電力系統(tǒng)及其自動化技術的應用探討

鐘淑珍

（國網湖南省電力公司龍山縣供電分公司，416800）

電力系統(tǒng)及其自動化技術的應用探討

鐘淑珍

（國網湖南省電力公司龍山縣供電分公司，416800）

為了滿足電力系統(tǒng)經濟性、環(huán)保性要求，本文提出了在電力系統(tǒng)中的變電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)調度等多方面可以應用的自動化技術。自動化技術的應用能夠有效降低電力系統(tǒng)運行成本，提高電力系統(tǒng)工作效率，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運行。

電力系統(tǒng)；自動化；變電系統(tǒng)；配電系統(tǒng)

0　引言

電力系統(tǒng)是指將發(fā)電廠的電能進行升壓，流經輸電線，經過變電所降壓，最終到達用戶組成的一個相互連接的整體。電力系統(tǒng)大致可分為：發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、用電系統(tǒng)。在實際生產生活中，為了保證供電的穩(wěn)定可靠，會對整套電力系統(tǒng)提出許多要求：可靠性的保證；電能質量的保證；經濟性、環(huán)保性的保證。因此，采用先進的自動化技術提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性是十分必要的。

1　電力系統(tǒng)中的自動化技術

電力系統(tǒng)的自動化技術是指電力系統(tǒng)通過傳感器檢測系統(tǒng)中的某個元件或者局部系統(tǒng)的工作狀態(tài)，傳輸系統(tǒng)將采集到的信號、數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破?，控制器進行分析計算做出控制決策，自動保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運行。

電力系統(tǒng)中的自動化技術包括：①變電系統(tǒng)自動化技術；②配電系統(tǒng)自動化技術；③電力系統(tǒng)調度自動化技術；

1.1變電系統(tǒng)的自動化技術。變電系統(tǒng)是連接輸電與配電的關鍵環(huán)節(jié)，自動化技術應用的合理與否影響變電系統(tǒng)對電能運輸、供應的監(jiān)控，關系到整個電力系統(tǒng)工作經濟性、可靠性。

（1）變電系統(tǒng)的集成化、數(shù)字化。伴隨著電子技術的集成程度越來越高，新型的大規(guī)模集成電路應用在了變電系統(tǒng)的繼電保護和測控系統(tǒng)上。系統(tǒng)的集成程度越高，存儲、處理數(shù)據(jù)的能力就越強，其成本就會隨之降低，穩(wěn)定性也不斷提升。更多的先進的傳感器、開關、保護裝置（光電傳感器、智能電子裝置）的應用，使得系統(tǒng)的數(shù)字化程度更高，控制和保護裝置的性能不斷提升。不斷的標準化進程使得不同廠家的設備擁有了標準的接口，設備間的通訊、數(shù)據(jù)的交換更加方便、可靠。同樣降低了系統(tǒng)維護過程中的成本，提高了系統(tǒng)的工作效率。

（2）控制的網絡化。為了避免一個功能模塊管理多個控制單元，帶來的故障對系統(tǒng)影響大的問題。系統(tǒng)應該將功能模塊細化，讓每個功能模塊只對控制、保護的某一個環(huán)節(jié)實施檢測、控制。讓控制系統(tǒng)呈現(xiàn)分層分布式的網絡狀，這樣系統(tǒng)的某一個環(huán)節(jié)發(fā)生故障時對整個系統(tǒng)的影響將會大大降低。接口技術同樣提高了控制系統(tǒng)的網絡化程度，從串口到工業(yè)總線，再到工業(yè)以太網，數(shù)據(jù)的傳輸速率、處理的效率都有了巨大提高。 控制系統(tǒng)在設計過程中應該考慮由于數(shù)據(jù)過大、實時性較高的特點。降低系統(tǒng)的丟包率，提高系統(tǒng)的電磁兼容性，提高系統(tǒng)的可靠性。

（3）搖視系統(tǒng)的應用。調度中心的控制室可以通過安裝在各個變電站的視頻圖像采集系統(tǒng)實時傳輸返回的視頻影像，監(jiān)測各變電站內電氣設備的工作狀態(tài)，實現(xiàn)了變電站的無人值守的安全運行。計算機的圖像處理技術的應用降低了電力系統(tǒng)的人工成本，提高系統(tǒng)的無人值守能力。

（4）藍牙無線技術的應用。雖然工業(yè)以太網的通訊效率高，能實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實時通訊功能，但卻有時會受限于電氣布線。有的環(huán)境不適宜布線作業(yè)，這就對無線通信技術產生了需求。藍牙技術就是一種應用廣泛的無線通訊技術，該技術的標準統(tǒng)一、技術的共享性較高，是未來控制系統(tǒng)無線網絡通訊的重要方式。

1.2配電系統(tǒng)的自動化技術。配電網的自動化系統(tǒng)是指配電網（包括微網、分布式電源等）的運行監(jiān)控和控制的自動化系統(tǒng)。包括以下部分：配電網數(shù)據(jù)的采集與控制系統(tǒng)（SCADA）；饋線的自動化；配電網的通訊系統(tǒng)；配電主站、子站、終端系統(tǒng)。

（1）饋線自動化的實施方法。實際生活中停電的原因可以分為：檢修原因、故障原因。為了縮短停電時間，可以采取多電源或者雙電源的配電網絡：在檢修作業(yè)時，只對檢修區(qū)域停電；在發(fā)生故障時，能準確及時地鎖定故障區(qū)域，對其進行隔離，恢復非故障區(qū)域供電。

故障的自動隔離與識別，一般采用主站集散控制和就地控制的方法。主站集散控制是指饋線終端單元（FTU）通過通訊信道上傳的數(shù)據(jù)，交由主站控制系統(tǒng)分析。當系統(tǒng)判斷發(fā)生供電故障時，主站就會及時做出隔離、重構網絡的策略，將停電范圍縮為最小。通訊可靠性高才能保證主站的控制決策的實時性以及準確性。就地控制方法則不需要通訊信道。饋線終端單元（FTU）監(jiān)測配電線路的過流情況或者失壓情況，進行系統(tǒng)的開關、分閘的邏輯控制，從而自動隔離故障區(qū)域，恢復非故障區(qū)域供電。

（2）配電網的通訊系統(tǒng)。饋線終端單元（FTU）負責采集控制開關的狀態(tài)、開關合分的控制。配電終端單元（TTU）負責采集變壓器低壓端的運行狀態(tài)，控制變壓器的投入進行系統(tǒng)的無功補償。為了實現(xiàn)遠程集散控制，必須將各個饋線終端單元（FTU）以及配電終端單元（TTU），采用通訊的方法與主站連接在一起。

配電網的通訊系統(tǒng)包括光纖、有線、無線擴頻等通訊方式。根據(jù)實際情況可以分別選擇不同的通訊方式。例如主干線路上的各個系統(tǒng)可以采用光纖的通訊方式，支路上的變電、無功補償?shù)认到y(tǒng)采用有線電纜的通訊方式，最后在接入主干路的光纖中。

（3）配電網的主站、從站技術。配電網的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)（SCADA）是指整個配電系統(tǒng)的終端設備將采集到的電網運行狀態(tài)實時傳遞至遠程主站。主站通過網絡通訊進行系統(tǒng)的遠程監(jiān)控及控制。該系統(tǒng)可以采集配電系統(tǒng)的開關動作、實時運行數(shù)據(jù)等重要信息。在實施主站從站技術的過程中，應充分考慮系統(tǒng)的安全性、可靠性。統(tǒng)籌兼顧、合理規(guī)劃。

1.3電力系統(tǒng)調度的自動化技術。伴隨著電力系統(tǒng)監(jiān)控實時性、可靠性的提高，電力系統(tǒng)調度的自動化水平也會相應發(fā)展進步，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供更堅實的技術保障。

電力調度自動化系統(tǒng)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、分析、處理，運行狀態(tài)的監(jiān)測與報警，歷史數(shù)據(jù)的存儲等多種功能。在關鍵系統(tǒng)環(huán)節(jié)還可采用冗余系統(tǒng)的設計方法，當一套系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況時，自動切換為備用系統(tǒng)進行工作，保證了系統(tǒng)長時穩(wěn)定的工作。負責調度的主站則是電力調度自動化系統(tǒng)的核心部分，從全局角度監(jiān)控整個系統(tǒng)的運行，協(xié)調各個變電站內的RTU之間的關系，使電力系統(tǒng)在穩(wěn)定、高效的狀態(tài)下工作。

為提高調度自動化系統(tǒng)控制的準確性，可以將系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集過程、分析過程、控制過程以及決策過程進行充分的數(shù)字化。電力系統(tǒng)中多種信息（管理信息、控制信息、測量信息）由模擬信號轉變?yōu)閿?shù)字信號，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成與共享。通信數(shù)字化，各個節(jié)點測量、采集到的實時數(shù)據(jù)可以及時、準確地傳送到調度自動化主站。決策的數(shù)字化使系統(tǒng)控制效果更加穩(wěn)定可靠，抗干擾性也有所提高。

2　總結

科技的不斷進步為電力系統(tǒng)帶來了更多、更有效的自動化技術。更加先進的變電系統(tǒng)的自動化技術、配電系統(tǒng)的自動化技術、電力系統(tǒng)調度的自動化技術將會不斷涌現(xiàn)。先進的電力系統(tǒng)自動化技術將會更加符合未來對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、經濟性、安全性的要求。

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［2］陳建明.電力自動化技術的發(fā)展現(xiàn)狀及方向［J］. 中國科技信息，2014，05：143-144.

［3］郝潔.簡述電力系統(tǒng)及其自動化發(fā)展趨勢研究［J］. 電子制作，2013，04：177.

［4］焦偉.電力調度自動化網絡安全防護系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)［D］.華北電力大學，2014.

Discussion on the application of power system and its automation technology

Zhong Shuzhen
（State Grid Power Company in Hunan Province，Shan county power supply branch，416800）

In order to meet the economic and environmental protection requirements of power system，this paper presents the application of automation technology in power system，such as power system，power distribution system，power system dispatching and so on.The application of automation technology can effectively reduce the cost of power system operation，improve the efficiency of power system， and ensure the stable and reliable operation of power system.

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