàn)場，也可以對現(xiàn)場的情況了如指掌。因此，實現(xiàn)變電站自動化也是實現(xiàn)現(xiàn)代電力企業(yè)自動化的一個關鍵環(huán)節(jié)。

2.3 發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)

發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)也可以簡稱為DCS系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要組成部分是：PCU、OS、ES以及以太網(wǎng)。此系統(tǒng)主要是PCU接受來自發(fā)電廠生產(chǎn)過程中的各種信號并自動處理成相應的參數(shù)，通過參數(shù)就可以分析出設備的實時狀態(tài)，然后再將數(shù)據(jù)傳輸給OS和ES，而當OS一旦接收到相應的信息，就會立即向PCU發(fā)出執(zhí)行命令，PCU收到OS發(fā)出的命令后，就可以對實現(xiàn)現(xiàn)場進行調控功能了，而ES只負責對系統(tǒng)故障進行診斷和維護以及對系統(tǒng)設置進行修改等。

3 電力系統(tǒng)自動化發(fā)展過程中的熱點項目分析

現(xiàn)代的電力系統(tǒng)自動化主要是以電子計算機技術為基礎而實現(xiàn)的，以下分別是在其中出現(xiàn)的幾個比較熱點的技術。

3.1 電力系統(tǒng)一次設備的在線狀態(tài)檢測技術

眾所周知，電力系統(tǒng)具有復雜性特征，尤其是各種類型的設備之間關聯(lián)性非常復雜。因此，電力系統(tǒng)中的各類設備的運行數(shù)據(jù)，尤其是變壓器、發(fā)電機以及一些開關等一次設備的運行參數(shù)，對于系統(tǒng)故障的監(jiān)測非常關鍵。所以，如果能應用自動化技術對這些設備實施在線監(jiān)測，實時的采集有效數(shù)據(jù)，不但可以實現(xiàn)對這些重要設備的實時監(jiān)控，還可以通過分析監(jiān)測所得的數(shù)據(jù)，對故障進行有效的預測，同時也可以根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷設備的故障情況，進而對設備采用有效的保養(yǎng)措施。這種情況，對于以往的系統(tǒng)通常采用的是定期維護設備，而定期維護的局限是往往對有些已經(jīng)出現(xiàn)故障的設備不能得到及時的維護，從而影響到系統(tǒng)的運行效率。所以，當系統(tǒng)實現(xiàn)了自動化以后，就可以隨時根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)分析判斷出設備的狀態(tài)，進而做到隨時對電力設備進行檢修的目的。因此，近年來我國電力企業(yè)加大了對電力自動化建設的投資，雖然進展比較迅速，但是還是存在一定的不足，所以，關于電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展仍需繼續(xù)努力。

3.2 電力系統(tǒng)一次設備的智能化

所謂的電力系統(tǒng)一次設備的智能化是指，在進行一次設備的結構設計時，略去大量一次與二次設備之間的控制、信號電纜，而考慮將二次設備的部分功能或者全部功能在一次設備的安裝點就地實現(xiàn)。這樣也就是說一次設備就可以實現(xiàn)自身監(jiān)測與保護功能，如智能開關，就是現(xiàn)在普遍的智能化一次設備。但是采用這種技術也存在一些不足，比如說實現(xiàn)智能控制的電子部件經(jīng)常容易受到現(xiàn)場的磁干擾，從而影響到智能設備的功能。

3.3 光電式電力互感器

電力系統(tǒng)輸電線路上的電壓電流通常都是比較大的，不能用儀表直接測量，一般我們是采用電流或者電壓互感器將大電流、大電壓轉換成小電流、小電壓來測量的。但是由于現(xiàn)有的電力互感器存在一定的缺陷，比如當測量的電壓愈大電力互感器的絕緣能力就愈小，從而導致電力互感器的體積和質量也愈大，這樣就直接導致了可接受信號的范圍越來越小，而一旦電力互感器出現(xiàn)的飽和現(xiàn)象，信號就會發(fā)生畸變，繼而使得測量結果產(chǎn)生比較大的誤差。

目前世界上已經(jīng)出現(xiàn)了光電式和電子式新型電力互感器，可以有效的克服上述傳統(tǒng)電力互感器的不足。我國在這一領域研究也取得自己的成績，但是相對于其他發(fā)達國家而言還是有一定的差距，主要表現(xiàn)：一是在材料的穩(wěn)定性容易受溫度的影響，達到的效果不佳；二是信號相對于電磁互感器而言要小很多，這就限制了信號的長距離傳輸。

3.4 特高壓電網(wǎng)中的二次設備開發(fā)

在我國綜合實力日益增強的形勢下，經(jīng)濟建設對電力需求也在日益增加，為了滿足經(jīng)濟建設對供電企業(yè)更高的需求，我國電力企業(yè)也在努力加快電網(wǎng)的建設速度，逐漸提高電力系統(tǒng)運行的水平。目前在我國特高壓的已經(jīng)投入建設，為了滿足這一工程需要，我們必須重新為其配備新的一次、二次設備，因為其技術相比普通的一次、二次設備要求更高，有些技術是目前我們國內可以研發(fā)解決的，而有些技術則還需要從國外引進。

4 結 語

目前，電力系統(tǒng)自動化在我國應用已經(jīng)比較廣泛，并且隨著計算機技術、信息技術以及控制技術的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化也在不斷的自我完善中，電力系統(tǒng)自動化管理水平也越來越高。因為電力系統(tǒng)的自動化管理是以計算機技術為基礎發(fā)展起來的，所以計算機技術的發(fā)展方向對電力系統(tǒng)的發(fā)展方向會具有一定的引導作用，可以說是計算機技術為電力系統(tǒng)自動化管理提供了技術平臺，也可以說計算機技術的發(fā)展推動了電力系統(tǒng)自動化向更高的水平發(fā)展。

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