電力系統(tǒng)及其自動化的發(fā)展方向研究分析

羅益群

【摘要】文章分析了電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展現(xiàn)狀及影響因素，探討了電力系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢與方向。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)；自動化；發(fā)展方向

引言

電力系統(tǒng)指的是包括發(fā)電、輸電、變電、配電以及用電等幾個環(huán)節(jié)組成的電能的生產(chǎn)與消費的系統(tǒng)。電力系統(tǒng)是維持社會生產(chǎn)和生活的基本能源，也是促進我國經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施。電力系統(tǒng)的構(gòu)成較為復(fù)雜，而且通常具有較大的規(guī)模和較為復(fù)雜的層次，系統(tǒng)運行對實時性和可靠性都有著較高的要求。在電力系統(tǒng)的構(gòu)成中，以電源、電力網(wǎng)絡(luò)和負荷中心為主體結(jié)構(gòu)，將電源發(fā)出的電能進行升壓，到一定的等級之后便輸送到變電中心，然后在經(jīng)過降壓，在配電線路與用戶之間相連，以此來完成整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)。

在電力系統(tǒng)中存在著多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，分布在不同的區(qū)域內(nèi)，通過這些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的有效傳輸，實現(xiàn)電能的輸送，以此來為電力事業(yè)的發(fā)展提供保證。無論是從系統(tǒng)規(guī)劃和建設(shè)方面來看，還是從系統(tǒng)的運行與管理方面來看，電力系統(tǒng)都必須要向著自動化方向發(fā)展，而科學(xué)技術(shù)的運用促進了電力系統(tǒng)自動化水平的不斷提升，其主要是實現(xiàn)了將自然界的能源轉(zhuǎn)化為電能，并且通過系統(tǒng)的運行將電能進行轉(zhuǎn)化和傳輸，以此來滿足用戶的需求。

隨著時代的發(fā)展，人們生活水平的提高，時代要求電力系統(tǒng)實現(xiàn)自動化運行與管理，同時也是有效解決現(xiàn)代城市電力需求辦法。在現(xiàn)代計算機技術(shù)等的不斷發(fā)展下，極大地改變了原來電力系統(tǒng)自動化內(nèi)涵，在EMS系統(tǒng)中已經(jīng)綜合了PAS工程，而且開發(fā)電力系統(tǒng)故障管理數(shù)據(jù)軟件技術(shù)也成熟起來，電力系統(tǒng)的CCCPE統(tǒng)一體自動化就是最好的見證。CCCPE軟件管理系統(tǒng)把電力電子管理裝置和通信以及計算機控制集合于一體，能夠檢測與監(jiān)控電力運行故障，而且對管理的全程都可實現(xiàn)自動化監(jiān)控，對電力系統(tǒng)的電力調(diào)度能夠成功承擔(dān)完成。就裝配電力系統(tǒng)各種自動化設(shè)備來看，與其他投資相比，引入自動化設(shè)備所用投資比重不大，但重要性能夠與投資的電力系統(tǒng)主設(shè)備媲美。在電力系統(tǒng)中引進先進的自動化設(shè)備在一定程度上能夠促進系統(tǒng)主設(shè)備運行效率的提高，使運行故障避免發(fā)生，并能夠使主設(shè)備的使用壽命最大限度的延長，使配置新設(shè)備的時間推遲，能節(jié)約資源，使電力公司在設(shè)備投資上節(jié)省。為使用電需求的日益增多狀況得到滿足，使電力系統(tǒng)供電量與用電量處于平衡好的狀態(tài)。

1、電氣自動化發(fā)展主要影響因素

信息技術(shù)的決定性影響。信息技術(shù)是包括計算機、世界范圍高速寬帶計算機網(wǎng)絡(luò)及通訊技術(shù)，廣泛的講就是指人類開發(fā)和利用信息的一切手段這些技術(shù)手段主要目的是用來處理、傳感、存儲和顯示各種信息等相關(guān)支持技術(shù)的綜合體。

與物理科學(xué)的聯(lián)系。更加緊密2O世紀的后半葉對電氣工程的成長起到了巨大的推動作用。固體電子學(xué)也主要是由于三極管的發(fā)明和大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的發(fā)展，電氣自動化與物理科學(xué)間的緊密聯(lián)系與交叉仍然是今后電氣自動化的關(guān)鍵，并且將拓寬到微機電、生物系統(tǒng)、光子學(xué)系統(tǒng)。

現(xiàn)代技術(shù)的迅速發(fā)展?，F(xiàn)代技術(shù)的飛速進步和分析方法勢必帶動著依賴現(xiàn)代技術(shù)的電氣自動化、設(shè)計方法的日新月異也將迅速發(fā)展起來。

2、電氣自動化技術(shù)應(yīng)用發(fā)展方向

2.1、電力系統(tǒng)自動化實時仿真系統(tǒng)的應(yīng)用

該仿真系統(tǒng)在可提供大量實驗數(shù)據(jù)的前提下，還可多種電力系統(tǒng)的暫態(tài)及穩(wěn)態(tài)實驗同步進行，還能用以協(xié)助科研人員測試新裝置，且多種控制裝置都能與其構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，從而為靈活輸電系統(tǒng)及研究智能保護的控制策略提供了一流的實驗條件。電力系統(tǒng)數(shù)字模擬實時仿真系統(tǒng)的引進，方便了對電力系統(tǒng)負荷動態(tài)特性監(jiān)測、電力系統(tǒng)實時仿真建模等方面進行深入研究，從而建成具備混合實時仿真環(huán)境的實驗室。

2.2 綜合自動化技術(shù)與智能保護的應(yīng)用

目前國內(nèi)的綜合自動化領(lǐng)域的研究已達到國際先進水平，智能自動化保護技術(shù)領(lǐng)域的研究相對處于國際領(lǐng)先水平，研制的分層式綜合自動化裝置能夠適用于各種電壓等級電站。將國內(nèi)外最新的人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信、微機新技術(shù)、自適應(yīng)理論、綜合自動控制理論等應(yīng)用于電氣自動化保護裝置中，對電力系統(tǒng)自動化保護的新原理進行了研究，可以大大提高電力系統(tǒng)的安全水平，使得新型保護裝置具有智能控制的特點。

2.3電力系統(tǒng)中人工智能的應(yīng)用

電力系統(tǒng)及其元件的故障診斷、運行分析、規(guī)劃設(shè)計等方面將模糊邏輯、專家系統(tǒng)以及進化理論應(yīng)用到實際研究，并且結(jié)合電力工業(yè)發(fā)展的需要，開展了電力系統(tǒng)智能控制理論與應(yīng)用的研究，同時也開展了在上述實用軟件研究的基礎(chǔ)上以提高電力系統(tǒng)運行與控制的智能化水平。

2.4電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動化技術(shù)

該技術(shù)采用的模型為最新國際標(biāo)準公共信息模型，輸電網(wǎng)的理論算法采用與配網(wǎng)實際與高級應(yīng)用軟件相結(jié)合，負荷預(yù)測時配合應(yīng)用人工智能灰色神經(jīng)元算法進行，最后進行潮流計算時采用配網(wǎng)遞歸虛擬流算法。電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動化技術(shù)取得了重大技術(shù)突破，主要表現(xiàn)在信息配網(wǎng)一體化、高級應(yīng)用軟件、配網(wǎng)模型、中低壓網(wǎng)絡(luò)數(shù)字方面，最終，解決了載波在配電網(wǎng)上應(yīng)用的路由、衰耗等技術(shù)難題，正是因為采用數(shù)字信號處理技術(shù)，才得以提高了載波接收靈敏度。

2.5供電方式以及一次設(shè)備

我國配電網(wǎng)根據(jù)不同地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平，通常可以劃分為城市電網(wǎng)與農(nóng)村電網(wǎng)兩個基本的配電網(wǎng)絡(luò)。在城市電網(wǎng)中以電纜為基本的供電方式，在農(nóng)村電網(wǎng)中以架空線路為基本的供電方式。雖然在供電方式上具有一定的差異，但是在配電網(wǎng)的組成上，通常都是由電源點、開關(guān)設(shè)備和網(wǎng)架三個基本的組成要素，按照不同的組合形式構(gòu)成多種不同的配電方案。在城市電網(wǎng)運行過程中，通常都采用環(huán)網(wǎng)柜作為配電線路的主要設(shè)備，而農(nóng)村電網(wǎng)在架空線路中打賭使用重合器、分段器等作為主要的設(shè)備。以線路開關(guān)設(shè)備為主的供電方案則主要依靠斷路器、分段器等來實現(xiàn)。

2.6遠動系統(tǒng)以及二次設(shè)備

在電力系統(tǒng)中可以通過自動化技術(shù)的運用來實現(xiàn)遠動功能，同時實現(xiàn)對線路開關(guān)的即時監(jiān)控。遠動系統(tǒng)的可靠性主要是通過保護動作來實現(xiàn)，在配電系統(tǒng)的遠動功能需要依靠電源和傳輸來實現(xiàn)，所以其通常廣泛的運用于室外環(huán)境，而且必須要依靠持續(xù)的電源作保證來實現(xiàn)系統(tǒng)的不間斷運轉(zhuǎn)。配電設(shè)備有著廣泛的應(yīng)用范圍，而當(dāng)前主要采用的有CDT、POLLING規(guī)約，規(guī)約與自動化系統(tǒng)之間存在一定的不協(xié)調(diào)性，所以必須要通過新的規(guī)約實現(xiàn)對系統(tǒng)自動化標(biāo)準的新約束，這也是電力系統(tǒng)自動化發(fā)展的主流方向。

2.7通信方案以及設(shè)備

在電力系統(tǒng)的通信設(shè)備中一般需要實現(xiàn)主站與子站、主站與單元、子站之間的幾個通信方案，為了保證通信方案能夠有效的實現(xiàn)，需要實現(xiàn)設(shè)備的持續(xù)運轉(zhuǎn)，這也是電網(wǎng)運行過程中的一個基本要求。在不同的供電區(qū)域中，通信方案的實現(xiàn)有著不同的要求，而通信方案的構(gòu)成也有著多種形式，常用的有光纖、電力載波、有線電纜等幾個方式。

2.8主站網(wǎng)絡(luò)與軟件功能

電力系統(tǒng)的自動化的主站功能包括SCADA實時監(jiān)控、GIS（地理信息系統(tǒng)）在線管理、電網(wǎng)經(jīng)濟運行分析等，主站框架要突破傳統(tǒng)的單一調(diào)度自動化系統(tǒng)C/S模式，以P-P-C/S-B/S-體化架構(gòu)，充分體現(xiàn)分布式絡(luò)的管控一體的綜合集成系統(tǒng)特點，計算機網(wǎng)絡(luò)與軟件平臺技術(shù)充分體現(xiàn)功能與開放，并提供與異構(gòu)系統(tǒng)跨平臺接口，與調(diào)度、負控、MIS、CIS等自動化子系統(tǒng)實現(xiàn)無縫集成。

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