遠(yuǎn)動控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用

胡偉波廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山順德供電局

遠(yuǎn)動控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用

胡偉波
廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山順德供電局

在龐大的電力系統(tǒng)中，如何讓電力設(shè)備穩(wěn)定、安全和高效的運(yùn)行，那就需要對電力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測、保護(hù)和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動控制，本文從遠(yuǎn)動控制技術(shù)的原理入手，深入探討了遠(yuǎn)動控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化中數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)的信道編碼、數(shù)據(jù)的通信傳輸和設(shè)備的遠(yuǎn)程控制等幾方面的應(yīng)用，并為描繪了遠(yuǎn)動控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用的發(fā)展方向，為有效推動遠(yuǎn)動控制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，加快我國電力系統(tǒng)向自動化管理模式提供技術(shù)保障。

遠(yuǎn)動控制；電力系統(tǒng)；自動化；應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟(jì)活動的活躍，對于電力的需求正在日益增長。電能從生產(chǎn)、輸送再到向每家每戶的配送都需要一個穩(wěn)定的電力系統(tǒng)的支持。在這個龐大的電力系統(tǒng)中，有無數(shù)的發(fā)電機(jī)、變壓器、高低壓輸電設(shè)備和開關(guān)等設(shè)備，如何讓這些設(shè)備穩(wěn)定、安全和高效的運(yùn)行，那就需要對電力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測、保護(hù)和維護(hù)，為實(shí)現(xiàn)這些功能，就需要集中、遠(yuǎn)程的自動化控制。對電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程智能控制，就要建設(shè)以高速的通信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)動控制保障體系，因此遠(yuǎn)動控制技術(shù)對于電力系統(tǒng)自動化的實(shí)現(xiàn)具有非常重要的應(yīng)用意義。

1　遠(yuǎn)動控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化的應(yīng)用

遠(yuǎn)動控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化的應(yīng)用主要是依托高速穩(wěn)定的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)內(nèi)各種終端設(shè)備和控制設(shè)備等的遙測、遙信、遙調(diào)和遙控，從而完成電力系統(tǒng)自動化和智能化管理。遠(yuǎn)動控制技術(shù)構(gòu)成包括網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、實(shí)時數(shù)據(jù)采集技術(shù)、遠(yuǎn)程終端控制技術(shù)和全過程或部分過程控制技術(shù)。因此遠(yuǎn)動控制技術(shù)是集多種技術(shù)于一體的綜合性技術(shù)。

1.1遠(yuǎn)動控制技術(shù)原理

遠(yuǎn)動控制技術(shù)就是利用通信技術(shù)在遠(yuǎn)端對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測、調(diào)整、通信和控制，就是通常的遙測、遙調(diào)、遙信和遙控。在遙測功能中主要包括對遠(yuǎn)端設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)采集、設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視；遙調(diào)功能主要是對網(wǎng)絡(luò)功能的調(diào)配和遠(yuǎn)端設(shè)備部分功能的調(diào)整；遙信功能是各種數(shù)據(jù)的通信傳輸；遙控功能就是對遠(yuǎn)端設(shè)備的各種功能的控制。這些功能的實(shí)現(xiàn)都必須依靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)、通信傳輸技術(shù)及信道編碼技術(shù)三部分，也就是說遠(yuǎn)動控制技術(shù)是建立在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上的，為讓大家明確遠(yuǎn)動系統(tǒng)的原理，現(xiàn)將其繪制如下圖一所示。

圖一.遠(yuǎn)動控制技術(shù)的原理

1.2遠(yuǎn)動控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化的應(yīng)用

1.2.1電力系統(tǒng)自動化中的數(shù)據(jù)采集。電力系統(tǒng)自動化中的數(shù)據(jù)采集包括電力終端設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)（就是電力設(shè)備的電流、電壓、功率、壓力、溫度等）、監(jiān)控設(shè)備的圖像、視頻等的數(shù)據(jù)的收集存儲。在電力設(shè)備終端的運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集中為保證采集數(shù)據(jù)過程不影響設(shè)備的正常運(yùn)行，一般由電力設(shè)備配套的二次設(shè)備來完成，而二次設(shè)備采用的是0-5V的電平信號，這種信號通常為模擬信號，為實(shí)現(xiàn)信號的數(shù)字化傳輸都必須將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，即通常所說的A/D轉(zhuǎn)換，目前一些高端電力設(shè)備本身自帶數(shù)據(jù)采集功能這些設(shè)備中自動將采集的數(shù)據(jù)變?yōu)閿?shù)字信號，并將數(shù)據(jù)存儲于自身的存儲器中，便于數(shù)據(jù)的傳輸和數(shù)據(jù)的備份。在智能電力系統(tǒng)中有些設(shè)備需要對其周邊和自身有情況進(jìn)行圖像或視頻采集，這個過程過去都是由模擬照相機(jī)和攝像機(jī)完成，現(xiàn)在隨著數(shù)碼技術(shù)發(fā)展，這些圖像和視頻數(shù)據(jù)也自動變成了數(shù)字信號。從電力設(shè)備的傳感器、CT及PT采集的這些數(shù)字信號在傳輸前，全都加入網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腎/O端，再通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這樣一方面提高了數(shù)據(jù)采集的可靠性，另一方面也可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代電力設(shè)備數(shù)字化的需要。

1.2.2數(shù)據(jù)傳輸前的信道編碼。在對電力系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集后，要進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，但是由于網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中會出現(xiàn)信號的衰減和干擾，這樣數(shù)據(jù)有可能發(fā)生改變，因此在數(shù)據(jù)傳輸前必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行重新編碼，以提高數(shù)據(jù)的糾錯和檢錯能力，通過編碼器重新編碼的數(shù)據(jù)在傳輸過程中可以大大提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率和傳輸?shù)目煽啃浴Ｄ壳霸陔娏ο到y(tǒng)自動化中數(shù)據(jù)信道編碼技術(shù)主要有線性分組編碼、循環(huán)編碼等多種編碼技術(shù)。

在線性分組編碼中主要是將數(shù)據(jù)中的信息列按照特定的位數(shù)分成獨(dú)立的若干段，再將這些獨(dú)立的段重新編號，這樣數(shù)據(jù)就變成具有序列號的新的數(shù)據(jù)列。循環(huán)編碼是技術(shù)比較成熟的一種編碼技術(shù)，就是將數(shù)據(jù)中的信息列中相同的信息位中間插入一個與之不同的數(shù)字，以保證兩個數(shù)碼之間只有一位碼元不同，這樣就不會產(chǎn)生瞬時誤差。

1.2.3數(shù)據(jù)的通信傳輸。目前電力系統(tǒng)自動化是建立在工業(yè)網(wǎng)基礎(chǔ)之上，這種電力通信網(wǎng)的技術(shù)也在不斷的發(fā)展過程。最初的電力通信網(wǎng)絡(luò)是在原有的電力線路上再建設(shè)一條通信線路，這種通信線路也由當(dāng)初的銅芯電纜變成了光纜，現(xiàn)在數(shù)字載波技術(shù)和衛(wèi)星通信技術(shù)也被使用在電力通信網(wǎng)絡(luò)中。但是目前情況下最常用的還是電力線路載波技術(shù)和光通信技術(shù)。

電力通信載波技術(shù)是利用現(xiàn)有的電力輸送線路為通信載體，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖级藢⒉杉臄?shù)據(jù)經(jīng)過新的發(fā)送機(jī)將數(shù)據(jù)調(diào)制到一個高頻載波上，再經(jīng)過功率放大后耦合到電力線路上。這種通信網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)就是電力線路上不用再重新建設(shè)通信線路，但是其缺點(diǎn)就信道比較少，而且自身干擾大。

電力光通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是目前傳輸量最大，最為可靠的通信網(wǎng)絡(luò)。在光通信網(wǎng)絡(luò)中就是先將數(shù)據(jù)數(shù)字電信號通過光電轉(zhuǎn)化裝置轉(zhuǎn)換為光信號，通過光纖將這種光信號傳送到幾千里以外的數(shù)據(jù)接收端，再將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，加入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。這種光通信也為電力設(shè)備監(jiān)控工程提供了大量的帶寬。

隨著我國衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，一些原本在通信領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)也逐步加入電力網(wǎng)絡(luò)中，如3G通信技術(shù)，也被使用在一些不便建設(shè)光通信網(wǎng)絡(luò)的地方。

1.2.4電力設(shè)備的遠(yuǎn)程控制技術(shù)。在電力系統(tǒng)中伴隨著信息、通信和自動化程度的提高，電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)動控制技術(shù)也由原來的單純的過程控制向全方位管控一體化發(fā)展，這樣不僅實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)由原來的局部控制和單一運(yùn)行向全局控制和集成化管理的轉(zhuǎn)變，也實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)內(nèi)勞動生產(chǎn)率的提高和運(yùn)行維護(hù)成本的降低。在遠(yuǎn)動控制技術(shù)中的集成控制系統(tǒng)是將原有的單一的電力工業(yè)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)融合，通過全I(xiàn)P管理將原來局部網(wǎng)絡(luò)中的電力設(shè)備納入到互聯(lián)網(wǎng)中，電力設(shè)備作為互聯(lián)網(wǎng)中的一個節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)通過互聯(lián)網(wǎng)對電力系統(tǒng)中運(yùn)行的智能電力設(shè)備進(jìn)行控制，也可以實(shí)現(xiàn)智能電力設(shè)備將自身運(yùn)行的實(shí)時數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)傳送到管理人員的手機(jī)或者電腦終端。同時也實(shí)現(xiàn)了DCS/PLC控制系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)、智能現(xiàn)場設(shè)備、電網(wǎng)資源管理和優(yōu)化系統(tǒng)的有機(jī)整合，目前在這方面的管理系統(tǒng)有CMMS（計(jì)算機(jī)檢修維護(hù)管理系統(tǒng)）和MES（即制造執(zhí)行系統(tǒng)）。

2　遠(yuǎn)動控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用的發(fā)展方向

電力系統(tǒng)自動化就是要實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)設(shè)備的檢測控制智能化、監(jiān)測信息的數(shù)字化和系統(tǒng)的集成化管理，在這三方面為遠(yuǎn)動控制技術(shù)發(fā)展方向。

2.1實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的云管理。遠(yuǎn)動控制技術(shù)要確保網(wǎng)絡(luò)的高效可靠，一方面便于數(shù)據(jù)訪問；另一方面通過網(wǎng)絡(luò)的云數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對電力設(shè)備的云管理。在電力系統(tǒng)集中控制管理數(shù)據(jù)庫，將全部電力設(shè)備的信息數(shù)據(jù)納入其中，并將采集的的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一匯總，形成云問題庫，一旦電力設(shè)備發(fā)生故障，通過云數(shù)據(jù)的計(jì)算及時確定故障的地點(diǎn)、類型以及處理的方法和就近的人員，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的高效管理。

2.2實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備終端的智能化遠(yuǎn)程管理。遠(yuǎn)動控制技術(shù)的關(guān)鍵就是終端設(shè)備的遠(yuǎn)程管理，這方面將是電力系統(tǒng)中每個執(zhí)行終端的智能化和遠(yuǎn)程操控。在遠(yuǎn)動控制技術(shù)下的智能電力執(zhí)行終端，可以自動將運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娏ο到y(tǒng)的云端管理系統(tǒng)中，并實(shí)時確定其自身的運(yùn)行狀態(tài)是否正常，一旦發(fā)生異常設(shè)備能夠做到自行診斷故障類型，并透過自己存儲的故障處理數(shù)據(jù)進(jìn)行自動修復(fù)，當(dāng)修復(fù)失敗后向云端控制系統(tǒng)請求新的修復(fù)系統(tǒng)，當(dāng)自行無法消除故障時，遠(yuǎn)動控制系統(tǒng)通過監(jiān)視設(shè)備控制遠(yuǎn)程機(jī)械手進(jìn)行故障修復(fù)。從而實(shí)現(xiàn)故障的無人化消除，減少故障延誤時間。

3　結(jié)語

遠(yuǎn)動控制技術(shù)在我國電力系統(tǒng)自動化中已得到廣泛的應(yīng)用，并且電力系統(tǒng)未來的發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)自動化管理，尤其是全國電力系統(tǒng)統(tǒng)一運(yùn)營管理模式中，具有綜合自動化程度的智能型電網(wǎng)非常普遍。與此同時，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在各個領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，勢必有效推動遠(yuǎn)動控制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，從而加快我國電力系統(tǒng)向自動化管理模式的發(fā)展進(jìn)程。

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