淺談提高變電站電力系統(tǒng)自動化技術(shù)

劉 珍

（四川蜀能電力有限公司成都蜀達(dá)分公司，四川 成都 610000）

0 引言

電力系統(tǒng)自動化指采用各種具有自動檢測、決策和控制功能的裝置并通過信號系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對電力系統(tǒng)各個元件、局部系統(tǒng)或全系統(tǒng)進(jìn)行就地或遠(yuǎn)方自動監(jiān)視、協(xié)調(diào)、調(diào)節(jié)和控制以保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定健康地運(yùn)行和具有合格的電能質(zhì)量。在變電站自動化技術(shù)發(fā)展過程中，尤其是全分散式變電站自動化系統(tǒng)，以下技術(shù)關(guān)鍵是應(yīng)該予以重點(diǎn)關(guān)注的。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與性能

1.1 系統(tǒng)性能特點(diǎn)：變電站綜合自動化的監(jiān)控和管理系統(tǒng)適應(yīng)不同的工作環(huán)境，現(xiàn)場安裝后可立即使用并穩(wěn)定可靠運(yùn)行。系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)備十分便于維護(hù)，各部件都具有自檢和聯(lián)機(jī)診斷校驗(yàn)的能力，為維護(hù)人員提供了完善的檢測維護(hù)手段，包括在線的和離線的，都能準(zhǔn)確!快速的進(jìn)行故障定位，維護(hù)人員都能在現(xiàn)場自行處理。計(jì)算機(jī)監(jiān)控和管理系統(tǒng)具有很高的可靠性(其平均無故障時間MTBF為：主要設(shè)備大于20000h，系統(tǒng)總體大于17000h。系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)備具有良好的容錯能力。當(dāng)各軟、硬件功能與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的通信出錯，或當(dāng)運(yùn)行人員在操作時發(fā)生一般性錯誤時，均不引起系統(tǒng)的保護(hù)功能喪失或影響其它模塊的正常運(yùn)行。

1.2 信息采集方式：對一個較先進(jìn)的變電站綜合自動化系統(tǒng)而言，其信號采集應(yīng)該是可以完全分散分布和下放的，因?yàn)橹挥羞@樣才能最大限度地減少二次控制電纜，簡化二次回路。特別是在10kV變電站，可將測控部分合并在10kV保護(hù)裝置內(nèi)，根據(jù)模擬量對采樣精度的不同要求，采用專用的電流輸入口以接測量用。

1.3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與通信：分散分布式結(jié)構(gòu)，各間隔層與站級層所有控制指令、數(shù)據(jù)傳送、信息交換等都是通過計(jì)算機(jī)數(shù)字通信實(shí)現(xiàn)的。這就對承擔(dān)數(shù)字通信的物理介質(zhì)的可靠性、實(shí)時性提出了非常高的要求。因此在變電站自動化向分散式系統(tǒng)發(fā)展時，采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)來替代傳統(tǒng)串口通信成為一種趨向。

2 變電站電力系統(tǒng)自動化的技術(shù)發(fā)展途徑

2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的應(yīng)用：由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有本質(zhì)的非線性特性、并行處理能力、強(qiáng)魯棒性以及自組織自學(xué)習(xí)的能力，所以受到人們的普遍關(guān)注。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由大量簡單的神經(jīng)元以一定的方式連接而成的。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將大量的信息隱含在其連接權(quán)值上，根據(jù)一定的學(xué)習(xí)算法調(diào)節(jié)權(quán)值，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)從m維空間到n維空間復(fù)雜的非線性映射。

2.2 模糊邏輯控制技術(shù)的應(yīng)用：模糊方法使控制十分簡單而易于掌握，在家用電器中也顯示出優(yōu)越性建立模型來實(shí)現(xiàn)控制是現(xiàn)代比較先進(jìn)的方法，實(shí)踐證明它有巨大的優(yōu)越性!模糊控制理論的應(yīng)用非常廣泛。電熱爐一般用恒溫器來保持幾檔溫度，以供烹飪者選用，模糊控制的方法很簡單，輸入量為溫度及溫度變化兩個語言變量，每個語言的論域用&組語言變量互相跨接來描述。

2.3 專家系統(tǒng)控制技術(shù)的應(yīng)用：專家系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍很廣，包括對電力系統(tǒng)處于警告狀態(tài)或緊急狀態(tài)的辨識，提供緊急處理，系統(tǒng)恢復(fù)控制，非常慢的狀態(tài)轉(zhuǎn)換分析，切負(fù)荷，系統(tǒng)規(guī)劃，電壓無功控制，故障點(diǎn)的隔離，配電系統(tǒng)自動化，調(diào)度員培訓(xùn)，電力系統(tǒng)的短期負(fù)荷預(yù)報(bào)，靜態(tài)與動態(tài)安全分析，以及先進(jìn)的人機(jī)接口等方面!雖然專家系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，但仍存在一定的局限性，如難以模仿電力專家的創(chuàng)造性。

2.4 線性最優(yōu)控制技術(shù)的應(yīng)用：最優(yōu)控制是現(xiàn)代控制理論的一個重要組成部分，也是將最優(yōu)化理論用于控制問題的一種體現(xiàn)。線性最優(yōu)控制是目前諸多現(xiàn)代控制理論中應(yīng)用最多，最成熟的一個分支。

3 國內(nèi)變電站自動化技術(shù)發(fā)展存在的問題

3.1 不同產(chǎn)品的接口問題：接口是綜合自動化系統(tǒng)中非常重要而又長期以來未得到妥善解決的問題之一，包括RTU、保護(hù)、小電流接地裝置、故障錄波、無功裝置等與通信控制器、通信控制器與主站、通信控制器與模擬盤等設(shè)備之間的通信。這些不同廠家的產(chǎn)品要在數(shù)據(jù)接口方面溝通，需花費(fèi)軟件人員很大精力去協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)格式、通信規(guī)約等問題。

3.2 運(yùn)行維護(hù)人員水平不高的問題：目前，變電站綜合自動化系統(tǒng)絕大部分設(shè)備的維護(hù)依靠廠家，在專業(yè)管理上幾乎沒有專業(yè)隊(duì)伍，出了設(shè)備缺陷即通知相應(yīng)的廠家來處理，從而造成缺陷處理不及時等一系列問題。要想維護(hù)、管理好變電站綜合自動化系統(tǒng)，首先要成立一只專業(yè)化的隊(duì)伍，培養(yǎng)出一批能跨學(xué)科的復(fù)合型人才，加寬相關(guān)專業(yè)之間的了解和學(xué)習(xí)。其次，變電站綜合自動化專業(yè)的劃分應(yīng)盡快明確，杜絕各基層單位“誰都管但誰都不管”的現(xiàn)象。

4 變電站自動化系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)的功能

4.1 微機(jī)保護(hù)：是對站內(nèi)所有的電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，包括線路保護(hù)，變壓器保護(hù)，母線保護(hù)，電容器保護(hù)及備自投，低頻減載等安全自動裝置。各類保護(hù)應(yīng)具有下列功能：故障記錄轉(zhuǎn)貼于。存儲多套定值。顯示和當(dāng)?shù)匦薷亩ㄖ?。與監(jiān)控系統(tǒng)通信。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)命令發(fā)送故障信息，動作序列。當(dāng)前整定值及自診斷信號。接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值，校對時鐘等命令。

4.2 數(shù)據(jù)采集及處理功能：包括狀態(tài)數(shù)據(jù)，模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)。狀態(tài)量包括：斷路器狀態(tài)，隔離開關(guān)狀態(tài)，變壓器分接頭信號及變電站一次設(shè)備告警信號、事故跳閘總信號、預(yù)告信號等。目前這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統(tǒng)，也可通過通信方式獲得。常規(guī)變電站采集的典型模擬量包括：各段母線電壓、線路電壓，電流和有功、無功功率值。

4.3 事件記錄和故障錄波測距：事件記錄應(yīng)包含保護(hù)動作序列記錄，開關(guān)跳合記錄。 變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實(shí)現(xiàn)，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信。另一種是分散型，即由微機(jī)保護(hù)裝置兼作記錄及測距計(jì)算，再將數(shù)字化的波型及測距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲和分析。

4.4 控制和操作功能：操作人員可通過后臺機(jī)屏幕對斷路器，隔離開關(guān)，變壓器分接頭，電容器組投切進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。為了防止系統(tǒng)故障時無法操作被控設(shè)備，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時應(yīng)保留人工直接跳合閘手段。

4.5 系統(tǒng)的自診斷功能：系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)具有自診斷功能，并把數(shù)據(jù)送往后臺機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心。對裝置本身實(shí)時自檢功能，方便維護(hù)與維修，可對其各部分采用查詢標(biāo)準(zhǔn)輸入檢測等方法實(shí)時檢查，能快速發(fā)現(xiàn)裝置內(nèi)部的故障及缺陷，并給出提示，指出故障位置。

4.6 數(shù)據(jù)處理和記錄：歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容，它包括上一級調(diào)度中心，變電管理和保護(hù)專業(yè)要求的數(shù)據(jù)，主要有：①斷路器動作次數(shù)；②斷路器切除故障時截?cái)嗳萘亢吞l操作次數(shù)的累計(jì)數(shù)；③輸電線路的有功、無功，變壓器的有功、無功、母線電壓定時記錄的最大，最小值及其時間；④獨(dú)立負(fù)荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間；⑤控制操作及修改整定值的記錄。

5 結(jié)語

電力系統(tǒng)自動化控制技術(shù)近年來得到了快速的發(fā)展，并在電力行業(yè)展示出其獨(dú)有的魅力，自動化控制技術(shù)的改進(jìn)和自動化元器件性能的提高，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性起重要的作用。

[1]楊奇遜.變電站綜合自動化技術(shù)發(fā)展趨勢[J].電力系統(tǒng)自動化，1995，19(10).

[2]王海猷，賀仁睦.變電站綜合自動化監(jiān)控主站的系統(tǒng)資源平衡[J].電網(wǎng)技術(shù)，1999.