電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化控制技術(shù)

摘要：近十幾年來，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展迅猛，社會(huì)生產(chǎn)在規(guī)模和范圍上都逐漸擴(kuò)大，人們的生活水平也得到了大幅度提高，各行業(yè)以及居民生活對(duì)供電量的需求不斷增加，供電系統(tǒng)安全性和可靠性成為電力企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。在這樣的背景下，電力系統(tǒng)的自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到了廣泛的應(yīng)用。下文筆者對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)的概念、要求、發(fā)展趨勢(shì)等內(nèi)容進(jìn)行分析研究。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);自動(dòng)化;控制技術(shù)

前言

隨著科技化的發(fā)展，先進(jìn)便捷的科學(xué)技術(shù)在社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)方面都得到了極大的應(yīng)用。智能控制技術(shù)與遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中的滲透和應(yīng)用使電力系統(tǒng)自動(dòng)化工程進(jìn)入了現(xiàn)代化發(fā)展時(shí)期，不僅極大地提高了電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制工作的效率和工作質(zhì)量，而且節(jié)約了以往電力系統(tǒng)自動(dòng)化中控制過程的運(yùn)營(yíng)花費(fèi)。

1.電力系統(tǒng)自動(dòng)化概述

1.1電力系統(tǒng)自動(dòng)化的概念

電力系統(tǒng)自動(dòng)化是通過應(yīng)用多種能夠?qū)嵤┳詣?dòng)檢測(cè)、決策和控制的裝置，通過信號(hào)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)信息傳輸系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的各個(gè)部分和整體進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制，來保證整個(gè)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，提供優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)。電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用主要是保證電力系統(tǒng)各個(gè)生產(chǎn)、供電環(huán)節(jié)的安全、穩(wěn)定、高效，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效能的增加以及生產(chǎn)成本的降低?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最為顯著的特征就是自動(dòng)化技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，電力系統(tǒng)關(guān)乎社會(huì)生產(chǎn)和生活，更應(yīng)當(dāng)通過先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)提高自身的發(fā)展水平好發(fā)展階段。

1.2電力系統(tǒng)自動(dòng)化的構(gòu)成

（1）電力系統(tǒng)調(diào)度的自動(dòng)化，是當(dāng)前電力系統(tǒng)中發(fā)展最快的技術(shù)領(lǐng)域，這一技術(shù)主要是進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控，為自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)條件，調(diào)度的自動(dòng)化是為電力系統(tǒng)運(yùn)行提供決策來實(shí)現(xiàn)電站的綜合自動(dòng)化。電力系統(tǒng)調(diào)動(dòng)自動(dòng)化是整個(gè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的關(guān)鍵，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的質(zhì)量有著決定性的影響。

（2）變電站的自動(dòng)化，變電站的自動(dòng)化是利用現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)以及信息處理技術(shù)等對(duì)傳統(tǒng)的變電站實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備，達(dá)到整個(gè)變電站的運(yùn)行能夠處于科學(xué)統(tǒng)一的協(xié)調(diào)管理之下，來保證變電站運(yùn)行的安全穩(wěn)定與高效，提高運(yùn)營(yíng)效益，提供可靠的供電服務(wù)。

（3）配電網(wǎng)的自動(dòng)化，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)只能通過工人手動(dòng)的操作進(jìn)行控制，而在上個(gè)世紀(jì)90年代在科技的促進(jìn)下具有獨(dú)立功能的孤島自動(dòng)化技術(shù)開始應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，近年來，該項(xiàng)技術(shù)在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的推動(dòng)下越發(fā)完善，發(fā)展成為以信息技術(shù)為基礎(chǔ)的配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)，配電網(wǎng)的自動(dòng)化通過大量的智能終端和通信技術(shù)以及先進(jìn)的后臺(tái)軟件，在實(shí)現(xiàn)資源有效利用上具有顯著的效果。我國(guó)目前的配電網(wǎng)設(shè)置情況不同，應(yīng)當(dāng)在改造時(shí)分期分批進(jìn)行，逐步實(shí)現(xiàn)配電資源的綜合利用。

2.電力系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)的基本要求

（1）迅速而正確地收集、檢測(cè)和處理電力系統(tǒng)各元件、局部系統(tǒng)或全系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)。

（2）根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)和系統(tǒng)各元件的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和安全要求，為運(yùn)行人員提供調(diào)節(jié)和控制的決策，或者直接對(duì)各元件進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。

（3）實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)各層次、各局部系統(tǒng)和各元件間的綜合協(xié)調(diào)，尋求電力系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)供電、經(jīng)濟(jì)性和安全性的多目標(biāo)的最優(yōu)運(yùn)行方式。

（4）電力系統(tǒng)自動(dòng)控制不僅能節(jié)省人力，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還能減少電力系統(tǒng)事故，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，全面改善和提高運(yùn)行性能，特別是在發(fā)生事故情況下，能避免連鎖性的事故發(fā)展和大面積停電。

3.電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)

電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)相當(dāng)漫長(zhǎng)的過程，由于相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和完善，使電力自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度日益加快。下面我們對(duì)目前主要的電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行介紹。

3.1主動(dòng)的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)

主動(dòng)的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)在近幾年發(fā)展的越發(fā)成熟，具有顯著的開放性、繼承性、共享功能和智能性，該技術(shù)在其他領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用，且效果較為顯著，在電力系統(tǒng)自動(dòng)化建設(shè)上具有積極的影響作用?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)的自動(dòng)化提供供電服務(wù)建立在科學(xué)的調(diào)度基礎(chǔ)上，而調(diào)度所依據(jù)的是面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫和以此做出決策，該技術(shù)具有傳統(tǒng)技術(shù)不可比擬的優(yōu)越性，能夠利用數(shù)據(jù)庫的觸發(fā)子系統(tǒng)對(duì)電力控制進(jìn)行全面的監(jiān)控，使得以此為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)分析和相關(guān)管理得到支持。數(shù)據(jù)庫的建立和應(yīng)用在提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和輸出效率、提高存儲(chǔ)的安全性和可靠性上都具有積極的意義。

3.2現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)總線是通過現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際測(cè)量和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制之間的數(shù)據(jù)信息傳輸為主控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)是利用現(xiàn)場(chǎng)配備的自動(dòng)化智能儀表、現(xiàn)代化設(shè)備和控制中心的設(shè)備的連接來實(shí)現(xiàn)信息一體化、全方位、規(guī)范、科學(xué)的通訊與控制。該技術(shù)要求現(xiàn)場(chǎng)儀表、設(shè)備等的連接和數(shù)據(jù)通信都要按照科學(xué)的規(guī)范體系和協(xié)議，從而來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的電力系統(tǒng)的建立。

應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)建立起來的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)各生產(chǎn)設(shè)備之間、與控制系統(tǒng)之間的多方向、多結(jié)點(diǎn)的數(shù)字通信，所以現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)能夠廣泛的應(yīng)用在我國(guó)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制實(shí)踐中。當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛、效果最為明顯的就是FCS系統(tǒng)，該系統(tǒng)比過去應(yīng)用的系統(tǒng)在性能上更加優(yōu)化、穩(wěn)定、安全和靈活，尤其在發(fā)生故障時(shí)，該系統(tǒng)能夠通過上位機(jī)準(zhǔn)確定位引起故障的環(huán)節(jié)，還能夠根據(jù)出現(xiàn)的具體問題制定出及時(shí)有效的策略，使系統(tǒng)最快的恢復(fù)正常運(yùn)營(yíng)。

4.電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)分制析

隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用和發(fā)展，目前自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展主要呈現(xiàn)出遠(yuǎn)程化、分布式和圖形化的趨勢(shì)和特點(diǎn)。

4.1自動(dòng)化技術(shù)的遠(yuǎn)程化

傳統(tǒng)的RTU在設(shè)計(jì)上通常采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)做為系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，并通過擴(kuò)展測(cè)控硬件接口電路 完成“四遙”功能，這種方法具有設(shè)計(jì)周期短、擴(kuò)展性好，開發(fā)方便的優(yōu)點(diǎn)，但是設(shè)計(jì)的RTU成本高，體積大，功耗大，結(jié)構(gòu)不夠靈活。目前隨著微電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，遠(yuǎn)動(dòng)終端也在朝著小型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。通過對(duì)這種新的系統(tǒng)架構(gòu)方案的研究，不斷的提高改善遠(yuǎn)動(dòng)終端的整體性能，具有工程實(shí)際意義。

4.2自動(dòng)化技術(shù)的分布式

隨著能源的日益枯竭，作為一種集約式發(fā)展的電力運(yùn)行方式，分布式發(fā)電系統(tǒng)得到越來越多的關(guān)注。分布式發(fā)電系統(tǒng)是指功率為數(shù)千瓦至幾十兆瓦、與環(huán)境兼容的獨(dú)立電源系統(tǒng)，用以滿足電力系統(tǒng)和用戶的特殊要求，具有靈活的變負(fù)荷調(diào)峰性能，可為邊遠(yuǎn)用戶或商業(yè)區(qū)提供較高的供電可靠性，節(jié)省輸變電投資，適合可再生能源利用等特點(diǎn)。計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)和新材料技術(shù)的快速發(fā)展極大的推動(dòng)了DG技術(shù)與常規(guī)電網(wǎng)的聯(lián)系。

4.3 自動(dòng)化技術(shù)的圖形化

全國(guó)電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)工程的實(shí)施，電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的啟動(dòng)，EMS高級(jí)分析應(yīng)用軟件的完善等，都使得電力系統(tǒng)管理、調(diào)度和分析計(jì)算所需的信息不但數(shù)量巨大，傳輸路徑交叉復(fù)雜，而且還要求信息刷新速度更快。以計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)為代表的信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，給電力系統(tǒng)帶來了很多新的技術(shù)進(jìn)步的機(jī)遇，但同時(shí)也帶來了新的挑戰(zhàn)。

5.總結(jié)語

近年來隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)等日益成熟，對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生了深刻的影響和促進(jìn)作用。國(guó)外許多發(fā)達(dá)國(guó)家在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)方面高度發(fā)達(dá)，我們應(yīng)當(dāng)不斷的引進(jìn)吸收，按照國(guó)際化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的要求發(fā)展這一技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的全面自動(dòng)化，為提高我國(guó)電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和高效性做出貢獻(xiàn)。

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