電力調(diào)控自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用探索

趙磊+梁建鑫

[摘 要]將自動(dòng)化技術(shù)引入電力系統(tǒng)，加強(qiáng)電力系統(tǒng)的智能化建設(shè)。電力調(diào)控自動(dòng)化系統(tǒng)能夠及時(shí)有效地了解電力系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的電氣設(shè)備情況，及時(shí)對故障設(shè)備進(jìn)行維修處理，從而有效地保障電力設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行。本文以電力調(diào)控自動(dòng)化為研究對象，對該技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用進(jìn)行探索研究，主要闡述電力調(diào)控自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍以及關(guān)鍵技術(shù)，最后以JPOWER 2000電力調(diào)控自動(dòng)化系統(tǒng)在電網(wǎng)中的應(yīng)用為實(shí)例，對電力調(diào)控自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行分析。

[關(guān)鍵詞]電力系統(tǒng)；自動(dòng)化；特點(diǎn)；關(guān)鍵技術(shù)

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.20.026

[中圖分類號(hào)]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1673-0194（2017）20-00-02

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，相關(guān)科技也不斷發(fā)展，人們對于生活水平的要求越來越高，供電質(zhì)量問題備受關(guān)注。傳統(tǒng)的供電方式對自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用不多，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確監(jiān)控到電力系統(tǒng)中的故障位置、原因、時(shí)間等信息，無法保證電力系統(tǒng)供電的安全可靠性。將電力調(diào)控自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)度與控制的一體化，從而實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的故障檢測、監(jiān)控。在電力系統(tǒng)中增加自動(dòng)化技術(shù)，提高智能程度，不僅能夠提高電力系統(tǒng)的安全可靠性，還能夠?qū)⑷肆姆敝氐墓收蠙z查中解放出來，并投入系統(tǒng)的管理、可靠性評估研究中。所以電力調(diào)控自動(dòng)化技術(shù)對于電力系統(tǒng)的發(fā)展具有重要意義。

1 電力調(diào)控自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)

電力調(diào)控自動(dòng)化技術(shù)主要涵蓋自動(dòng)檢測、調(diào)節(jié)和控制模塊，即網(wǎng)絡(luò)信息的自動(dòng)傳輸模塊等。該技術(shù)的主要作用是保障電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量以及電力系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行過程中具有更高的安全性和可靠性，這對公司或者企業(yè)實(shí)際運(yùn)營效益的提高大有裨益，同時(shí)還能進(jìn)一步提高公司的管理效能。一般情況下，電力系統(tǒng)由發(fā)電設(shè)備、變電設(shè)備、輸電設(shè)備及配電設(shè)備4個(gè)部分組成，其中的一次性設(shè)備主要有發(fā)電機(jī)、變壓器及相關(guān)開關(guān)等設(shè)備，所以，為了電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，對一次性設(shè)備進(jìn)行檢測、保護(hù)、調(diào)控是非常有必要的。

對電力系統(tǒng)的研究可以從它自身具有的特點(diǎn)進(jìn)行，主要有以下3個(gè)特點(diǎn)。第一，在對電力系統(tǒng)調(diào)控自動(dòng)化進(jìn)行研究建設(shè)時(shí)，需要考慮其與實(shí)際應(yīng)用的適應(yīng)情況。為了達(dá)到這個(gè)目的，保障設(shè)備能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行，大多數(shù)電力企業(yè)已經(jīng)著手加強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部操作人員的專業(yè)性，從實(shí)際設(shè)備運(yùn)行效果出發(fā)，使操作電力設(shè)備的工作人員能夠清晰地了解到電力設(shè)備所具有的性能，盡可能地避免因工作人員不熟悉設(shè)備導(dǎo)致誤操作造成系統(tǒng)相關(guān)部件損壞。第二，自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展決定了在對電力系統(tǒng)的建設(shè)過程中需要大力加強(qiáng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用。提高電力系統(tǒng)的自動(dòng)化程度能夠有效地提高系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中的安全性，從而有效避免由于一些設(shè)備的老舊導(dǎo)致的電力事故，同時(shí)也可以降低人力成本，提高電力企業(yè)的運(yùn)營成本。第三，對于電力系統(tǒng)采集回來的電力信息數(shù)據(jù)需要有專業(yè)人員進(jìn)行嚴(yán)格分析，通過對電力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的分析，找到異常數(shù)據(jù)，從而確定故障發(fā)生的原因并立即安排維修排故人員進(jìn)行維修處理，讓經(jīng)濟(jì)損失以及安全事故降到最低。

2 電力調(diào)控自動(dòng)化相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 電力工程中現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用

在電力調(diào)控自動(dòng)化系統(tǒng)中，現(xiàn)場總線技術(shù)具有至關(guān)重要的作用，也是核心組成部分，缺少該部分會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸受阻。該技術(shù)施工水平的高低將會(huì)直接影響工程項(xiàng)目的完成質(zhì)量。現(xiàn)場總線能夠完成自動(dòng)化裝置與計(jì)算機(jī)在終端實(shí)現(xiàn)連接，然后將電力系統(tǒng)中的相關(guān)電氣設(shè)備通過采集模塊采集回來，并傳輸至監(jiān)控中心，然后對故障信息進(jìn)行處理，并對該信息進(jìn)行研究分析，找出故障的原因，并給出故障的評估，最后通過監(jiān)控中心發(fā)布控制指令，完成對電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。在整個(gè)控制過程中，電力調(diào)控自動(dòng)化技術(shù)對系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行控制和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制是相互獨(dú)立的，一般情況下，首先對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)反饋的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理分析，然后根據(jù)該信息對相關(guān)電氣設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，以方便工作人員操作。

2.2 電力系統(tǒng)中主動(dòng)對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用

在電力監(jiān)控系統(tǒng)中引進(jìn)該技術(shù)的主要目的是對采集回來的設(shè)備運(yùn)行狀況信息進(jìn)行存儲(chǔ)，為監(jiān)控中心提供歷史數(shù)據(jù)與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，所以說在一個(gè)大型的電力調(diào)控自動(dòng)化系統(tǒng)中建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫后臺(tái)，對系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行具有重大意義。同時(shí)，引進(jìn)該技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)對電力自動(dòng)化系統(tǒng)中的相關(guān)軟件進(jìn)行及時(shí)有效的更新與變革。該技術(shù)在電力調(diào)控自動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用得到推廣后，可以用來支持對象設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化，所以說主動(dòng)對象數(shù)據(jù)要比一般意義上的數(shù)據(jù)庫具有更多的優(yōu)勢。該數(shù)據(jù)庫技術(shù)能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，然后利用對象函數(shù)的基本原理，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)建設(shè)過程中的自動(dòng)化目的。

3 電網(wǎng)調(diào)控自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用分析

3.1 電網(wǎng)調(diào)控自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成

根據(jù)國家電網(wǎng)對電力系統(tǒng)的建設(shè)要求，智能電網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)成為當(dāng)前必不可少的趨勢，智能電網(wǎng)的核心在于建立電網(wǎng)調(diào)控、電網(wǎng)運(yùn)行、電網(wǎng)監(jiān)視控制一體化的技術(shù)支持系統(tǒng)，也稱為調(diào)控一體自動(dòng)化系統(tǒng)。因此，電網(wǎng)調(diào)控自動(dòng)化系統(tǒng)本質(zhì)上是在調(diào)控自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，對一些如變電站、火電廠等大型設(shè)備的綜合自動(dòng)程度的進(jìn)一步提高，因此，電力調(diào)控自動(dòng)化系統(tǒng)通常都需要具備“調(diào)度”與“調(diào)控”兩種功能。電網(wǎng)調(diào)控自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中的信息采集與執(zhí)行子系統(tǒng)主要職責(zé)是通過監(jiān)控系統(tǒng)對電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后遠(yuǎn)程傳輸。另外，該系統(tǒng)還需要遠(yuǎn)程接受所采集的信息，并對這些信息進(jìn)行分析研究，然后下發(fā)控制口令。在系統(tǒng)中存在若干個(gè)子系統(tǒng)，其中信息傳輸子系統(tǒng)的主要作用是充當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?，也是電網(wǎng)各部分信息交互的重要途徑。信息處理與控制子系統(tǒng)的主要作用是對電網(wǎng)中傳輸回路的信息進(jìn)行研究分析，從而有效地對電力系統(tǒng)自動(dòng)化實(shí)時(shí)監(jiān)控，該部分是電網(wǎng)的核心部分。人機(jī)交互子系統(tǒng)是將從監(jiān)控系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理、分析后，以圖表的形式表現(xiàn)出來。調(diào)控人員能夠通過人機(jī)交互界面直觀、形象地了解到電網(wǎng)中電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，也可以發(fā)出查詢、控制等指令給數(shù)據(jù)采集與執(zhí)行子系統(tǒng)。endprint

3.2 電網(wǎng)調(diào)控自動(dòng)化特點(diǎn)

電網(wǎng)調(diào)控自動(dòng)化根據(jù)其實(shí)際應(yīng)用情況擁有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

（1）分布式結(jié)構(gòu)。電網(wǎng)調(diào)控自動(dòng)化采用C/S模式的分布式結(jié)構(gòu)，該部分對計(jì)算機(jī)的配置要求較高，主要是對網(wǎng)絡(luò)的共享資源與網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行管理，同時(shí)對所有的客戶提供必要的信息數(shù)據(jù)。對于客戶端，主要的作用就是查看電網(wǎng)信息，所以在這里對計(jì)算機(jī)配置要求就不是那么高，只要能夠接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)即可，對獨(dú)立的電力設(shè)備進(jìn)行處理，擁有獨(dú)立的操作系統(tǒng)以及人機(jī)交互界面等應(yīng)用程序。

（2）信息的交互與共享。調(diào)控自動(dòng)化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)客戶端與服務(wù)器以及其他客戶端之間的數(shù)據(jù)共享。這就使客戶端能夠充分利用服務(wù)器中的數(shù)據(jù)、其他客戶端的資源信息，協(xié)調(diào)有序地完成某一個(gè)任務(wù)。例如：變電站的變壓器狀態(tài)的檢測與故障的診斷。

3.3 實(shí)例分析：以唐山電力系統(tǒng)建設(shè)為例

以金源電氣研發(fā)的JPOWER 2000應(yīng)用軟件為例，該軟件就是一個(gè)調(diào)控自動(dòng)化系統(tǒng)，目前應(yīng)用較為廣泛。該軟件采用的是C/S模式的分布式結(jié)構(gòu)，主要的功能是變電站的電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷。該軟件可以將變電站的相關(guān)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息先發(fā)送至客戶端，進(jìn)而發(fā)送至上級服務(wù)器，即監(jiān)控服務(wù)器。調(diào)控服務(wù)器將各個(gè)電氣設(shè)備的狀態(tài)信息采集回來，然后傳輸至服務(wù)器中。而狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的建立，能將數(shù)據(jù)以統(tǒng)一的形式存儲(chǔ)起來為后期的數(shù)據(jù)分析提供做數(shù)據(jù)依據(jù)。

在系統(tǒng)需要對相關(guān)電氣參數(shù)進(jìn)行錄入時(shí)，首先應(yīng)該將軟件JPOWER 2000打開，對電力系統(tǒng)的主要設(shè)備包括變壓器、發(fā)動(dòng)機(jī)、線路（交流段）、電容/電抗器等的參數(shù)進(jìn)行錄入時(shí)需要做以下準(zhǔn)備。

（1）線路（交流段）：采用上述系統(tǒng)軟件對調(diào)控系統(tǒng)的長度類型、標(biāo)幺值的錄入方式進(jìn)行選擇，通常在原始數(shù)據(jù)類型標(biāo)識(shí)下進(jìn)行選擇。線路參數(shù)需要錄入的一些數(shù)據(jù)見表1。

（2）變壓器：軟件對變壓器參數(shù)的錄入需要變壓器表及變壓器繞組表，具體見表2、表3。

4 結(jié) 語

隨著國家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的電力監(jiān)控系統(tǒng)由于其為人工操作，失誤率較高，不能滿足人們對于電力安全可靠運(yùn)行的要求。而將自動(dòng)化技術(shù)引入電力系統(tǒng)中，加強(qiáng)電力系統(tǒng)的智能化建設(shè)，能夠及時(shí)有效地的了解到電力系統(tǒng)中的相關(guān)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況，及時(shí)對相關(guān)故障進(jìn)行處理，保障電力系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。電力調(diào)控自動(dòng)化系統(tǒng)是當(dāng)前電力系統(tǒng)必不可少的系統(tǒng)，對電力系統(tǒng)的發(fā)展具有重要意義。

主要參考文獻(xiàn)

[1]張瑩.變電站調(diào)控一體化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建設(shè)研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2016.

[2]鄭佳，朱永強(qiáng).電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在唐山電網(wǎng)的實(shí)踐及應(yīng)用[J].中國科技博覽，2013（1）.

[3]薛紅芳.電力調(diào)控自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（31）.

[4]周正杰.電力調(diào)控自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用探索[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2015（2）.

[5]馮東生.基于調(diào)控一體自動(dòng)化系統(tǒng)的變電站電氣設(shè)備故障診斷研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2013.endprint