自動化在電力系統(tǒng)中的發(fā)展趨勢及應(yīng)用

陳 云（四川華能涪江水電有限責(zé)任公司，四川 成都 610041）

自動化在電力系統(tǒng)中的發(fā)展趨勢及應(yīng)用

陳 云
（四川華能涪江水電有限責(zé)任公司，四川 成都 610041）

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，社會對電的需求量也越來越大，因此，把自動化技術(shù)應(yīng)用在電力系統(tǒng)中也是未來發(fā)展的趨勢。由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得信息技術(shù)也得到了飛速發(fā)展，計算機也逐漸被應(yīng)用到每個領(lǐng)域當中，不僅維護了電力系統(tǒng)工作的正常運行，也促進了電力系統(tǒng)發(fā)展自動化的水平，促進了電力系統(tǒng)的完善與管理。隨著人們生活水平的提高，對電的需求也在增加，所以確保電力系統(tǒng)安全可靠的運行也是未來發(fā)展的重點。本文針對自動化在電力系統(tǒng)中的發(fā)展趨勢及應(yīng)用進行了研究與分析。

關(guān)鍵詞：自動化；電力系統(tǒng)；發(fā)展趨勢；應(yīng)用

由于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們生活質(zhì)量也在不斷提高，用電需求也在不斷增加，要求也越來越高，在電力系統(tǒng)中應(yīng)用自動化技術(shù)，不僅提高了人們的用電質(zhì)量，也保障了人們用電安全，最大限度地促進了企業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展以及社會效益。自動化應(yīng)用到電力系統(tǒng)中已經(jīng)逐漸被社會認可，為社會安全可靠的用電提供了保障，因此，就需要我們對自動化在電力系統(tǒng)中發(fā)展趨勢以及應(yīng)用進行研究，促進電力事業(yè)的發(fā)展。

一、自動化在電力系統(tǒng)中的發(fā)展趨勢

（一）電力系統(tǒng)中自動控制技術(shù)的發(fā)展趨勢

電力系統(tǒng)中自動控制技術(shù)的發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面：第一，在自動控制技術(shù)策略上逐漸朝著智能化、自動化、最優(yōu)化、區(qū)域化、適應(yīng)化以及協(xié)調(diào)化的方向發(fā)展；第二，理論工具逐漸朝著現(xiàn)代控制理論發(fā)展；第三，進行設(shè)計分析的時候，逐漸朝著多機系統(tǒng)方向來處理；第四，研究人員的構(gòu)成逐漸變得多元化，人員也在逐漸增加，需要所有人員聯(lián)合合作；第五，控制手段逐漸變得科技化，電子器件、微機以及計算機的使用也在增加。

（二）電力系統(tǒng)中自動化發(fā)展趨勢

電力系統(tǒng)中自動化發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面：

第一，自動化的應(yīng)用促進了電力系統(tǒng)逐漸由開環(huán)監(jiān)測朝著閉環(huán)監(jiān)測發(fā)展，例如，從傳統(tǒng)系統(tǒng)功率發(fā)展成自動控制發(fā)電；

第二，自動化的應(yīng)用促進了電力系統(tǒng)逐漸由高電壓等級發(fā)展為低電壓等級，例如，能量管理系統(tǒng)發(fā)展成為配電管理系統(tǒng)；

第三，自動化的應(yīng)用促進了電力系統(tǒng)逐漸由單個元件發(fā)展成為局部區(qū)域，甚至發(fā)展到整個系統(tǒng)，例如，數(shù)據(jù)采集與檢測控制系統(tǒng)發(fā)展成為穩(wěn)定的區(qū)域控制；

第四，自動化的應(yīng)用促進了電力系統(tǒng)逐漸由單一功能發(fā)展成為多功能、一體化形式，例如，綜合變電站的發(fā)展；

第五，自動化的應(yīng)用促進了電力系統(tǒng)逐漸朝著數(shù)字化、靈活化、信息化方向發(fā)展，例如繼電保護裝置的改變。

圖1 柔性交流輸電系統(tǒng)原理圖

二、在電力系統(tǒng)中自動化的應(yīng)用

（一）智能控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著先進技術(shù)的應(yīng)用和普及，在過去的很長一段時間內(nèi)電力系統(tǒng)的應(yīng)用與研究大致可以分為三個部分：智能控制部分，基于函數(shù)的單輸出、輸入控制部分，非線性控制、線性最優(yōu)控制以及協(xié)調(diào)控制部分，電力系統(tǒng)主要出現(xiàn)的技術(shù)困難有以下幾個方面：電力系統(tǒng)實際上是一個動態(tài)系統(tǒng)，非線性程度相對比較大，參數(shù)變化程度也比較大，很容易出現(xiàn)隨機因素與不確定因素，出現(xiàn)一些并存的運行方式以及故障形式；現(xiàn)階段，電力系統(tǒng)實際需要不同控制器之間進行相互協(xié)調(diào)，不管是異地，還是本地，都應(yīng)該進行一定程度協(xié)調(diào)工作；電力系統(tǒng)具備在多種目標中找尋最優(yōu)目標的目的，因此不同故障方式以及運行方式的要求比較魯莽。

智能控制技術(shù)也發(fā)展成為現(xiàn)今控制技術(shù)發(fā)展的新趨勢，可以解決傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不能解決的困難控制問題，可以適用于非線性比較強、模型不確定以及適應(yīng)性要求比較高的復(fù)雜系統(tǒng)。智能控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用前景非常廣闊，可以應(yīng)用在很多地方，例如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的電掣動、勵磁以及快門控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)當中，基于人工網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的快關(guān)汽門系統(tǒng)控制，多機系統(tǒng)當中的新型靜止發(fā)生器的自動學(xué)習(xí)功能控制等。

（二）柔性交流輸電系統(tǒng)在電力體統(tǒng)中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，電力系統(tǒng)的發(fā)展非常需要先進的控制技術(shù)來提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性以及輸電電壓的質(zhì)量，因此，我們引進了一種可以改變輸電能力的新型技術(shù)，也就是柔性交流輸電系統(tǒng)正在慢慢的興起。柔性交流輸電系統(tǒng)也可以稱之為靈活交流輸電系統(tǒng)，簡稱為FACTS。也即是在輸電系統(tǒng)重要地方，利用綜合或者單獨功能的電子裝置，對電力系統(tǒng)中的主要參數(shù)進行一定調(diào)控，主要參數(shù)包括電壓、電抗、電位差等，讓電力系統(tǒng)中輸電變得可靠，發(fā)揮更大的效率與可控性。同時這也是一種比較先進的技術(shù)，通過把微機處理技術(shù)、電力電子技術(shù)以及自動控制技術(shù)等一些比較高科技技術(shù)運用到電力系統(tǒng)高壓輸電中，以便于提高電力系統(tǒng)的可控性、可靠性、安全性以及電能質(zhì)量和運行性能。在電力系統(tǒng)自動化發(fā)展進程中，需要一定的配電技術(shù)來對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行以及電壓質(zhì)量進行提高，所以就有了柔性交流輸電系統(tǒng)。

在柔性交流輸電系統(tǒng)中，往往都安裝一個核心裝置，也就是ASVC。柔性交流輸電系統(tǒng)中有很多種裝置，但是所有裝置基本上都有一個相同的特點，使用了大功率電子器件增加開關(guān)作用以及逆變器中逆變作用等。ASVC也是把柔性交流輸電系統(tǒng)中的技術(shù)進行完全融合，也是技術(shù)結(jié)構(gòu)相對比較簡單的靜止無功發(fā)生器。ASVC技術(shù)主要由二相逆變器以及并聯(lián)電容器一起構(gòu)成，輸出三相電壓電流與電力系統(tǒng)中的電壓基本一致。ASVC不但可以校正電壓，也可以在電力系統(tǒng)發(fā)生安全故障之后利用最短時間對電壓進行穩(wěn)定處理，因此對電壓的控制力是非常強的。與同步調(diào)相機相互比較而言，ASVC擁有的調(diào)節(jié)范圍會更大，反應(yīng)速度也會變快，不但不會出現(xiàn)反應(yīng)緩慢的情況，而且也不會出現(xiàn)轉(zhuǎn)動時有噪聲與慣性的問題，并且網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常出現(xiàn)的暫態(tài)進行相對比較穩(wěn)定的變化。

（三）EMS和動態(tài)安全控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，電力系統(tǒng)主要使用的檢測手段包括著重于穩(wěn)定系統(tǒng)運行情況的監(jiān)測控制以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和著重于對系統(tǒng)中電磁暫態(tài)過程進行記錄的故障監(jiān)測儀等。前者主要是用于對系統(tǒng)穩(wěn)定性進行分析，刷新數(shù)據(jù)間隔時間比較長；后者是對數(shù)據(jù)冗余進行記錄，雖然記錄時間比較短，但是不同記錄設(shè)備之間沒有形成良好的溝通，最終造成了電力系統(tǒng)中分析整體特性十分困難。除此之外，它倆之間還存在相同的不足之處，也就是不同地點間沒有形成準確的、相同的標記時間，數(shù)據(jù)記錄的效果僅限于局部，不能適用于整個電力系統(tǒng)的動態(tài)行為分析，使得進行系統(tǒng)分析的時候出現(xiàn)了很大困難。

動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)實際上是在GPS技術(shù)基礎(chǔ)之上建立出的新型控制系統(tǒng)，動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)也可以把傳統(tǒng)的SCADA以及現(xiàn)在動態(tài)安全體系相融合，形成統(tǒng)一整體。動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的表現(xiàn)形式主要由四個方面構(gòu)成：通信系統(tǒng)、中央信號處理系統(tǒng)、測量動態(tài)向量系統(tǒng)以及同步定時系統(tǒng)。利用GPS技術(shù)的基礎(chǔ)之上，全面實現(xiàn)對通信技術(shù)以及測量技術(shù)進行同步使用，保障向量控制工作可以順利的進行。在電力系統(tǒng)逐漸發(fā)展過程中，調(diào)度監(jiān)控也逐漸由準穩(wěn)態(tài)以及穩(wěn)態(tài)監(jiān)測方面向著動態(tài)監(jiān)測方面發(fā)展，監(jiān)測系統(tǒng)慢慢發(fā)展成為了電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。把向量相關(guān)技術(shù)與GPS技術(shù)有機的、合理的結(jié)合在一起，逐漸衍生出了向量測量單元技術(shù)，也表明了動態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中也已經(jīng)得到了最大化的應(yīng)用，實時控制系統(tǒng)時代也跟著到來了，也就將會很大程度成為電力系統(tǒng)跨越性的發(fā)展，并且為電力系統(tǒng)的可靠運行、穩(wěn)定運行以及合理提高電能的質(zhì)量帶來了很大作用，發(fā)揮著重要的意義。

結(jié)語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)以及計算機的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)中的自動化程度面臨著非常大的改變，智能化、機械化、多媒體技術(shù)逐漸發(fā)展到自動化中，電力系統(tǒng)中自動化的應(yīng)用，不僅是電力系統(tǒng)飛速發(fā)展的體現(xiàn)，也是科技不斷發(fā)展的體現(xiàn)，并且最大限度提高了電力系統(tǒng)的效率，增加了用電質(zhì)量，同時為我國經(jīng)濟、人們?nèi)粘Ｉ钐峁┍Ｕ希@就需要我們不斷的發(fā)展自動化技術(shù)，引進先進技術(shù)以及人才，對發(fā)展趨勢以及應(yīng)用進行重點研究，確保電力系統(tǒng)可靠安全運行。

參考文獻

[1]劉海華.自動化在電力系統(tǒng)中的發(fā)展趨勢及應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011（18）：100-100.

[2]田芳.試述電氣工程自動化在電力系統(tǒng)運行中的應(yīng)用[J].農(nóng)家科技（下旬刊），2014（07）：267-267.

[3]劉標.自動化在電力系統(tǒng)中的發(fā)展趨勢及應(yīng)用[J].中華民居，2012（19）：223.

中圖分類號：TM76

文獻標識碼：A